НЕФТЕВЫТЕСНЯЮЩИЙ РЕАГЕНТ ДЛЯ НЕОДНОРОДНЫХ ОБВОДНЕННЫХ ПЛАСТОВ Российский патент 2000 года по МПК E21B43/22 

Изобретение относится к области нефтедобычи и может быть использовано для увеличения нефтеотдачи карбонатных и терригенных заводненных неоднородных пластов в условиях предельной обводненности на поздних стадиях разработки нефтяных месторождений.

Известны реагенты для повышения нефтеотдачи продуктивных пластов, представляющие собой водорастворимые несшитые полимерные системы (М.Л.Сургучев и др. Методы извлечения нефти, М: , Недра, 1991 г., с. 117). Положительный эффект от применения водных полимерных не сшитых систем достигается за счет их особых реологических и фильтрационных свойств в пористых средах, обусловленных неньютоновским типом течения. На характер течения растворов полимеров оказывает влияние прежде всего напряжение сдвига, упругие свойства макромолекул, адсорбция и механическое улавливание полимерных частиц пористой средой.

Известны также реагенты для повышения нефтеотдачи на основе сшитых полимерных систем, которые благодаря наличию в них гель-фракций образуют упругопластичные частицы, равномерно распределенные в воде. При закачке в пласт эти частицы заполняют наиболее крупные поры и трещины и легко преодолевают сужения поровых каналов неоднородных высокопроницаемых пластов и блокируют (закупоривают) их. Менее проницаемые области пластов, как правило, не подвергаются воздействию этих частиц. Это дает возможность в дальнейшем при закачках в пласт воды более полно охватить менее проницаемые области пластов, что приводит к снижению обводненности нефти, увеличению добычи и повышению нефтеотдачи (М. Л.Сургучев и др. Методы извлечения нефти, М.: Недра, 1991 г., с.123).

Однако большинство водорастворимых сшитых и несшитых полимерных систем, эффективно блокирующие высокопроницаемые области пластов, страдают серьезным недостатком, а именно при высоких сдвиговых напряжениях и высоких степенях минерализации пластовых вод практически теряют свои вязкостные характеристики и обладают недостаточной термоокислительной устойчивостью в пресных и высокоминерализованных подтоварных водах, что приводит в большинстве случаев к потере их эффективности.

Известен также нефтевытесняющий реагент на основе радиационно-обработанных амиловых соединений, например полакриламид. Указанный реагент со степенью гидролиза от 4 до 40% мас. получают обработкой порошкообразных полимеров или сополимеров акрилового ряда ионизирующим излучением поглощенной дозой 0,5-3,0 МРад (пат. России N 2069256, кл.: E 21 B 33/138, 20.11.1996 г).

Наиболее близким к предлагаемому реагенту по технической сущности и достигаемому результату является нефтевытесняющий реагент, в состав которого входит полиакриламид (несшитый) 0,005-0,5% мас., оксиэтилцеллюлоза 0,05-1,5% мас., вода остальное (см. патент РФ N 2072034, кл. E 21 B 43/22 от 20.01.1997 г.).

Недостатком данного реагента являются недостаточно высокие реологические характеристики и термоокислительная устойчивость в пресных и высокоминерализованных водах при температурах выше 80^oС при высоких сдвиговых напряжениях.

Задачей настоящего изобретения является улучшение реологических свойств нефтевытесняющего реагента при высоких сдвиговых напряжениях и при высоких степенях минерализации пластовых вод, а также повышение его термоокислительной устойчивости в пресных и высокоминерализованных подтоварных водах.

Поставленная задача решается тем, что нефтевытесняющий реагент для неоднородных обводненных пластов, включающий полиакриламид с молекулярной массой не менее 1•10⁶ и водорастворимый эфир целлюлозы, содержит указанный полиакриламид сшитый, а в качестве водорастворимого эфира целлюлозы - карбоксиметилцеллюлозу со степенью замещения по карбоксиметильным группам 0,65-1,45 и степенью полимеризации 600-1600 при следующем содержании компонентов, мас.%:
Указанный полиакриламид сшитый - 50-98
Указанная карбоксиметилцеллюлоза - 2-50
Выбор карбоксиметилцеллюлозы для получения эффективного водовытесняющего реагента обусловлен тем, что она обладает высокой термоокислительной устойчивостью, довольно быстро образует гели в пресной и минерализованной воде и образующиеся растворы имеют высокие значения вязкостей, в т.ч. при высоких сдвиговых напряжениях. Кроме того, карбоксиметилцеллюлоза может использоваться как флокулянт(А.Ф. Николаев, Г.И. Охрименко "Водорастворимые эфиры" Л-, Химия, 1979 г. , с. 29). Полиакриламид также обладает флокулирующими свойствами, причем этими свойствами обладают именно золь фракции (А.Ф. Николаев, Г. И. Охрименко "Водорастворимые эфиры" Л-, Химия, 1979 г., с.71). Оксиэтилцеллюлоза благодаря своей неионогенности такими свойствами не обладает. При определенных соотношениях КМЦ с сшитым ПАА наблюдается явление синергизма. Это приводит к повышенной блокирующей способности реагента и повышению термоокислительной устойчивости в пресных и высокоминерализованных подтоварных водах при температурах выше 80^oC при высоких сдвиговых напряжениях.

Указанный реагент готовят равномерным смешением сшитого полиакриламида (ПАА), полученного под воздействием ионизирующего излучения общепринятыми дозами или сшивающих химических реагентов (молекулярная масса 5•10⁶, содержание основного вещества 98% мас., содержание частиц с размером менее 0,25 мм 8,5% мас., время гелеобразования 20 мин), с водорастворимым эфиром целлюлозы, например КМЦ (содержание основного вещества 99.5% мас., степень замещения по карбоксиметильным группам 1,3, содержание натрия 10,2% мас.). Полученному реагенту присвоено название "Ритин-10".

Для проверки эффективности образцов реагента определяли их вязкость на ротационном визкозиметре "Реотест-2" при различных скоростях деформации. В химическом стакане вместимостью 150 см³ взвешивают сшитый порошкообразный ПАА с вышеуказанными характеристиками и растворяют в пресной воде (дистиллированная) при постоянном перемешивании при комнатной температуре в течение 30 мин. Затем при комнатной температуре в стакан добавляют порошкообразную КМЦ с вышеуказанными характеристиками и при постоянном перемешивании растворяют до образования вязкой прозрачной жидкости. После растворения КМЦ, в случае исследования термоокислительной устойчивости реагента, полученный раствор выдерживают в термостате при температурах 80-100^oC с точностью (±1^oC) в течение 2 часов либо в полученный раствор добавляют при постоянном перемешивании определенное количество минерализованной воды (пластовая вода Восточно-Перевального месторождения, мг/л: хлор-ион-219, гидрокарбонат-ион-427, кальций-ион-100,2, магний-ион-146, Na+K-ион - 5016, общая минерализация 13465.2, pH 6,3), выдерживают 4 часа при комнатной температуре либо при температурах 95^oC с точностью (±1^oC).

Составы образцов реагента и условия их испытания представлены в таблице 1.

Как видно из представленных результатов испытаний, использование водорастворимых эфиров целлюлозы КМЦ в смеси с сшитым ПАА (примеры 3-5) позволяет увеличить вязкость растворов полученной системы в пресной воде при соотношениях ПАА: КМЦ=50-98:2-50%, повысить устойчивость к действию минерализации и температур выше 80^oC (примеры 8-9) по сравнению с прототипом. При низкой скорости деформации, 3 с^-1, вязкость раствора композиций ПАА:КМЦ (пример 4) на 20% выше, чем у прототипа. При высокой скорости деформации, 1312 с^-1 (примеры 3-5), на 34-41%. Это объясняется наличием в сшитом ПАА как золь-, так и гель-фракций, обладающих соответственно флокулирующими и блокирующими свойствами. Применение КМЦ усиливает флокулирующие свойства композиции и, кроме того, благодаря синергизму реологические свойства находятся на более высоком уровне.

С целью определения нефтевытесняющих свойств предлагаемого реагента проводились сравнительные исследования на насыпных моделях двухслойного неоднородного по проницаемости пласта, которые представляют собой две параллельные металлические трубки диаметром 3,2•10^-2 м, набитых различными фракциями песка. Отношения проницаемостей составило 4,56-5,06. Результаты исследований представлены в табл.2. Методика исследований состояла в следующем: модели пласта вакуумировались, насыщались минерализованной водой, затем подавалась нефть и после этого производили вытеснение нефти минерализованной водой под вакуумом. Далее закачивался раствор полимера или смеси полимеров в минерализованной воде и производилось вытеснение полимерной оторочки минерализованной водой, а затем рассчитывался коэффициент нефтеотдачи.

Полученные результаты показывают высокую эффективность вытеснения нефти из модели пласта оторочками смеси ПАА с КМЦ. Прирост коэффициента нефтеотдачи составил:
1) 35% по сравнению с чистым заводнением (опыт 1, табл.2);
2) 11-22% по сравнению с отдельным применением оторочек растворов ПАА или КМЦ (опыт 2-3, табл.2);
3) 11% по сравнению с прототипом (опыт 4, табл.2).

Реагент относится к области нефтедобычи и может быть использован для увеличения нефтеотдачи карбонатных и терригенных заводненных неоднородных пластов в условиях предельной обводненности на поздних стадиях разработки нефтяных месторождений. Техническим результатом является повышение реологических свойств нефтевытесняющего реагента при высоких сдвиговых напряжениях и при высоких степенях минерализации пластовых вод, а также повышение его термоокислительной устойчивости в пресных и высокоминерализованных подтоварных водах. Нефтевытесняющий реагент для неоднородных обводненных пластов содержит, мас. %: сшитый полиакриламид с молекулярной массой не менее 1•10⁶ 50-98 и карбоксиметилцеллюлозу со степенью замещения по карбоксиметильным группам 0,65-1,45 и степенью полимеризации 600-1600 2-50. 2 табл.

Нефтевытесняющий реагент для неоднородных обводненных пластов, включающий полиакриламид с молекулярной массой не менее 1•10⁶ и водорастворимый эфир целлюлозы, отличающийся тем, что он содержит указанный полиакриламид сшитый, а в качестве водорастворимого эфира целлюлозы - карбоксиметилцеллюлозу со степенью замещения по карбоксиметильным группам 0,65-1,45 и степенью полимеризации 600-1600 при следующем содержании компонентов, мас.%:
Указанный полиакриламид сшитый - 50 - 98
Указанная карбоксиметилцеллюлоза - 2 - 50