СОСТАВ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ НЕФТЕОТДАЧИ ПЛАСТОВ Российский патент 2001 года по МПК E21B43/22 

Изобретение относится к нефтяной промышленности, а именно к составам для ограничения водопритока в нефтяные и газовые скважины и выравнивания профиля приемистости в нагнетательных скважинах нефтяных, газоконденсатных и газовых месторождений с пластовой температурой 60^oC и более.

Известен способ разработки нефтяного месторождения (SU авт. св. N 681993 A1, кл. E 21 B 43/22, 1991) путем его заводнения с выравниванием фронта вытеснения нефти закачкой маловязкого водного раствора полимера, способного в условиях пласта к застудневанию с повышением температуры пласта, где в качестве полимера используют метилцеллюлозу, а в качестве растворителя воду хлоркальциевого типа. Недостаток данного способа в трудоемкости растворения метилцеллюлозы в воде, относительно невысокой температуры гелеобразования (около 60^oC) и низкой эффективности использования полученного раствора из-за отфильтровывания на забое скважины значительного количества нерастворимых частиц метилцеллюлозы.

Известен состав для повышения нефтеотдачи пластов (Положительное решение о выдаче патента на изобретение по заявке Гос N 971022864/03, опубл. 25.02.97), содержащий эфир целлюлозы, например, метилцеллюлозу или метилоксипропилцеллюлозу, карбамид, тиомочевину, аммоний роданистый и воду.

Присутствие в данном составе карбамида, тиомочевины и роданистого аммония несколько улучшает процесс растворения метилцеллюлозы в воде и повышает температуру гелеобразования состава. Недостаток состава - многокомпонентность, высокая стоимость отдельных составляющих и недостаточно высокая сдвиговая прочность геля, образуемого органическими гель-частицами метилцеллюлозы при температуре гелеобразования состава.

Известен состав для повышения нефтеотдачи (SU авт. св. N 1654554 A1, кл. E 21 B 43/2, 1991), содержащий соль алюминия и воду, отличающийся тем, что в качестве солей алюминия состав содержит хлорид или нитрат алюминия и дополнительно содержит карбамид.

Недостаток состава - низкие прочностные характеристики неорганического геля, состоящего из частиц гидроокиси алюминия.

Известен состав (RU N 2066743 C1, кл. 6 E 21 B 43/22, 1996 г.) для повышения нефтеотдачи пластов, содержащий карбамид, соль алюминия и воду, отличающийся тем, что состав дополнительно содержит уротропин. Уротропин в данном составе используется как ингибитор коррозии и не оказывает влияния на прочностные свойства неорганического геля, состоящего из нерастворимых частиц гидроокиси алюминия.

Известен состав для регулирования разработки нефтяных месторождений (RU патент N 2107156 C1, кл. 6 E 21 B 43/22, 1998), содержащий соль алюминия, щелочной сток производства капролактама ЩСПК и воду, отличающийся тем, что состав дополнительно содержит водорастворимый полимер - полиакриламид (ПАА).

Недостаток состава - высокое (до 50 мас.%) содержание в составе отхода производства щелочного стока нерегулируемого качества, что отрицательно сказывается на реологических и гелеобразующих свойствах состава. Кроме того, при температуре 90^oC и выше в результате термодеструкции реологические и гелеобразующие свойства водных растворов ПАА резко снижаются.

Наиболее близким, взятым за прототип заявляемому составу, является состав для изоляции водопритока к скважинам и повышения нефтеотдачи (RU патент N 2076202 C1, кл. 6 E 21 B 43/22, 1997), содержащий соли алюминия, карбамид и воду, отличающийся тем, что состав дополнительно содержит полиакриламид при следующем соотношении компонентов, мас.%: полиакриламид 0,5-2,5; хлорид алюминия 0,4-17,0; карбамид 1,5-30,0 и вода - остальное.

Недостаток данного термотропного гелеобразующего состава - отсутствие эффекта повышения структурно-механических и реологических свойств комбинированного геля, состоящего из неорганических частиц гидроокиси алюминия и молекул органического водорастворимого полимера ПАА при пластовых температурах 90^oC и выше, что существенно ограничивает область применения данного состава.

Цель изобретения - разработка комбинированного термотропного гелеобразующего состава для повышения нефтеотдачи пластов месторождений с высокой (60^oC и более) пластовой температурой, имеющего высокие фильтрационные характеристики при температурах ниже 60^oC и резко снижающего эти характеристики из-за возрастания вязкостных свойств состава при температурах выше 60^oC, вплоть до образования устойчивого к пластовым флюидам и высокой (90^oC и выше) температуре пласта геля, имеющего высокую прочность при высоких скоростях сдвига при пластовой температуре выше температуры гелеобразования состава и снижающего эти свойства при температуре пласта ниже температуры гелеобразования состава.

Поставленная цель достигается тем, что в предлагаемом составе, включающем хлорид алюминия, карбамид, водорастворимый полимер и воду, в качестве водорастворимого полимера используют метилцеллюлозу при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Метилцеллюлоза - 0,5-1,0
Карбамид - 15,0-25,0
Алюминий хлорид - 2,0-5,0
Вода - Остальное
Данный состав в отличие от прототипа (таблица) имеет сравнительно невысокую вязкость, практически не меняющуюся в диапазоне температур от 20 до 60^oC. Однако начиная с температуры 60^oC и выше свойства предлагаемого состава к гелеобразованию значительно превосходят аналогичные свойства состава по прототипу. Это объясняется тем, что при температуре 60^oC и выше в объеме состава образуются (в результате снижения растворимости метилцеллюлозы в горячей воде) гель-частицы метилтилцеллюлозы и одновременно с ними гель-частицы гидроокиси алюминия (в результате гидролиза карбамида и повышения pH водной фазы).

В дальнейшем при достижении температуры застудневания метилцеллюлозы образуется гель, который (по сравнению с осадком по составу-прототипу) обладает большей прочностью к сдвиговым напряжениям, что объясняется эффектом суммарного содержания в таком геле как эластичных органических гель-частиц метилцеллюлозы, так и жестких неорганических гель-частиц гидроокиси алюминия.

В результате проведенного анализа можно сделать вывод, что заявляемое техническое решение соответствует критерию изобретения "существенные отличия", так как заявляемое техническое решение имеет, кроме известных существенных признаков, новые существенные признаки, что обеспечивает проявление у состава лучших по сравнению с известными техническими решениями характеристик.

Обоснование существенных признаков заявляемого технического решения в сопоставлении с составом (прототипом) проводилось путем исследования вязкостных характеристик приготовленных составов с различным содержанием включаемых ингредиентов в заданном интервале температур, определения температуры и кинетики их застудневания (гелеобразования) и прочностных свойств образуемого геля при определенной скорости сдвига.

Измерение вязкости составов проводили вибрационным вискозиметром по известной методике (А. Н.Соловьева, А.Б.Каплун. Вибрационный метод измерения вязкости жидкостей.- М.: Наука, 1970, с. 119).

Температуру гелеобразования составов определяли по температуре нагрева состава, при которой состав из подвижного состояния переходил в неподвижное состояние.

Прочностные свойства образуемых гелей оценивались на вискозиметре "Реотест-2 "по величине их сдвиговой прочности, измеренной при скорости сдвига 1,5 с-1.

Результаты исследований представлены в таблице, из которой следует, что заявляемый состав по таким основным характеристикам, как фильтрационные свойства при температуре до 60^oC и сдвиговой прочности геля при температуре 90^oC, выгодно отличается от аналогичных характеристик состава-прототипа. Так, вязкость заявляемого состава при температуре ниже 60^oC в 1,5-5 раз меньше, чем вязкость состава-прототипа, а сдвиговая прочность геля, образуемого составом при 90^oC, в 2,5-3 раза выше сдвиговой прочности осадка, образуемого составом-прототипом, и в 5-10 раз выше сдвиговой прочности геля, образуемого водным раствором, содержащим карбамид и метилцеллюлозу в количестве, равном содержанию данных компонентов в заявляемом составе.

Предлагаемый состав безопасен при его приготовлении в производственных условиях, что позволяет с большей эффективностью использовать его для регулирования заводнения продуктивного пласта и изоляции водопритоков добывающих скважин месторождений с высокой температурой пласта.

Состав относится к нефтяной промышленности, а именно к составам для ограничения водопритока в нефтяные и газовые скважины и выравнивания профиля приемистости в нагнетательных скважинах нефтяных, газоконденсатных и газовых месторождений с пластовой температурой 60^oС и более. Техническим результатом является повышение нефтеотдачи пластов месторождений с высокой 60^oС и более пластовой температурой, повышение фильтрационных характеристик состава при температурах ниже 60^oС и снижение этих характеристик из-за возрастания вязкостных свойств состава при температурах выше 60^oС, вплоть до образования устойчивого к пластовым флюидам и высокой 90°С и более температуре пласта геля, имеющего высокую прочность при высоких скоростях сдвига при пластовой температуре выше температуры гелеобразования состава и снижающего эти свойства, если температура ниже температуры гелеобразования состава. Состав для повышения нефтеотдачи пластов содержит, мас.%: карбамид 15,0 - 25,0, алюминий хлорид 2,0 - 5,0, водорастворимый полимер - метилцеллюлозу 0,5 - 1,0 и воду остальное. 1 табл.

Состав для повышения нефтеотдачи пластов, содержащий карбамид, алюминий хлорид, водорастворимый полимер и воду, отличающийся тем, что в качестве водорастворимого полимера состав содержит метилцеллюлозу в следующем соотношении компонентов, маc.%:
Карбамид - 15,0 - 25,0
Алюминий хлорид - 2,0 - 5,0
Метилцеллюлоза - 0,5 - 1,0
Вода - Остальноев