СОСТАВ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ НЕФТЕОТДАЧИ И СПОСОБ ЕГО ПРИГОТОВЛЕНИЯ Российский патент 2001 года по МПК E21B43/22 

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может применяться для увеличения нефтеотдачи пластов заводнением при первичном и вторичном воздействии на пласт.

Известен способ разработки нефтяного месторождения путем его заводнения с выравниванием фронта вытеснения нефти закачкой маловязкого водного раствора полимера, способного в условиях пласта к застудневанию (образованию термотропного геля) с повышением температуры пласта (SU авторское свидетельство N 681993 A1, кл. E 21 B 43/22, 1991 г.), отличающийся тем, что в качестве полимера используют метилцеллюлозу, а в качестве растворителя - воду хлоркальциевого типа с содержанием солей 1,0-212 г/л в соотношении, мас.%:
Метилцеллюлоза - 0,3-2,0
Вода - 98,0-99,7
Недостаток данного способа в трудоемкости и длительности приготовления водного раствора полимера заданной концентрации. Требуется предварительная обработка полимера горячей (95-100^oC) водой в объеме 1/3 от требуемого, затем длительного выдерживания и охлаждения системы, интенсивное перемешивание системы с добавлением до конечного объема холодной воды с заданным содержанием солей. При этом получают мутный раствор из-за содержания в нем некоторого количества набухших (нерастворимых) гель-частиц метилцеллюлозы, которые во времени седиментируют (оседают) из раствора, а при закачке раствора в нагнетательную скважину отфильтровываются в призабойной зоне пласта. Кроме того соли, входящие в состав растворителя - воды, влияют не только на снижение температуры гелеобразования водного раствора метилцеллюлозы, но и повышают вероятность появления в растворе большего количества нерастворимых гель-частиц метилцеллюлозы, что снижает эффективность данного способа.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является состав для повышения нефтеотдачи пластов (Заявка РФ - 97102864/03, опубл. 20.03.1999 г.), содержащий, мас.%:
Эфир целлюлозы, например метилцеллюлозу или метилоксипропилцеллюлозу - 0,25-2,0
Карбамид - 2,0-20,0
Тиомочевина - 0,5-2,0
Аммоний роданистый - 0,5-2,0
Вода (минерализация 1,0-65 г/л) - Остальное
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому способу приготовления состава является способ по патенту РФ N 2131971, опубл. 20.06.1999. Способ включает перемешивание метилцеллюлозы и карбамида в воде.

Присутствие в данном составе добавок карбамида или тиомочевины, или аммония роданистого, или их смеси приводит к увеличению температуры и времени гелеобразования водного раствора эфира целлюлозы и тем больше, чем выше концентрация добавок, что позволяет избежать гелеобразования полимера в призабойной зоне нагнетательной скважины и осуществлять закачку в пласт необходимого объема состава при более высоких (60^oC и более) пластовых температурах. Недостатки состава - многокомпонентность, применение таких дорогостоящих компонентов как тиомочевина и аммоний роданистый, и трудности растворения эфира целлюлозы в воде, не исключающие содержания в данном составе набухших (нерастворимых) гель-частиц полимера, которые отфильтровываются в призабойной зоне скважины, что снижает технологическую эффективность состава.

Цель предполагаемого изобретения - повышение эффективности разработки нефтяных месторождений с температурой пласта 60^oC и выше путем их заводнения с выравниванием профиля вытеснения нефти закачкой термотропного гелеобразующего состава на основе метилцеллюлозы и карбамида за счет получения однородного водного раствора состава, т.е. раствора, не содержащего нерастворимые (набухшие) гель-частицы полимера, а также упрощения и ускорения процесса растворения полимера в холодной воде, исключающие стадию предварительной обработки полимера - метилцеллюлозы - горячей водой.

Указанная цель достигается тем, что в состав, содержащий водорастворимый полимер - метилцеллюлозу, карбамид и воду пресную или минерализованную с содержанием солей до 212 г/л, дополнительно вводят полярный органический растворитель метилцеллюлозы, например ацетон или метанол, или этанол, или изо-пропанол, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Метилцеллюлоза - 0,5-1,0
Карбамид - 2,0-20,0
Полярный органический растворитель метилцеллюлозы, например ацетон или метанол, или этанол, или изо-пропанол - 2,0-10,0
Вода пресная или минерализованная - 69,0-95,5
С целью упрощения и ускорения процесса приготовления данного состава в емкости, где производится смешение вышеуказанных компонентов, вначале в холодной пресной или минерализованной воде готовят раствор карбамида заданной концентрации, после чего в полученный водный раствор карбамида добавляют расчетное количество полярного органического растворителя метилцеллюлозы, например ацетона (или метанола, или этанола или изо-пропанола), и только после этого в полученную систему при перемешивании добавляют заданное количество метилцеллюлозы. При этом процесс растворения метилцеллюлозы в такой системе (см. табл. 1) происходит в течение нескольких минут, в то время как для приготовления состава по прототипу требуется более длительное время, исчисляемое несколькими часами. Кроме того, при равном содержании с прототипом в составе метилцеллюлозы, предлагаемый состав и способ его приготовления позволяют получать более однородный и прозрачный на вид гелеобразующий раствор, т.е. раствор, не содержащий нерастворимых (седиментируемых из раствора) гель-частиц метилцеллюлозы.

Из патентной и научно-технической литературы не известно использование в составах для повышения нефтеотдачи пластов, содержащих метилцеллюлозу такого компонента как полярный органический растворитель-ацетон (или метанол, или этанол, или изопропанол). Это позволяет сделать вывод, что предлагаемое техническое решение обладает критериями новизны и существенных отличий.

Одними из основных свойств термотропных гелеобразующих составов для повышения нефтеотдачи пластов являются их реологические (вязкостные) характеристики и тампонирующая способность (фактор сопротивления фильтрации воды), измеряемые при различных температурах и условиях фильтрования. Реологические свойства заявляемого состава и состава-прототипа определяли на капиллярном вискозиметре Оствальда по ГОСТу 10028-81). Для определения тампонирующих характеристик анализируемых составов применяли водонасыщенную модель, состоящую из насыпных колонок, заполненных дезинтегрированным керновым материалом проницаемостью 0,4 мкм. На этой модели прокачивали воду под перепадом давления 0,2 МПа до установления постоянного фактора сопротивления R (R = S₁/S₂), где S₁ - подвижность воды, закачиваемой в пористую среду до подачи анализируемого гелеобразующего состава, S₂ - подвижность воды после закачки при 20^oC состава, его последующего термостатирования при 90^oC в течение 24 ч.

В таблице приведены значения вязкостных характеристик предлагаемого состава и состава по прототипу при различных температурах, температуры гелеобразования составов и их гелеобразующую способность, т.е. факторы сопротивления R.

Анализ результатов лабораторных исследований показал, что во всех опытах, приведенных в табл.1, предлагаемый гелеобразующий состав имеет лучшие показатели в сравнении с составом-прототипом.

Свои положительные свойства предлагаемый состав проявляет при варьировании содержания основных ингредиентов, мас. %: метилцеллюлозы в пределах 0,5-1,0 (ниже термогель не образуется, выше повышать концентрацию метилцеллюлозы экономически нецелесообразно), карбамида в пределах 2,0-20,0 (ниже эффект влияния карбамида на повышение температуры гелеобразования состава не наблюдается, выше - экономически нецелесообразно), полярного органического растворителя - ацетона (или метенола, или этанола, или изо-пропанола) в пределах 2,0-10,0 (ниже снижается эффективность процесса приготовления состава, выше - экономически нецелесообразно).

Для приготовления предлагаемого состава применяли следующие компоненты:
- Метилцеллюлоза (ТУ 2231-107-057427-55-96);
- Ацетон (марки ч) или метанол (марки ч) или этанол (гидролизный), или изо-пропанол (марки ч);
- Карбамид (ГОСТ 6691-77);
- Вода пресная (содержание солей 1,0 г/л) или пластовая с содержанием солей хлоркальциевого типа 212 г/л.

В производственных условиях для приготовления 1 м³ предлагаемого состава требуется: 5-10 кг метилцеллюлозы, 20-100 кг ацетона (или метанола, или этанола, или изо-пропанола), 20-200 кг карбамида и 690-955 кг пресной или минерализованной (сеноманской или пластовой воды) с содержанием солей до 212 г/л.

Состав и способ относятся к нефтедобывающей промышленности, в частности к составам и способам для повышения нефтеотдачи неоднородных по проницаемости термальных пластов. Технический результат - получение однородного водного раствора, не содержащего нерастворимые гель-частицы полимера, а также же упрощение и ускорение процесса растворения полимера в холодной воде. Состав включает водорастворимый полимер-метилцеллюлозу, карбамид, полярный органический растворитель метилцеллюлозы, пресную или минерализованную воду с содержанием солей до 212 г/л при следующем соотношении компонентов, мас.%: метилцеллюлоза 0,5-1,0, карбамид 2,0-20,0, полярный органический растворитель метилцеллюлозы 2,0-10,0, указанная вода - остальное. Способ приготовления состава включает приготовление раствора карбамида заданной концентрации в холодной воде, добавление в него расчетного количества полярного органического растворителя и добавление в полученную систему заданного количества метилцеллюлозы. 2 с.п. ф-лы, 1 табл.

1. Состав для повышения нефтеотдачи пластов заводнением, включающий водорастворимый полимер-метилцеллюлозу, карбамид и пресную или минерализованную воду с содержанием солей до 212 г/л, отличающийся тем, что состав дополнительно содержит полярный органический растворитель метилцеллюлозы при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Метилцеллюлоза - 0,5 - 1,0
Карбамид - 2,0 - 20,0
Полярный органический растворитель метилцеллюлозы - 2,0 - 10,0
Указанная вода - Остальное
2. Способ приготовления состава для повышения нефтеотдачи пластов, включающий перемешивание метилцеллюлозы и карбамида в воде, отличающийся тем, что при приготовлении состава по п.1 вначале в холодной воде готовят раствор карбамида заданной концентрации, после чего в него добавляют расчетное количество полярного органического растворителя, а затем в полученную систему добавляют заданное количество метилцеллюлозы.