ГИДРОФОБНЫЙ АГЕНТ ДЛЯ ОБРАБОТКИ ПРИЗАБОЙНОЙ ЗОНЫ ПЛАСТА, ГИДРОФОБНЫЙ РЕАГЕНТ НА ЕГО ОСНОВЕ И СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ГИДРОФОБНОГО РЕАГЕНТА Российский патент 2004 года по МПК E21B43/22 

Гидрофобный агент для обработки призабойной зоны пласта, гидрофобный реагент на его основе и способ приготовления гидрофобного реагента.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и предназначено для обработки призабойной зоны скважины.

Известно применение в качестве гидрофобного агента водоотталкивающего порошка диоксида кремния в органическом растворителе с концентрацией от 0,05 до 2 мас.%/ патент РФ №2105142, МПК 6 Е 21 В 43/22, опубл. 20.02.98/.

Его использование позволяет увеличить дебит нефтяных скважин до 2,5 раз с незначительным снижением обводненности добываемой продукции (на 5-10%).

Недостатками использования указанного агента являются относительно невысокая эффективность по увеличению дебита добывающих скважин и незначительное снижение обводненности добываемой продукции.

Известно использование в качестве гидрофобного водоотталкивающего порошка для интенсификации добычи нефти гидрофобного дисперсного материала на основе диоксида кремния или оксида металла, поверхность которых активирована карбонатами щелочных металлов, химически модифицированных элементоорганическим соединением общей формулы CL_4-nSiR_n, где n=1-3, R=H, метил-, этил-, Cl-метил-, фенил-, с последующей дополнительной обработкой соединением, выбранным из группы, состоящей из тетраметоксисилана, тетраэтоксисилана, олигомера полиметил(этил)силоксана, полиметилсилазана в количестве 0,5-1,0 мас.%. /патент РФ №2089499. МПК 6 С 01 В 33/18, С 09 С 1/281, 3/12, опубл. 10.09.97/.

Все упомянутые гидрофобные порошки применяют для обработки призабойной зоны пласта в виде суспензий в органическом растворителе, которые готовят простым смешением компонентов непосредственно перед использованием.

Для обработки призабойной зоны нефтяной скважины применение суспензий известных гидрофобных порошков наиболее эффективно в концентрации не менее 0,5-2%.

В период длительной эксплуатации неизбежно снижение концентрации гидрофобного порошка на поверхности коллектора за счет его десорбции и выноса из призабойной зоны пласта (ПЗП). Это отражается на длительности действия гидрофобного агента; и, кроме того, при понижении его концентрации ниже 0,5% происходит инверсия смачивания, то есть, поверхность раздела фаз становится гидрофильной, и возникает опасность прорыва пластовой воды к забою нефтяной скважины, что приведет к неблагоприятным последствиям (увеличение добычи попутно добываемой воды). Кроме того, это сокращает срок межремонтных мероприятий для эксплуатационных скважин.

Недостатками известных гидрофобных материалов является также и то, что закачивание их при повышенных концентрациях часто ведет к тампонажу порового пространства призабойной зоны пласта вследствие сопоставимости размеров пор с размерами частиц суспензии гидрофобною порошка, что ограничивает их применение в низкопроницаемых коллекторах. Суспензия является нестабильной системой и готовится непосредственно перед закачкой, что требует дополнительного оборудования. Технология приготовления растворов из высокодисперсных гидрофобных порошков оксидов кремния и оксидов металлов требуют особых условий работы (респираторы). Кроме того, модифицированные оксиды являются очень дорогостоящими компонентами, и использовать их при обработке скважин на месторождениях, находящихся на поздней стадии выработки, нерентабельно.

Задачей предлагаемого изобретения является расширение арсенала дешевых и эффективных гидрофобных агентов с повышенными адгезионными свойствами для интенсификации нефтеизвлечения за счет увеличения глубины проникновения (эффективного радиуса обработки ПЗП) гидрофобизаторов в пласт при использовании истинного раствора вместо малостабильных суспензий гидрофобных порошков; исключение эффекта инверсии смачивания при падении концентраций гидрофобного агента, связанного с десорбцией его с поверхности породы в процессе эксплуатации скважины, увеличение срока межремонтных мероприятий для эксплуатационных скважин; повышение экологичности разработки нефтяных пластов; упрощение приготовления растворов гидрофобных реагентов с одновременным повышением эффективности готовых реагентов: удешевление процесса добычи нефти.

Поставленная задача решается разработкой и использованием гидрофобного агента для обработки призабойной зоны пласта, включающего гидрофобный материал в органическом растворителе. Причем в качестве гидрофобного материала используют сополимер этилена с винилацетатом, в качестве органического растворителя этилбензол или этилбензольную фракцию при следующем соотношении компонентов, мас.%: сополимера этилена с винилацетатом 10-50, этилбензол или этилбензольная фракция 50-90.

Задача решается разработкой гидрофобного реагента для обработки призабойной зоны пласта на основе гидрофобного агент для обработки призабойной зоны пласта и органического растворителя. В качестве гидрофобного агента используют раствор сополимера этилена с винилацетатом в этилбензоле или этилбензольной фракции в соотношении 1:1-10 при следующем соотношении компонентов, мас.%: сополимер этилена с винилацетатом 0,05-2,0, этилбензол или этилбензольная фракция 0,05-20,0, органический растворитель остальное.

Задача решается также способом приготовления гидрофобного реагента для обработки призабойной зоны пласта путем смешения гидрофобного агента с органическим растворителем. Причем в качестве гидрофобного агента берут сополимер этилена с винилацетатом, предварительно растворенный в этилбензоле или этилбензольной фракции в соотношении 1:1-10.

В табл. 1 представлена оценка гидрофобизирующего действия составов в зависимости от их концентрации в органическом растворителе, в табл.2 - изменение фазовой проницаемости по воде и по нефти при обработке 0,1%-ным раствором заявляемого гидрофобного агента в органическом растворителе, в табл.3 - определение гидрофобных свойств заявляемых агента и реагента для обработки призабойной зоны пласта.

Используемый сополимер этилена и винилацетата (СЭВА) представляет собой высокомолекулярное соединение, относящееся к полиолефинам, и может быть любых марок. Он обладает повышенной адгезией к различным материалам и широко используется в различных отраслях промышленности. Использование его для добычи нефти не известно.

Этилбензол (этилбензольная фракция ГОСТ 9385-77) является побочным продуктом в производстве изопропилбензола при алкилировании бензола пропан-пропиленовой фракцией в присутствии хлористого алюминия.

О действии капиллярных сил и степени адсорбции можно судить по поднятию воды в капилляре. Для того чтобы учесть эффективность адсорбции в поровых каналах. которые имеют свои особенности, капилляры заполняют кварцевым песком.

Методика оценки гидрофобизирующего действия по поднятию воды в капилляре.

Готовым раствором гидрофобного агента (реагента) пропитывают активированный и неактивированный кварцевый песок диаметром 0,14-0,25 мкм, активированный песок гидрофильный (обработанный НСl) и неактивированный песок (не обработанный НСl, частично гидрофобный). Сушат в сушильном шкафу в течение двадцати четырех часов или до высыхания. Песок, пропитанный и высушенный, набивают в трубки высотой 16 см с башмачком через воронку. Уплотняют лабораторным встряхивателем 250 циклов в минуту при амплитуде 4 в течение 15-20 минут. Набитые трубки с активированным и неактивированным песком, обработанным исследуемыми растворами, ставят в коническую колбу с дистиллированной водой (всегда на одном уровне). Засекают время. Выдерживают в течение пяти часов, замеряя высоту подъема воды в капилляре через каждые 10 минут.

Пример 1. Готовят гидрофобный агент смешением СЭВА с этилбензолом (ЭБ) в соотношении 1:1. По приведенной методике приготовленным агентом пропитывают кварцевый песок (активированный и неактивированный) диаметром 0,14-0,25 мкм. Сушат в течение двадцати четырех часов или в сушильном шкафу до высыхания. Песок. пропитанный и высушенный, набивают в трубки высотой 16 см с башмачком через воронку. Уплотняют лабораторным встряхивателем 250 циклов в минуту при амплитуде 4 в течение 15-20 минут. Набитые трубки с активированным и неактивированным песком, обработанным раствором агента, ставят в коническую колбу с дистиллированной водой (всегда на одном уровне). Засекают время. Выдерживают в течение пяти часов. замеряя высоту подъема воды в капилляре через каждые 10 минут.

Пример 2. Приготовление гидрофобного реагента. Готовят гидрофобный агент смешением СЭВА с этилбензолом (ЭБ) в соотношении 1:1. Этот агент смешивают с органическим растворителем (дизельное топливо-ДТ) при концентрации СЭВА 0,05%, ЭБ - 0,05%, органический растворитель - остальное. По приведенной методике приготовленным реагентом пропитывают кварцевый песок (активированный и неактивированный) диаметром 0,14-0,25 мкм. Сушат в течение двадцати четырех часов или в сушильном шкафу до высыхания. Песок, пропитанный и высушенный, набивают в трубки высотой 16 см с башмачком через воронку. Уплотняют лабораторным встряхивателем 250 циклов в минуту при амплитуде 4 в течение 15-20 минут. Набитые трубки с активированным и неактивированным песком, обработанным раствором реагента в ДТ, ставят в коническую колбу с дистиллированной подои (всегда на одном уровне). Засекают время. Выдерживают в течение пяти часов, замеряя высоту подъема воды в капилляре через каждые 10 минут.

Аналогично были проведены другие эксперименты, результаты которых приведены в табл.1.

Однако при переходе к промышленным испытаниям необходимо дополнительно учитывать сложные геологофизические условия; неоднородность участков с различной степенью нефтенасыщенности и обводненности, степень десорбции гидрофобизатора с породы, факт низкой концентрации и возможное гидрофилизирующее его поведение. которое может привести к прорыву пластовой воды. Поэтому был проведен ряд экспериментов по определению изменения фазовой проницаемости по воде и нефти до и после обработки составом на моделях пласта с различными фильтрационными характеристиками, различной водо- и нефтенасыщенностью, оценивали также степень десорбции гидрофобизатора с поверхности породы в ходе фильтрации нефти и воды. После чего был произведен расчет коэффициентов фазовой проницаемости по нефти и воде до и после обработки гидрофобным реагентом, рассчитана степень (кратность) ее увеличения для нефти и уменьшения для воды.

Пример 3. В моделях пласта в качестве пористой среды использовали среднезернистый кварцевый песок (0,140-0,315 мм). В качестве "сухого" песка выступал прокаленный кварцевый песок; "начально водонасыщенного" - "сухой" песок, через который был профильтрован один поровый объем воды; "начально нефтенасыщенного" - "начально водонасыщенный" песок, через который был профильтрован один поровый объем нефти; "остаточно нефтенасыщенного" - "начально нефтенасыщенный" песок, через который был профильтрован объем воды, необходимый для достижения полной обводненности выходящей из модели пласта жидкости.

Для определения фазовой проницаемости модели пласта замеряют время прохождения каждых 20 мл (1 поровый объем) воды или нефти через пласт. Эксперимент проводят при остаточном давлении 0.01 атм. (8 мм рт.ст.). Вакуумирование прекращают после выравнивания границы раздела фаз жидкость-воздух с границей раздела фаз жидкость-порода.

Аналогично эксперимент был проведен на моделях пласта после обработки заявляемым реагентом.

Расчет коэффициентов фазовой проницаемости по нефти и воде до и после обработки заявляемыми составами производится по закону Дарен.

Из полученных данных видно (табл.2), что в общем случае для всех моделей пласта наблюдается снижение фазовой проницаемости по воде (до 11 раз) и существенное повышение фазовой проницаемости по нефти (до 9 раз).

Необходимо также отметить, что прокачка 30 поровых объемов воды в лабораторных условиях, соответствующая полному отмыву нефтенасыщенной модели пласта водой, не приводит к десорбции гидрофобного агента и гидрофобного реагента с поверхности породы, об этом можно судить по постоянной скорости фильтрации воды через модель плиста.

Результаты экспериментов, приведенные в таблицах, свидетельствуют, что гидрофобный агент и гидрофобный реагент эффективно увеличивают проницаемость интервалов с начальной нефтенасыщенностью и при этом практически не снижают продуктивности высокопроницаемых интервалов с остаточной нефтенасыщенностью, причем продуктивность высокопроницаемых интервалов восстанавливается до первоначальной. Последнее важно для доизвлечения остаточной нефти, которая отмывается и транспортируется потоком воды. причем тем эффективнее, чем больше скорость фильтрации в призабойной зоне скважины.

Поскольку имеющихся в промышленности объемов этилбензола или этилбензольной фракции относительно немного, предложенный реагент, кроме более высокого эффекта, позволяет снизить расход этих растворителей.

Реагент, полученный заявляемым способом на основе заявляемого гидрофобного агента, позволяет увеличить проницаемость по нефти в 2-8,75 раз и понизить фазовую проницаемость по воде в 11 раз. Кроме того, сочетание известных адгезионных свойств СЭВА и гидрофобного эффекта позволяет снизить коррозию нефтепромыслового оборудования.

Известный гидрофобный порошок в углеводороде в таких же условиях приводит к снижению проницаемости высокопроницаемых, что затрудняет их эффективную разработку и может привести к снижению конечной нефтеотдачи.

Предлагаемые гидрофобный агент и гидрофобный реагент дешевле кремнийорганического реагента в 20 раз. Использование их рационально в концентрациях по СЭВА 0,05-2%. Использование концентрации менее 0.05 мас.% даст гидрофобный эффект, но он может быть нестабилен, а более 2 мас.% нецелесообразно т.к. уже достигается максимальный эффект.

Изобретение предназначено для обработки призабойной зоны скважины. Техническим результатом является расширение арсенала дешевых и эффективных гидрофобных агентов с повышенными адгезионными свойствами, интенсификация нефтеизвлечения за счет увеличения глубины проникновения гидрофобизаторов в пласт, упрощение приготовления растворов гидрофобных реагентов с одновременным повышением эффективности готовых реагентов. Гидрофобный агент для обработки призабойной зоны пласта содержит, мас.%: 10ч50 сополимера этилена с винилацетатом в органическом растворителе - этилбензоле или этилбензольной фракции 50÷90. Гидрофобный реагент для обработки призабойной зоны пласта - раствор гидрофобного агента – раствора сополимера этилена с винилацетатом в этилбензоле или этилбензольной фракции в соотношении 1:1-10 в органическом растворителе при соотношении компонентов, мас.%: сополимер этилена с винилацетатом 0,05-2,0; этилбензол или этилбензольная фракция 0,05-20,0; органический растворитель остальное. Способ приготовления гидрофобного реагента для обработки призабойной зоны пласта путем смешения гидрофобного агента - предварительно растворенного указанного выше сополимера в этилбензоле или этилбензольной фракции в соотношении 1:1÷10, с органическим растворителем. 3 н.п. ф-лы, 3 табл.

1. Гидрофобный агент для обработки призабойной зоны пласта, включающий гидрофобный материал в органическом растворителе, отличающийся тем, что в качестве гидрофобного материала используют сополимер этилена с винилацетатом, а в качестве органического растворителя этилбензол или этилбензольную фракцию при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Сополимер этилена с винилацетатом 10-50

Этилбензол или этилбензольная фракция 50-90

Сополимер этилена с винилацетатом 0,05-2,0

Этилбензол или этилбензольная фракция 0,05-20,0

Органический растворитель Остальное