РЕАГЕНТ ДЛЯ ИЗОЛЯЦИИ ПРИТОКА ПЛАСТОВЫХ ВОД Российский патент 2008 года по МПК C09K8/508 

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано для изоляции притока пластовых вод с целью увеличения охвата пласта при заводнении и для повышения нефтеотдачи пластов при разработке месторождений.

Известны способы повышения охвата неоднородных пластов при заводнении путем обработки скважины различными закупоривающими материалами, такими как цементы, опилки, резиновая крошка и т.п.Такие обработки улучшают распределение воды в окрестностях ствола скважины, однако они не обеспечивают необходимого охвата пласта, если высокопроницаемые пласты не разделены малопроницаемыми пропластками. Поэтому более эффективным методом является глубокая обработка пластов с помощью различных реагентов.

Известен способ изоляции высокопроницаемых интервалов пласта путем закачки высокоизолирующих составов, в которых базовым компонентом является полиакриламид (ПАА) с высокой молекулярной массой, сшитый по специальной технологии (Пат. РФ №2159325). Однако наличие сшитых структур в закачиваемом реагенте может приводить к кольматации поверхности пласта и в результате этого снижать глубину обработки.

Известны способы изоляции притока пластовых вод путем циклической закачки водных растворов хлорида кальция и кальцинированной соды в соотношении 1:1 (А.с. СССР №1747680), а также водного раствора хлорида кальция и 6-10% раствора сульфата натрия в соотношении 1:1 (А.с. СССР №1700199). Недостатком указанных реагентов является низкая эффективность при обработке высокопроницаемых коллекторов, что обусловлено выделением осадка в прискважинной зоне и неоптимальным подбором компонентов.

Наиболее близким техническим решением, взятым за прототип, является состав, используемый при реализации способа изоляции притока пластовых вод в нагнетательных и добывающих скважинах, включающий последовательную закачку в пласт водного раствора натриевой соли многоосновной кислоты - первый раствор и водного раствора соли щелочноземельного металла - второй раствор. При этом первый раствор включает, преимущественно, карбонат натрия, сульфат натрия, силикат натрия, натрийалюминийгексафторид, фосфат натрия или гексафторсиликат натрия. Второй раствор включает хлорид кальция, магния или алюминия (Пат. РФ №2111351).

Основным недостатком указанного состава является низкая эффективность из-за неоптимального выбора осадкообразующих компонентов, в результате чего не удается максимально высадить ионы элементов, ответственных за образование осадков. В результате этого увеличение коэффициента нефтевытеснения наблюдается только при высоких концентрациях осадкообразующих компонентов.

Кроме того, общим недостатком всех указанных выше технических решений, использующих неорганические осадки, является слабая адгезия осадков к породе, поэтому осадки слабо удерживаются в пласте и быстро вымываются, снижая фактор остаточного сопротивления, особенно для добывающих скважин.

Задачей предлагаемого изобретения является снижение проницаемости водопромытых интервалов пласта с целью перераспределения фильтрационных потоков и повышение эффективности изоляции притока пластовых вод с помощью осадкообразующих реагентов.

Поставленная задача решается тем, что в реагенте для изоляции притока пластовых вод, полученном путем смешивания в пласте двух водных растворов, одного содержащего натриевые соли многоосновной кислоты и другого - смесь солей хлоридов, согласно изобретению один раствор в качестве указанных натриевых солей содержит фосфат натрия, карбонат натрия, оксалат натрия и дополнительно полимерную добавку - смесь в соотношении 1:1 карбоксиметилцеллюлозы и ксантановой камеди, продуцируемой путем ферментации штаммом бактерий Xanthomo и Campestrim в углеводной среде, а другой раствор в качестве солей хлоридов содержит хлорид кальция, хлорид меди и хлорид алюминия, при следующем соотношении компонентов, мас.% на сухое вещество:

для одного раствора:

Фосфат натрия10-20Оксалат натрия10-20Карбонат натрия40-50Полимерная добавка10-20

Для другого раствора:

хлорид кальция40-50хлорид меди15-25хлорид алюминия30-40

причем указанные растворы используют в соотношении 1:1 с концентрацией 1-5 мас.%.

При смешении этих растворов в пласте образуется осадок, блокирующий водопритоки. Чтобы не происходило преждевременного смешения растворов, в качестве разделительного буферного слоя после одного раствора закачивается вода.

Существенным отличительным признаком является то, что наряду с осадкообразующими неорганическими веществами в составы вводится полимерная добавка, влияющая на скорость течения реагента и на адгезионные свойства осадка.

Преимущество предлагаемого способа состоит в возможности проникновения растворенного реагента в низкопористые слои вглубь пласта и там прочно удерживаться.

Один состав содержит натриевые или калиевые соли - карбонаты, оксалаты и фосфаты. Кроме того, для повышения адгезии, вязкости и стабильности реагента в раствор дополнительно вводится полимерная добавка, состоящая из смеси в соотношении 1:1 карбоксиметилцеллюлозы (КМЦ) и ксантановой камеди, продуцируемой путем ферментации штаммом бактерий Xanthomo и Campestrim в углеводной среде (производство Китая).

Повышение адгезии необходимо для предотвращения вымывания образовавшегося осадка из пласта и увеличения длительности тампонажного эффекта. Достигается это путем использования КМЦ, которая сшивается солями меди, находящимися во втором составе, и как бы "запечатывает" образовавшиеся осадки в пласте. Осадки образуются из неорганических солей, входящих в состав одного и другого растворов.

Ксантановая камедь является хорошим загустителем, стабильным в минерализованной среде, она увеличивает вязкость одного раствора, замедляет его движение и обеспечивает его смешение с другим раствором.

В отличие от ранее известных технических решений в один состав введены ионы оксалата (оксалат натрия), а в другой состав - ионы двухвалентной меди. Это позволило расширить область эффективного осадкообразования при смешении растворов. Действительно, как следует из табл.1, оксалат кальция, гидроксид и карбонат меди имеют низкие значения произведения растворимости и практически нерастворимы в воде.

Оба состава первоначально раздельно готовят путем смешения компонентов в сухом состоянии, что является удобным для транспортировки, хранения и дальнейшего использования.

В сухом состоянии составы включают следующие ингредиенты (мас.%).

один состав:

Фосфат натрия, двухзамещенный10-20Оксалат натрия10-20Карбонат натрия40-50Полимерная добавка10-20

другой состав:

Хлорид кальция30-40Хлорид меди (двухвалентной)15-20Хлорид алюминия10-20

Оба состава представляют собой однородные порошки, которые в сухом состоянии могут храниться длительное время.

Перед использованием составы раздельно растворяют в пресной воде при концентрации 1-5 мас.%. Последовательная закачка одного и другого растворов производится в соотношении 1:1.

Образующиеся осадки нерастворимы в воде, что подтверждается низкими значениями произведений растворимости (табл.1) (Краткая химическая энциклопедия. 1965, т.4, с.343).

Таблица 1Произведения растворимости (Пр) осадковОсадокПр (г-ион/л)²Са(ОН)₂3·10^-5СаСО₃4,8·10^-9СаС₂О₄1·10^-9AlPO₄1·10^-18Al(OH)₃2·10^-33Cu(ОН)₂5·10^-20CuCO₃1,4·10^-10

Изолирующие свойства реагента исследовали на фильтрационной установке. Опыты проводили на насыпной модели элемента пласта, состоящей из стальной трубки с площадью поперечного сечения 1,54 см², длиной 15 см. В качестве кернового материала использовали промытый тонкодисперсный кварцевый песок. Модели набивали песком до прекращения усадки породы.

Предварительно перед каждым испытанием определяли исходную проницаемость, для чего проводили фильтрацию воды до выхода на стабильный режим. Затем последовательно закачивали растворы реагента и выдерживали систему в течение 17 часов. Объем закачки составлял 0,2 поровых объема. После этого вновь проводили фильтрацию воды. Опыты осуществляли при постоянном расходе воды до выхода на стабильный перепад давлений. Испытания проводили при 25°С. Для фильтрации использовали пресную воду. Проницаемость до и после закачки реагента и остаточный фактор сопротивления оценивали с использованием формулы Дарси.

Как следует из приведенных в табл.2 результатов, составы, соответствующие прототипу (образец 1), характеризуются низким фактором остаточного сопротивления. Иное наблюдается, если в один раствор дополнительно ввести комплексную полимерную добавку, состоящую из КМЦ и ксантановой камеди (1:1), а в другой раствор - ионы меди (образцы 5 и 6). В этом случае тампонажные свойства реагента возрастают на два порядка. Образец 6 соответствует наиболее оптимальному содержанию компонентов, когда фактор остаточного сопротивления равен 100. Использование только ксантановой камеди или КМЦ приводит к меньшему эффекту (образцы 3 и 4).

Меньше нижнего предела концентрация компонентов в смеси оказывается недостаточной для эффективного осадкообразования; выше верхнего предела - использовать реагенты экономически нецелесообразно, т.к. осадкообразование достигает максимальной величины (табл.2, образцы 7 и 8).

Таблица 2Изолирующие свойства осадкообразующих композиций№№ ОбразцаКомпоненты раствора №1Состав сухой смеси, мас.%Компоненты раствора №2Концентрация, мас.% в раствореПроницаемость до закачкиПрониц. после закачкиФактор остат. сопротивл.1Na₂CO₃100CaCl₂100120622 прототип      2Na₂HPO₄56CaCl₂50120403 Na₂СО₃11AlCl₃50    Na₂C₂O₄33     3Na₂HPO₄33CaCl₂66,783146 Na₂CO₃33CuCl₂33,3    Na₂C₂O₄17      КМЦ17     4Na₂HPO₄33CaCl₂66,7ПО1011 Na₂CO₃33CuCl₂33,3    Na₂C₂O₄17      Ксант. камедь17     5Na₂HPO₄28,6CaCl₂66,71473,344 Na₂CO₃28,6CuCl₂33,3    Na₂C₂O₄14,2      КМЦ:КсК=1:128,6     6Na₂HPO₄22CaCl₂66,71601,6100 Na₂CO₃22CuCl₂33,3    Na₂C₂O₄11      КМЦ:КсК=1:145     7Na₂HPO₄20CaCl₂501704,637 Na₂CO₃50CuCl₂20    Na₂C₂O₄20AlCl₃30    КМЦ:КсК=1:110     8Na₂HPO₄20CaCl₂501501,5100 Na₂CO₃50CuCl₂20    Na₂C₂O₄20AlCl₃30    КМЦ:КсК=1:110     

Изобретение относится к реагентам для изоляции притока пластовых вод. Реагент для изоляции притока пластовых вод, полученный путем смешивания в пласте двух водных растворов, одного, содержащего натриевые соли многоосновной кислоты, и другого - смесь солей хлоридов. Один раствор в качестве указанных натриевых солей содержит, мас.% на сухое вещество: фосфат натрия 10-20, карбонат натрия 40-50, оксалат натрия и дополнительно полимерную добавку 10-20, - смесь в соотношении 1:1 карбоксиметилцеллюлозы и ксантановой камеди, продуцируемой путем ферментации штаммов бактерий Xanthomo и Campestrim в углеводной среде, а другой раствор в качестве солей хлоридов содержит, мас.% на сухое вещество: хлорид кальция 40-50, хлорид меди 15-25 и хлорид алюминия 30-40. Причем указанные растворы используют в соотношении 1:1 с концентрацией 1-5 мас.%. Технический результат - снижение проницаемости водопромытых интервалов пласта с целью перераспределения фильтрационных потоков и повышение эффективности изоляции притока пластовых вод с помощью осадкообразующих реагентов. 2 табл.

Реагент для изоляции притока пластовых вод, полученный путем смешивания в пласте двух водных растворов, одного, содержащего натриевые соли многоосновной кислоты, и другого - смесь солей хлоридов, отличающийся тем, что один раствор в качестве указанных натриевых солей содержит фосфат натрия, карбонат натрия, оксалат натрия и дополнительно полимерную добавку - смесь в соотношении 1:1 карбоксиметилцеллюлозы и ксантановой камеди, продуцируемой путем ферментации штаммов бактерий Xanthomo и Campestrim в углеводной среде, а другой раствор в качестве солей хлоридов содержит хлорид кальция, хлорид меди и хлорид алюминия при следующем соотношении компонентов, мас.% на сухое вещество:

для одного раствора:

Фосфат натрия10-20Оксалат натрия10-20Карбонат натрия40-50Полимерная добавка10-20

для другого раствора:

Хлорид кальция40-50Хлорид меди15-25Хлорид алюминия30-40

причем указанные растворы используют в соотношении 1:1 с концентрацией 1-5 мас.%.