ЖИДКОСТЬ ДЛЯ ГИДРАВЛИЧЕСКОГО РАЗРЫВА ПЛАСТА Российский патент 2011 года по МПК C09K8/68 

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к технологическим составам для создания больших поверхностей фильтрации и повышения проницаемости в призабойной зоне пласта при проведении гидравлического разрыва пласта (ГРП).

Проницаемость пласта по общей продуктивной мощности в основном различна, по конкретным пропласткам она может отличаться в 5-6 раз. Следовательно, в таких пластах гораздо эффективнее получить трещину, которая "разрезает" пласт по мощности и одновременно углубляется по пласту. Установлено, что при нагнетании «нефильтрующейся» жидкости разрыва в малопроницаемый пласт образуется только вертикальная трещина. Причем давление, необходимое для ее образования, меньше, чем для образования горизонтальной трещины. Это обусловлено различием бокового и вертикального горных напряжений, причем второе больше первого (это обусловлено тем, что вертикальное горное напряжение больше бокового). Поэтому для проведения гидравлического разрыва пласта (ГРП) в последние годы, особенно в зарубежной практике, широко используются различные рецептуры «нефильтрующихся» технологических жидкостей на основе гелеобразующих биополимерных материалов (Майкл Экономидис, Роналд Олайн, Питер Валько. «Унифицированный дизайн гидроразрыва пласта / Наведение мостов между теорией и практикой», Орса Пресс, Алвин, шт.Техас (перевод М.Углова), Москва, 2004, 194 с.).

Известны составы жидкостей для проведения гидравлического разрыва на углеводородной основе (газоконденсат, дизтопливо или нефть). Однако современная тенденция в мировой практике заключается в расширении применения жидкостей разрыва на водной основе (М. Кристиан и др. «Увеличение продуктивности и приемистости скважин». М., Недра, 1985 г., с.83).

Известен состав жидкости для гидравлического разрыва пласта (патент SU № 1710710, кл. E21B 43/26, дата публикации 07.02.92 г. «Жидкость для гидравлического разрыва пласта»), включающий (мас.%): лигносульфонаты в виде сульфит-спиртовой дрожжевой барды (31,72-39,76); хлорид калия (3,37-6,92); полиакриламид (0,05-0,12); ПАВ марки МЛ-80 (0,03-0,15) и пластовую воду - остальное.

Недостатками указанной жидкости являются высокая величина фильтратоотдачи (до 7 см³ при ΔР=0,1 МПа за 30 мин), низкая прокачивающая способность и наличие в составе экологически опасных веществ.

Известен состав жидкости для гидравлического разрыва пласта (при разработке которого состав по патенту № 1710710 был определен как прототип), содержащий следующие ингредиенты (мас.%): лигносульфонаты технические, модифицированные гексаметилентетрамином и карбамидом (40,98-43,31); хлорид калия (3,70-4,32); сульфат алюминия (0,52-1,03) и пластовую воду - остальное (патент RU № 2138633, кл. E21B 43/26, дата публикации 27.09.99 г. «Жидкость для гидравлического разрыва пласта»).

Указанная жидкость имеет ряд недостатков: она снижает проницаемость призабойной зоны пласта после проведения ГРП, так как лигносульфонаты технические проникают в поровое пространство пород - коллекторов, а коэффициент восстановления проницаемости не превышает 37,5%. Приведенные данные замеров статического напряжения сдвига (СНС) (0/0-5/7 дПа) свидетельствуют о низкой величине пескоудерживающей способности.

Наиболее близкой к предлагаемому изобретению для гидравлического разрыва пласта является жидкость, состав которой включает (мас.%): хлорид калия (6,00-7,00); сульфацел (1,30-2,00); сульфат алюминия (0,15-0,80); дисолван (0.03-0,05) и воду - остальное (патент RU № 2322476, кл. E21B 43/26, дата публикации 20.04.2008 г. «Жидкость для гидравлического разрыва пласта»).

Внесенные изменения в состав заявленной жидкости позволили увеличить продуктивность скважин после гидравлического разрыва пласта. Коэффициент восстановления проницаемости после проведения ГРП в образце горной породы с исходной проницаемостью 31,8·10^-3 мкм² составляет 73,1%. Недостатком жидкости разрыва по данному патенту является высокая величина фильтратоотдачи.

Целью предлагаемого изобретения является снижение фильтратоотдачи жидкости для гидравлического разрыва пласта.

Поставленная цель достигается тем, что состав жидкости для гидравлического разрыва пласта на водной основе, содержащий хлорид калия, сульфацел (например, сульфацел марки 800), сульфат алюминия, буру, дисолван и пластовую воду, с целью уменьшения показателя фильтратоотдачи жидкости, дополнительно содержит фракционированный порошкообразный материал на основе мраморной крошки ИККАРБ-75М при следующем соотношении компонентов, мас.%:

хлорид калия 6,00-7,00 сульфацел 1,30-2,00 сульфат алюминия 0,15-0,80 бура 0,7-0,9 дисолван 0.03-0,05 ИККАРБ-75М 2-3 пластовая вода остальное.

В зависимости от основных размеров частиц промышленностью выпускаются для целей бурения ИККАРБ-75 с основным размером частиц 40-75 мкм и ИККАРБ-75М с размерами частиц 20-40 мкм. Проведенными исследованиями установлено, что ввод в состав жидкости 2-3% ИККАРБ-75М позволяет создать кольматирующую пленку и резко снизить показатель фильтрации гелевых систем.

Предлагаемая жидкость для гидравлического разрыва пласта была испытана в лабораторных условиях.

Пример.

Для приготовления жидкости для ГРП были использованы следующие компоненты:

- хлорид калия;

- сульфацел (оксиэтилцеллюлоза);

- сульфат алюминия;

- бура (тетраборат натрия гидрат);

- дисолван 4490 плотностью 950-970 кг/м³.

Для получения жидкости предварительно готовили сыпучую смесь твердых компонентов, состоящую из расчетных количеств компонентов состава: KCl, Al₂(SO₄)₃, сульфацел, тетраборат натрия Na₂B₄O₇×7H₂O и ИККАРБ-75М. Смесь засыпали в специальный стакан из химического стекла миксера. Затем, постепенно помешивая стеклянной палочкой, приливали воду и дисолван 4490, после чего смесь перемешивали в мешалке в течение 20 минут. Таким образом, были приготовлены три жидкости различного состава (таблица 1). Для приготовления такой жидкости можно использовать и пластовую минерализованную воду. Полученная жидкость подверглась испытаниям для определения ее характеристик.

Показатели характеристик заявляемой жидкости для гидравлического разрыва пласта определялись на стандартных приборах: статическое напряжение сдвига - на приборе СНС-2; пластическая вязкость и динамическое напряжение сдвига - на ротационном вискозиметре ФАНН-35А; прокачивающая способность - на вакуумной установке с помощью колбы Бюхнера; фильтратоотдача - на установке УИПК при давлении ΔР=10 МПа в течение 8 ч с использованием искусственных кернов, изготовленных из спрессованного кварцевого песка фракции 0,05-0,2 мм с небольшой добавкой цемента марки 500. Пескоудерживающая способность определялась по седиментации кварцевого песка фракции 0,5 мм, введенного в объеме 50% от общего объема жидкости в мерном цилиндре. Результаты испытаний представлены в таблице 2.

Сравнение показателей заявляемой жидкости и прототипа показывает, что введение мраморной крошки ИККАРБ-75М в качестве коркообразующей добавки позволяет существенно снизить фильтратоотдачу жидкости для гидравлического разрыва пласта.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к технологическим составам для создания больших поверхностей фильтрации и повышения проницаемости в призабойной зоне пласта при проведении гидравлического разрыва пласта. Технический результат - уменьшение показателя фильтратоотдачи жидкости разрыва. Жидкость для гидравлического разрыва пласта на водной основе содержит, мас.%: хлорид калия 6,00-7,00, сульфацел 1,30-2,00, сульфат алюминия 0,15-0,80, буру 0,7-0,9, дисолван 0,03-0,05, ИККАРБ-75М 2-3, пластовую воду - остальное. 2 табл.

Жидкость для гидравлического разрыва пласта на водной основе, содержащая хлорид калия, сульфацел, сульфат алюминия, буру, дисолван и пластовую воду, отличающаяся тем, что, с целью уменьшения показателя фильтратоотдачи жидкости, дополнительно содержит фракционированный порошкообразный материал на основе мраморной крошки ИККАРБ-75М при следующем соотношении компонентов, мас.%:
хлорид калия 6,00-7,00 сульфацел 1,30-2,00 сульфат алюминия 0,15-0,80 бура 0,7-0,9 дисолван 0,03-0,05 ИККАРБ-75М 2-3 пластовая вода остальное