СПОСОБ ИЗОЛЯЦИИ ВОДОПРИТОКОВ В СКВАЖИНЕ (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2018 года по МПК E21B33/138 C09K8/504 

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к способам проведения водоизоляционных работ в добывающих скважинах, а также к способам выравнивания профиля приемистости в нагнетательных скважинах.

Известен способ приготовления тампонажного раствора (патент RU №2270328, МПК Е21В 43/32, опубл. 20.02.2006 в бюл. №5), включающий растворение при нагревании в присутствии воды, натриевой силикат-глыбы и модифицирующей добавки, смешение полученного жидкого стекла - водного раствора силиката натрия с водой и органическим отвердителем. В качестве модифицирующей добавки используют кремнеземный наполнитель Росил-175, который вводят в процессе растворения силикат-глыбы при нагревании в соотношении 27-50 масс. ч. к 100 масс. ч. натриевой силикат-глыбы и 200-300 масс. ч. воды и перемешивают до достижения силикатного модуля 3,5-5,0. В качестве органического отвердителя используют этилацетат в присутствии неонола АФ 9-12 при следующем соотношении компонентов, масс. ч.:

модифицированное жидкое стекло 100 вода 100 этилацетат 5-10 неонол АФ 9-12 1

Недостатком известного способа является короткое время гелеобразования состава в описанном способе, которое может привести к осложнениям в случае закачивания больших объемов.

Известен способ изоляции пластовых вод в газонефтяных скважинах (АС №834343, МПК Е21В 43/32, опубл. 30.05.1981 в бюл. №20), включающий закачку закупоривающего состава из силиката щелочного металла и кремнефтористого натрия при следующем соотношении компонентов, вес. %:

Силикат щелочного металла 87-92 Кремнефтористый натрий 8-13

Известен способ отключения пластов и изоляции водопритоков в скважину, включающий закачку водного раствора силиката натрия, натрия кремнефтористого, триацетина и древесной муки (патент RU №2244819, МПК Е21В 43/32, опубл. 20.01.2005 в бюл. №2) при следующем соотношении компонентов, масс. %:

водный раствор силиката натрия плотностью 1,36 г/см³ и силикатным модулем М=3,0 90,0-95,0 кремнефтористый натрий 3,0-8,0 древесная мука 1,0-4,0 триацетин 1,0-4,0

Недостатками известных способов является малая растворимость кремнефтористого натрия в воде - 7,62 г/л (Большой энциклопедический словарь, Химия, изд-во «Большая Российская энциклопедия», М., 2000, с. 362). Осаждение нерастворившейся части кремнефтористого натрия может привести к технологическим осложнениям - отверждению состава в насосе цементировочного агрегата и насосно-компрессорных трубах (НКТ).

Наиболее близким к предлагаемому способу является способ изоляции водопритоков в скважину (патент RU №2550617, МПК Е21В 33/138, С09K 8/504, опубл. 20.05.2015 в бюл. №13), включающий закачку в зону изоляции водоизоляционной композиции, состоящей из модифицированного жидкого стекла, этилацетата и поверхностно-активного вещества, в качестве модифицированного жидкого стекла при температурах выше 10°С используют высокомодульное жидкое стекло с силикатным модулем 3,5-6 и плотностью 1025-1200 кг/м³, а в качестве поверхностно-активного вещества применяют моющий препарат с массовой долей поверхностно-активных веществ 30-38% и температурой замерзания не выше минус 30°С при следующих соотношениях компонентов, об. ч.:

высокомодульное жидкое стекло с силикатным модулем 3,5-6 и плотностью 1025-1200 кг/м³ 100 этилацетат 3,6-10 моющий препарат с массовой долей поверхностно-активных веществ 30-38% и температурой замерзания не выше минус 30°С 0,2

Недостатками наиболее близкого аналога являются узкий временной предел образования геля (до 4 ч 15 мин) и низкая устойчивость образующегося геля в пресных и слабоминерализованных водах.

Технической задачей предложения является повышение эффективности способа за счет расширения диапазона времени гелеобразования водоизоляционной композиции и повышения устойчивости образующегося геля в пресных и слабоминерализованных водах.

Техническая задача решается способом изоляции водопритоков в скважине, включающим приготовление и закачку в зону изоляции водоизоляционной композиции, состоящей из высокомодульного жидкого стекла с силикатным модулем 3,5-6 и кремнефтористого натрия.

Новым является то, что водоизоляционную композицию готовят на насыщенном растворе кремнефтористого натрия при следующих соотношениях компонентов, об. ч.:

высокомодульное жидкое стекло с силикатным модулем 3,5-6 25 насыщенный раствор кремнефтористого натрия 25-250

Новым является то, что водоизоляционную композицию готовят на 0,3-0,5%-ном растворе кремнефтористого натрия и дополнительно вводят этилацетат и моющий препарат при следующих соотношениях компонентов, об. ч.:

высокомодульное жидкое стекло с силикатным модулем 3,5-6 25 0,3-0,5%-ный раствор кремнефтористого натрия 25-250 этилацетат 1-5 моющий препарат с массовой долей поверхностно-активных веществ 30-38% 0,1

Анализ патентной и научно-технической литературы позволил сделать вывод об отсутствии технических решений, содержащих существенные признаки заявленного способа, выполняющих аналогичную задачу, поэтому можно сделать вывод о соответствии критерию «новизна» и «изобретательский уровень».

В заявляемом способе используют высокомодульное жидкое стекло с силикатным модулем 3,5-6 (ВМЖС). ВМЖС представляет собой раствор полисиликата натрия от прозрачного до серого цвета с рН в пределах 9,5-11,5. Силикатный модуль жидкого стекла показывает отношение массовой концентрации диоксида кремния к массовой концентрации оксида натрия в жидком стекле.

Кремнефтористый натрий (гексафторосиликат натрия - Na₂SiF₆) представляет собой белый кристаллический порошок, плохо растворимый в воде, пожаро- и взрывобезопасный. Кремнефтористый натрий известен как отвердитель силикатных растворов, который не только ускоряет затвердевание, но и повышает водоустойчивость бетонов и цементов вследствие нейтрализации свободной щелочи.

Этилацетат (СН₃-СОО-СН₂-СН₃) - этиловый эфир уксусной кислоты по ГОСТ 8981-78 представляет собой прозрачную жидкость с плотностью 898-900 кг/м³.

Моющий препарат с массовой долей поверхностно-активных веществ 30-38% представляет собой водный раствор смеси анионных (сульфанол, сульфонат) и неионогенных (неонол) поверхностно-активных веществ (ПАВ), подвижную вязкую жидкость от желтого до коричневого цвета (далее моющий препарат). Показатель активности водородных ионов водного раствора моющего препарата с массовой долей 1% (по активному веществу) рН находится в пределах от 7 до 9. В состав моющего препарата входят: алкилбензолсульфонат натрия, моноалкилфениловые эфиры полиэтиленгликоль, алкилсульфат натрия, этиленгликоль и метанол. Моющий препарат в предложении используется в качестве ПАВ и способствует совмещению органической и неорганической фаз водоизоляционной композиции, вследствие чего происходит ее равномерное гелеобразование. Моющий препарат не замерзает до минус 30°С и удобен для работы в зимнее время.

В водоизоляционной композиции по предлагаемому способу расширен диапазон времени гелеобразования до 28 ч, в отличие от способа по наиболее близкому аналогу, где наибольшее время гелеобразования составляет 4 ч 15 мин. Расширение диапазона времени гелеобразования водоизоляционной композиции достигается за счет совместного использования в качестве гелеобразователей этилацетата и раствора кремнефтористого натрия от 0,3%-ного до насыщенного (насыщенным является раствор, содержащий 7,62 г кремнефтористого натрия в 1 л воды). Время гелеобразования зависит от концентрации раствора кремнефтористого натрия - с его насыщенным раствором гелеобразование происходит быстрее, чем с 0,3%-ным раствором, также от количества этилацетата: чем его больше, тем время гелеобразования короче. Ввиду того, что в предлагаемом способе используется концентрация раствора кремнефтористого натрия от 0,3%-ного до насыщенного, то осаждения его не происходит и не возникает технологических осложнений при закачке.

Водоизоляционную композицию готовят непосредственно на скважине. В мерники цементировочного агрегата ЦА-320 закачивают высокомодульное жидкое стекло с силикатным модулем 3,5-6 и раствор кремнефтористого натрия. Для сокращения времени гелеобразования и получения более плотного геля используют этилацетат и моющий препарат, для чего в чанок цементировочного агрегата ЦА-320 наливают этилацетат, туда же добавляют моющий препарат и перемешивают, полученный в чанке раствор перекачивают в мерники агрегата с высокомодульным жидким стеклом и раствором кремнефтористого натрия и тщательно перемешивают. Далее водоизоляционную композицию закачивают в скважину. До водоизоляционной композиции и после нее в скважину закачивают буфер из пресной воды в объеме 200-300 л для предупреждения ее преждевременного гелеобразования при воздействии минерализованной воды.

Время гелеобразования водоизоляционной композиции определяют опытным путем в лабораторных условиях. Результаты лабораторных испытаний приведены в табл. 1 и 2. В стеклянный стакан объемом 200 мл наливают 150 мл (150 об. ч.) насыщенного раствора кремнефтористого натрия и 25 мл (25 об. ч.) высокомодульного жидкого стекла, перемешивают и оставляют полученную композицию на гелеобразование. Периодически наклоняя стакан, фиксируют время, когда мениск жидкости в стакане перестанет смещаться. Определенное таким образом время является временем гелеобразования, которое составляет 8 ч (табл. 1, опыт 6). Остальные опыты, представленные в табл. 1, готовят аналогичным образом. В опыте №1 гель не образуется из-за недостаточного количества насыщенного раствора кремнефтористого натрия, а в опыте №8 образуется жидкий гель, который по своей консистенции не подходит для применения в предложенном способе. Оптимальное время гелеобразования получено в опытах №№2-7. По времени гелеобразования выбирают оптимальное соотношение компонентов состава для применения в предлагаемом способе при следующих соотношениях, об. ч.:

высокомодульное жидкое стекло с силикатным модулем 3,5-6 25 насыщенный раствор кремнефтористого натрия 25-250

В стеклянном стакане объемом 200 мл готовят раствор моющего препарата в этилацетате, для чего 0,1 мл (0,1 об. ч.) моющего препарата растворяют в 1 мл (1 об. ч.) этилацетата, наливают туда 150 мл (150 об. ч.) 0,5%-ного раствора кремнефтористого натрия и перемешивают. Далее туда же наливают 25 мл (25 об. ч.) высокомодульного жидкого стекла, перемешивают и оставляют полученную композицию на гелеобразование. Через 14 ч 20 мин образуется гель (табл. 2, опыт №8). Оптимальное время гелеобразования получено в опытах №№3-19. Результаты опытов №№1-2 не вошли в оптимальный диапазон из-за короткого времени гелеобразования - менее 1 ч. Для приготовления водоизоляционной композиции по предложенному способу выбран 0,3-0,5%-ный раствор кремнефтористого натрия при следующих соотношениях компонентов, об. ч.:

высокомодульное жидкое стекло с силикатным модулем 3,5-6 25 0,3-0,5%-ный раствор кремнефтористого натрия 25-250 этилацетат 1-5 моющий препарат с массовой долей поверхностно-активных веществ 30-38% 0,1

Устойчивость образующихся гелей по наиболее близкому аналогу и по предложению проверяли в лабораторных условиях следующим образом. В стеклянные стаканы с полученными гелями наливали пресную воду плотностью 1000 кг/м³, слабоминерализованную воду плотностью 1080 кг/м³, минерализованную воду плотностью 1180 кг/м³, накрывали стеклянными чашами Петри и оставляли на 6 мес, периодически отмечая изменения в размерах гелей. Было установлено, что гели, полученные по предложенному способу, в течение 6 мес сохранились без изменений во всех водах, в то время как гели, полученные по наиболее близкому аналогу, в пресной и слабоминерализованной воде разрушились на 40% и 20% соответственно в течение того же времени, что подтверждает повышение устойчивости образующегося геля в пресных и слабоминерализованных водах. Устойчивость гелей по предложенному способу в пресной воде можно объяснить тем, что в составе присутствует кремнефтористый натрий.

Примеры практического применения

Пример 1. В скважину, обводненную подошвенной водой, с текущим забоем 1234 м и интервалом перфорации 1211-1217 м спустили НКТ диаметром 73 мм до глубины 1180 м. Приготовили 3,5 м³ водоизоляционной композиции, для чего в первую половину мерника цементировочного агрегата ЦА-320М набрали 0,5 м³ ВМЖС (25 об. ч.), во вторую половину мерника цементировочного агрегата ЦА-320М набрали 3,0 м³ насыщенного раствора кремнефтористого натрия (150 об. ч.). Далее содержимое обоих мерников перемешали в течение 10 мин (опыт №6, табл. 1). Аналогичным образом приготовили 3,5 м³ водоизоляционной композиции в мернике другого цементировочного агрегата. В НКТ закачали последовательно 0,3 м³ пресной воды в качестве разделительного буфера; водоизоляционную композицию в общем объеме 35 м³ (композиция последовательно готовилась в первом, а затем во втором агрегате, после чего закачивалась в скважину из первого, а затем из второго агрегата, затем цикл повторялся); 4,0 м³ пресной воды для продавливания в пласт. Оставили скважину на время гелеобразования и укрепления геля в течение 24 ч. Далее освоили скважину, спустили подземное оборудование и ввели скважину в эксплуатацию. В результате проведенных работ обводненность скважины снизилась на 30%, добыча нефти увеличилась на 209%.

Пример 2. В скважину, обводненную закачиваемой системой ППД водой, с текущим забоем 1828 м и интервалом перфорации 1817-1820 м спустили насосно-компрессорные трубы (НКТ) диаметром 73 мм до глубины 1790 м.

Приготовили 5 м³ водоизоляционной композиции, для чего в первую половину мерника цементировочного агрегата ЦА-320М набрали 1 м³ ВМЖС (25 об. ч.), во вторую половину мерника цементировочного агрегата ЦА-320М набрали 4 м³ 0,5%-ного раствора кремнефтористого натрия (100 об. ч.). В чанке агрегата растворили 4 л моющего препарата (0,1 об. ч.), например МЛ-81Б, в 40 л этилацетата (1 об. ч.), закачали во вторую половину мерника цементировочного агрегата ЦА-320М и перемешали. Далее содержимое обоих мерников перемешали в течение 10 мин (опыт №6, табл. 2). Аналогичным образом приготовили 5 м³ водоизоляционной композиции в мернике другого цементировочного агрегата. В НКТ закачали последовательно: 0,3 м³ пресной воды в качестве разделительного буфера; водоизоляционную композицию в общем объеме 25 м³ (композиция последовательно готовилась в первом, а затем во втором агрегате, после чего закачивалась в скважину из первого, а затем из второго агрегата, затем цикл повторялся); 6,0 м³ пресной воды для продавливания в пласт. Оставили скважину на время гелеобразования и укрепления геля в течение 24 ч. Далее освоили скважину, спустили подземное оборудование и ввели скважину в эксплуатацию. В результате проведенных работ обводненность скважины снизилась на 35%, добыча нефти увеличилась на 241%.

Таким образом, в данном предложении достигается результат - повышение эффективности способа за счет расширения диапазона гелеобразования водоизоляционной композиции и повышения устойчивости образующегося геля в пресных и слабоминерализованных водах.

Группа изобретений относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к способам проведения водоизоляционных работ в добывающих скважинах, а также к способам выравнивания профиля приемистости в нагнетательных скважинах. Способ изоляции водопритоков в скважину по первому варианту включает приготовление и закачку в зону изоляции водоизоляционной композиции, состоящей из 25 об.ч. высокомодульного жидкого стекла с силикатным модулем 3,5-6 и 25-250 насыщенного кремнефтористого натрия. По второму варианту водоизоляционную композицию готовят на 25 об. ч. 0,3-0,5%-ного раствора кремнефтористого натрия и дополнительно вводят 1-5 об. ч. этилацетата и 0,1 об. ч. моющего препарата с массовой долей поверхностно-активных веществ 30-38%. Техническим результатом является повышение эффективности способа за счет расширения диапазона времени гелеобразования водоизоляционной композиции и повышения устойчивости образующегося геля в пресных и слабоминерализованных водах. 2 н.п. ф-лы, 2 табл., 2 пр.

1. Способ изоляции водопритоков в скважину, включающий приготовление и закачку в зону изоляции водоизоляционной композиции, состоящей из высокомодульного жидкого стекла с силикатным модулем 3,5-6 и кремнефтористого натрия, отличающийся тем, что водоизоляционную композицию готовят на насыщенном растворе кремнефтористого натрия при следующих соотношениях компонентов, об. ч.:

высокомодульное жидкое стекло с силикатным модулем 3,5-6 25 насыщенный раствор кремнефтористого натрия 25-250

2. Способ изоляции водопритоков в скважину, включающий приготовление и закачку в зону изоляции водоизоляционной композиции, состоящей из высокомодульного жидкого стекла с силикатным модулем 3,5-6 и кремнефтористого натрия, отличающийся тем, что водоизоляционную композицию готовят на 0,3-0,5%-ном растворе кремнефтористого натрия и дополнительно вводят этилацетат и моющий препарат при следующих соотношениях компонентов, об. ч.:

высокомодульное жидкое стекло с силикатным модулем 3,5-6 25 0,3-0,5%-ный раствор кремнефтористого натрия 25-250 этилацетат 1-5 моющий препарат с массовой долей поверхностно-активных веществ 30-38% 0,1