СПОСОБ ОГРАНИЧЕНИЯ ВОДОПРИТОКА В ПРОДУКТИВНУЮ СКВАЖИНУ Российский патент 2024 года по МПК E21B33/138 E21B43/32 C09K8/508 

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, и может быть использовано для технологий выравнивания проницаемостной неоднородности пластов, за счет создания изолирующих экранов в обводнившихся зонах высокопроницаемых пористых и трещиновато-пористых терригенных и карбонатных коллекторах нагнетательных скважин, для снижения приемистости интервалов пластов в добывающих скважинах при проведении ремонтно-изоляционных работ (РИР) и ремонтно-восстановительных работ (РВР), а также для изоляции аномальных зон поглощений.

Известен способ разработки нефтяной залежи (патент RU № 2136872, опубл. 01.02.1999 г), включающий закачку в пласт водной дисперсии смеси глинопорошка и порошка водорастворимого полимера.

Недостатком способа является то, что полимерные составы с глинопорошком седиментационно не устойчивы. За счет флокулирующей способности полимера частицы глины укрупняются и имеют высокую скорость осаждения, в результате чего происходит выпадение дисперсной фазы на забое скважины при закачке композиции.

Известен способ разработки неоднородного пласта (патент RU № 2256785, опубл. 20.07.2005), включающий закачку в пласт композиции, содержащей водорастворимый полимер, сшивающий агент и наполнитель, где в качестве наполнителя используют белую сажу марки БС-120 или Росил-175 при концентрациях 0,1-1,0%.

Недостатком способа является низкая эффективность при его использовании в резко неоднородных пластах, имеющих пропластки высокой проницаемости и техногенную трещиноватость.

Известен способ разработки неоднородного нефтяного пласта (патент RU №2541973, опубл. 20.02.2015 г.), включающий закачку в пласт водного раствора, содержащего полиакриламид, ацетат хрома, оксид магния и, дополнительно, стеклянное или базальтовое или строительное микроармирующее волокно, предварительно обработанное 1-5% раствором поверхностно-активных веществ (ПАВ) - АФ9.6 или АФ9.12.

Недостатком данного способа является невозможность глубокой обработки пласта из-за крупных размеров используемого армирующего волокна (средний диаметр до 25 мкм и длина до 100 мм), характеризующегося низкой проникающей способностью в поровое пространство, что снижает эффективность способа.

Недостатком является также необходимость в предварительной обработке волокна 1-5% раствором ПАВ и продолжительная технологическая пауза.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому техническому решению, принятому за прототип, является способ разработки неоднородного по проницаемости нефтяного пласта (патент RU № 2722488, опубл. 01.06.2020 г), включающий закачку в пласт гелеобразующего состава - дисперсии в воде полиакриламида, гуара, ацетата хрома, оксида металла и древесной муки, при следующем соотношении компонентов, мас. %: полиакриламид 0,6-0,8, гуар 0,1-0,2, ацетат хрома 0,04-0,08, оксид цинка 0,04-0,06, древесная мука 0,01-0,2, вода остальное.

Недостаток способа заключается в том, что древесная мука обладает небольшой механической прочностью и при интенсивном химико-биологическом воздействии в пластовых условиях происходит разрушение наполнителя. При этом изоляционный экран покрывается сетью водопроводящих каналов и, как следствие, возобновляются водопритоки в скважины.

Кроме того, древесная мука содержит частицы размером до 1,2 мм, которые будут препятствовать глубокому проникновению состава в пласт.

Технической задачей данного изобретения является разработка способа ограничения водопритока в продуктивную скважину с применением гелеобразующего полимер-дисперсного состава, обладающего глубоким проникновением в высокопроницаемые и трещиноватые зоны пласта, высокой тампонирующей способностью, стабильностью в пластовых условиях, простотой реализации на промысле и широкими технологическими возможностями применимости.

Поставленная задача решается предлагаемым способом ограничения водопритока в продуктивную скважину, включающим закачку в пласт гелеобразующего полимер-дисперсного состава - дисперсии в воде полиакриламида, наполнителя и ацетата хрома, причем в качестве наполнителя используют неорганический природный тонковолокнистый гидросиликат магния - 3MgO⋅2SiO₂⋅2H₂O и дополнительно вводят дефлокулянт, при следующем соотношении компонентов, мас. %:

Полиакриламид 0,3-1,0 Дефлокулянт - 0,2-0,3 Гидросиликат магния 3,0-10,0 Ацетат хрома 0,03-0,1 Вода Остальное

В качестве полиакриламида (ПАА) используют высокомолекулярный (молекулярная масса не менее 10 млн ед.), анионный (степень гидролиза не менее 10%) синтетический полимер акрилового ряда отечественного или импортного производства.

В качестве дефлокулянта используют реагенты, имеющие в своем составе функциональные группы с нуклеофильными свойствами. Сущность их работы заключается в образовании лиофильных сорбционных слоев вокруг частиц наполнителя и сил отталкивания между частицами, что приводит к разрушению или предотвращению формирования скоагулированных структур и стабилизации суспензии. Указанные свойства, в значительной степени присущи реагентам на основе природных полимеров. Модифицированные лигносульфонаты - Окзил-СМ, по ТУ 2458-335-05133190-2004; ФХЛС, по ТУ 2458-344-05133190-2012; лигнотин-М, по ТУ 2458-017-20672718-2002: химически модифицированный крахмал - карбоксиметилкрахмал (КМК), по ТУ 2262-016-32957739-2001, ТУ 9187-002-85149086-2015 или аналоги.

Молекулы дефлокулянта адсорбируются на поверхности волокон наполнителя и придают частицам одноименный отрицательный заряд, который препятствует флокуляции. Кроме того, поверхностный электрический заряд способствует образованию сольватных оболочек вокруг частиц наполнителя. Это облегчает их скольжение друг относительно друга и приводит к снижению вязкости закачиваемого состава.

В качестве гидросиликата магния (СМ) - 3MgO⋅2SiO₂⋅2H₂O (наполнителя) используют отходы дробления серпентинита - продукт осаждения из аспирационно-технических установок. Гидросиликат магния представляет собой кристаллы, состоящие из полых трубочек-фибрилл, способных расщепляться в воде на тончайшие гибкие эластичные волокна щеточной структуры с высокой прочностью на разрыв. Длина волокон составляет 75 мкм, средний диаметр - доли мкм.

Являясь неорганическим веществом, он обладает высокой термостойкостью. Не абразивен, не подвержен биодеструкции, химически устойчив, обладает высокой адсорбционной способностью. Растворим в кислотах.

Приготовление сухой смеси компонентов состава для упрощения и удобства применения предлагаемого способа, осуществляют в заводских условиях и поставляют в виде готового одноупаковочного продукта, под фирменным названием - «Эластичный кольматирующий состав», сокращенно - «ЭКОС».

При затворении сухой смеси на промысле используют как пресную, так и минерализованную воду, что значительно расширяет технологические возможности использования способа.

Ацетат хрома (АХ) добавляют в готовую суспензию непосредственно перед закачкой в пласт.

Новая совокупность заявленных существенных признаков позволяет получить новый технический результат, а именно, создание эффективного способа ограничения водопритока в продуктивную скважину, с использованием гелеобразующего полимер-дисперсного состава, представляющего собой, на стадии закачки, стабильную, однородную, подвижную тонкодисперсную композицию, обладающую глубоким проникновением в изолируемые зоны пласта и высокой тампонирующей способностью, за счет образования равномерной, прочной, устойчивой во времени структуры армированного микроволокнами геля, обеспечить быстроту и легкость приготовления состава по предлагаемому способу на промысле и расширение тенологических возможностей применения. Кроме того, решается проблема использования отходов при получении хризотила из месторождений серпентинитов.

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 предложения критериям «существенные отличия» и «новизна».

Оценку эффективности заявляемого способа, проводили в лабораторных условиях по следующим показателям: седиментационная устойчивость закачиваемой суспензии, проникающая способность (фильтруемость) в поровое пространство и коэффициент изоляции.

Для приготовления состава по предлагаемому способу в лабораторных условиях, сухие компоненты (полиакриламид, гидросиликат магния и дефлокулянт) тщательно смешивали между собой, засыпали в воду, перемешивали до получения устойчивой суспензии, добавляли необходимое количество ацетата хрома и подвергали дальнейшим испытаниям. По описанному способу были приготовлены все заявляемые составы, представленные в таблице 1.

Седиментационно устойчивыми считали те составы, которые не расслаивались в течение 4 часов с момента приготовления.

Фильтруемость состава оценивали уровнем гидродинамических сопротивлений (R), создаваемых при фильтрации его в насыпной модели пласта на входе (Rвx) и промежуточной точке (Rcp.т). Если гидродинамические сопротивления на входе и средней точке близки по абсолютному значению, состав считали хорошо фильтруемым в пористую среду.

Изолирующую способность (К_из) определяли на линейных насыпных моделях пласта уровнем снижения проницаемости пористой среды после кольматации закачиваемыми составами.

Пористой средой с регулируемой проницаемостью являлся фракционированный кварцевый песок с добавлением дробленного карбоната, который набивался в металлический кернодержатель диаметром 26 мм и длиной 200 мм. Проницаемость варьировалась от 12,62 до 66,7 мкм.

Эксперименты проводили общепринятым методом. Модель пласта вакуумировали, насыщали водой и определяли исходную проницаемость по воде. После этого прокачивали один поровый объем состава, фиксируя давление на входе и средней точке модели пласта, выдерживали сутки для образования и набора прочности геля и снова определяли проницаемость по воде. Все эксперименты проводили при постоянном перепаде давления между торцами модели пласта.

Снижение проницаемости (К_из) рассчитывали по формуле:

(К₁-К₂)/К1⋅100,%;

где K₁ - первоначальная проницаемость по воде, мкм²;

К₂ - проницаемость по воде после прокачки состава, мкм².

Результаты проведенных испытаний представлены в таблице 2.

Степень снижения проницаемости пористой среды характеризует эффективность предлагаемого способа и, как показали результаты испытаний, позволяет более успешно воздействовать на коллекторы по сравнению с прототипом. Составы по предлагаемому способу обладают также лучшей фильтруемостью (проникающей способностью) в пласт (см. эксп. 1 - по прототипу и эксп. 2-9 - по предлагаемому способу, представленные в табл. 2).

Выход за нижние пределы содержания компонентов в составе по предлагаемому способу, приводит к потере его седиментационной устойчивости (эксп. №10, табл. 2). Выход за верхние пределы концентраций компонентов - экономически не целесообразен (эксп. №11, табл. 2).

Способ в промысловых условиях осуществляют в следующей последовательности. После определения глубины забоя и статического уровня жидкости, в скважину спускают насосно-компрессорные трубы. Устье скважины соединяют с агрегатами. Производят опрессовку нагнетательной линии на максимально допустимую величину давления в соответствии с технической характеристикой эксплуатационной колонны. Определяют приемистость скважины.

После проведения всех подготовительных работ, готовят рабочий раствор, путем дозировки в воду расчетного количества сухой смеси. Перемешивают до образования устойчивой, однородной суспензии, дозируют ацетат хрома и закачивают в скважину с помощью насосного агрегата. После закачки всего запланированного объема, суспензию проталкивают в пласт водой, Выдерживают в течение суток для формирования прочного геля, после чего опять определяют приемистость скважины.

Необходимый объем закачиваемого состава и концентрации его компонентов по предлагаемому способу, рассчитывают индивидуально в каждом отдельном случае в зависимости от характеристики пластов (пластового давления, приемистости пласта, открытой пористости пород и т.д.).

Предлагаемый способ ограничения водопритока в продуктивную скважину обладает комплексом положительных технологических свойств:

- высокой седиментационной устойчивостью закачиваемого состава;

- отсутствием абразивности используемого наполнителя;

- глубоким проникновением в изолируемую зону пласта;

- высоким коэффициентом изоляции;

- высокой адгезией с вмещающей средой;

- устойчивостью в пластовых условиях;

- легкостью реализации и широкими возможностями использования.

Таким образом, предлагаемый способ ограничения водопритока в продуктивную скважину, позволит увеличить нефтеотдачу пластов за счет снижения обводненности добываемой нефти.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано для технологий повышения добычи нефти в неоднородных пластах за счет создания изолирующих экранов в обводнившихся зонах высокопроницаемых пористых и трещиновато-пористых терригенных и карбонатных коллекторов нагнетательных скважин. Способ ограничения водопритока в продуктивную скважину включает закачку в пласт гелеобразующего полимер-дисперсного состава. При этом состав содержит 0,3-1,0 мас. % полиакриламида, 0,2-0,3 мас. % дефлокулянта, 3,0-10,0 мас. % неорганического природного тонковолокнистого гидросиликата магния 3MgO⋅2SiO₂⋅2H₂O, 0,03-0,1 мас. % ацетата хрома, воду – остальное. Техническим результатом является повышение эффективности ограничения водопритока, расширение технологических возможностей разработки неоднородных нефтяных пластов. 2 табл.

Способ ограничения водопритока в продуктивную скважину, включающий закачку в пласт гелеобразующего полимер-дисперсного состава - дисперсии в воде полиакриламида, наполнителя и ацетата хрома, отличающийся тем, что в качестве наполнителя состав содержит неорганический природный тонковолокнистый гидросиликат магния - 3MgO⋅2SiO₂⋅2H₂O и дополнительно содержит дефлокулянт, при следующем соотношении компонентов, мас. %:

Полиакриламид 0,3 - 1,0 Указанный дефлокулянт 0,2 - 0,3 Гидросиликат магния 3,0-10,0 Ацетат хрома 0,03-0,1 Вода Остальное