Способ закрепления призабойной зоны песчано-глинистых пластов Советский патент 1987 года по МПК E21B33/13 E21B33/138 

Изобретение относится к нефтёга- зодобьгаающей промышленности, в частности к способам закрепления приза- бойной зоны песчано-глинистых пластов.

Целью изобретения является повышение эффективности крепления за счет гидрофобизации глинистой составляющей породы.

Лабораторные опыты проводились в следующем порядке, Навеска измельченной глинистой породы помещалась в специальные приборы (стаканчики), позволяющие определять параметры набухания, и уплотнялась давлением 10 МПа, Затем образцы последовательно выдерживались в растворе поли- этиленполиамина (ПЭПА). различной концентрации и технической воде до прекращения роста объема дисперсоид за счет набухания. По приращению объема проб вычислялся коэффициент набухания. Параллельно из отработанной раствором ПЭПА глины формировались кубики и визуально наблюдалась их устойчивость к размоканию в технической воде. Результаты опытов представлены в таблице.

Из приведенных данных видно, что ионы ПЭПА, адсорбированные глиной, существенно сдерживают ее набухание в воде. Глина обработанная %-ным раствором ПЭПА имеет коэффициент набухания в воде равный 0,38, а глина, не подвергавшаяся воздействию ПЭПА 1,78, Однако -такого содержания ПЭПА в растворе недостаточно, чтобы глина стала невосприимчивой к действию воды.

Образцы глины в растворах до 4%-ной концентрации имеют повышенны значения коэффициентов набухания и при помещении их в воду общая набу- хаемость увеличивается. С ростом концентрации ПЭПА в растворе до 5% коэффициент набухания глины уменьшается, уменьшается и приращение объема за счет последующего набухания глины в воде.

Начиная с 5%-ной концентрации коэффициент набухания глины остается постоянным и не возрастает при помещении образцов в техническую воду Сделанные из глины, обработанной раствором ПЭПА, кубики в воде сохраняют свою первоначальную форму (наблюдение проводилось в течение 12 ч), что подтверждает результаты опытов по изучению набухания и указвает на гидрофобизацию глины полиэту ленполиамином.

Глина, обработанная раствором ПЭПА ниже 4%-ной концентрации, не

проявляет устойчивости при взаимодействии с водой, диспергируется на частицы различной величины в зависимости от содержания ПЭПА в растворе и, как следует из опытов, склонна

к набуханию, Это свидетельствует о том, что в растворе недостаточно для замещения всех способных к обмену ионов в глине, При зтом не достигается полная гидрофобизация и

глина не обладает достаточной связностью. Поэтому применение для закрепления глинистой породы раствора ПЭПА 4%-ной концентрации и ниже не приводит к получению ожидаемого результата.

Таким образом, для обработки net чано-глинистого пласта с целью его закрепления рекомендуется использовать 5%-ный раствор полиэтиленполиамина. Эта концентрация является оп- тимапьной, так как обеспечивает гидрофобизацию даже монтмориллонита, имеющего наибольшую емкость обмена среди глинистых минералов, В применении б олее концентрированного раствора нет необходимости, поскольку это не приводит к увеличению эффекта и, кроме того, вызывает удорожание операции,

Оптимальнъгй срок выдержки раствора ПЭПА в пл:асте определяется временем, необходимым для завершения реакции обмена ионами между раствором и глиной,

Критерием для обоснования времени контакта раствора с породой было взято то, что после завершения обмена ионами, т,е, достижения максимально возможной в данном случае дегидратации глины, проницаемость породы от воздействия раствора уже не увеличивается. Исследования проводились на искусственных образцах керна длиной 155 мм и диаметром 20 мм, состоящих

из кварцевого песка и глины, В качестве глины в одном образце использовался монтмориллонит, а в другом - каолинит, как минералы, существенно отличающиеся по набухающей способности и емкости ионного обмена. Причем содержание их.в образцах было одинаковое и составляло 30% (по весу),

Образцы породы помещались в кер- нодержатель, уплотнялись давлением

313

30 МПа, насьпцались технической водой вызывающей набухание глинистой составляющей, а затем замерялась начальная проницаемос ть. Затем в контакт с породой на 30 мин вводился 5%-ный водный раствор ПЭПА, после чего он вытеснялся технической водой и измерялась- проницаемость образц-а. Далее образцы опять насьпцались раствором ПЭПА той же концентрации на ЗС мин, измерялась проницаемость, т.е. опыты повторялись до стабилизации величины проницаемости. Суммарное время контактирования рабочего раствора с породой, за которое достигается прек ращение роста ее проницаемости, сое- тавило 2 ч для образца с каолинито- вым цементом и около 4 ч для образца с монтмориллонитовым цементом.

Поскольку состав глинистого вещества естественных пород-коллекторов включает ассоциации глинистых минералов, обменная емкость (или

величина йабухания) которых находит- 25 ции глинистой составляющей породы,.в

качестве закрепляющего агента в пласт закачивают не менее чем 5%-ный водный раствор полиэтиленполиамина и выдерживают его в пласте в течение 30 2 - 4 ч.

ся между каолинитом и монтмориллонитом, то время выдержки раствора ПЭПА в пласте должно составлять 2 - 4 ч в зависимости от состава глинистого цемента.

5 Формула

При монтмориллонитовом составе цемента время его дегидратации до- стигает 4ч.

Объем раствора ПЭПА, необходимый с для обработки, определяется открытой пористостью породы-коллектора, толщиной пласта и требуемой глубиной воздействия (находится по данным гидродинамических исследований). Например, для закрепления песчано- глинистого пласта толщиной 1 м, пористостью 0,15 на глубину 3 м необходимо закачать в пласт 4 м 5%-ного

O

Формула

раствора ПЭПА.

изобретения

15 Формула

Способ закрепления призабойной зоны песчаноглинистых пластов, за- 20 жлючающийся в закачке в пласт закрепляющего агента и выдержке его в пласте, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности крепления за счет гидрофобиза-

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и позволяет закреплять призабойную зону пес- чан о- глинистых пластов. Цель изобретения - повБшение эффективности крепления за счет гидрофобизации глинистой составляющей породы. Для этого в качестве закрепляющего агента в пласт закачивают водный раствор полизтиленполиамина (ПЭПА) концентрации не менее 5%. Эта концентрация является оптимальной, так как обеспечивает гидрофобизацию даже монтмориллонита, имеющего наибольшую емкость обмена среди глинистых минералов. Оптимальный срок выдержки раствора ПЭПА в пласте определяется временем, необходимым для завершения реакции обмена между раствором -и глиной. Состав глинистого вещества естественных пород-коллекторов включает ассоциации глинистых минералов, обменная емкость которых находится между каолинитом и монтмориллонитом. Поэтому время выдержки раствора ПЭПА в пласте должно составлять 2 - 4 ч в зависимости от состава глинистого цемента. При преимущественно монт- мориллонитовом составе цемента время дегидратации 4 ч. Объем раствора ПЭПА, необходимый для обработки, определяется открытой пористостью породы-коллектора, толщиной пласта и глубиной воздействия. табЛ. § (Л со о 00 CJ5 СО 00