Состав для изоляции пластов Советский патент 1992 года по МПК E21B33/138 

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к составам для изоляции водопритока в нефтедобывающие скважины или регулирования профиля приемистости нагнетательных скважин.

Известен состав для изоляции J OAOпритока в скважину, содержащий полиакриламид, воду и сшивающий агент, соли поливалентных металлов неорганических кислот, в частности сульфат хрома.

Недостаток состава заключается в том, что гелеобразование происходит быстро и не во всем объеме водного-раствора прлиакриламида. что является причиной низкой эффективности водоизоляции.

Известен состав для изоляции водоп| итока в скважину, включающий гидролизованный полиакриламид, сшивающий агент, содержащий хромовые квасцы и воду.

Недостатками известного способа являются низкие водоизоляционные свойства образующегося геля вследствие адсорбции катиона хрома на породе, что является причиной неполной сшивки Молекул полйакриламида в водном растворе. Увеличение содержания хромовых квасцов выше 0,03% не дает положительных результатов, так как это приводит к быстрому образованию геля на поверхности, который нельзя закачать в скважину.

Цель изобретения - повышение изоляционных свойств состава. .

Поставленная цель достигается тем. что состав для изоляции пластов, включающий гидролизовйнный полиакриламид, сшивающий агент, содержащий квасцы и воду, содержит дополнительно низкомолекулярный одиоатомный спирт (например, изопропаноя), при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Гидролизованный

полиакриламид0,35-1.0

Смесь хромкалиевых

и алюмоаммониевых квасцов0,025-0,07

Одноатомный

спирт Ci-Сз7,85-39,25

ВодаОстальное

Другим отличием состава является то, что сшивающий агент содержит смесь хромкалиевых и алюмоаммониевых квасцов в соотношении 1:1-4.

Использование предлагаемого состава позволит повысить качество изоляционных работ по ограничению водопритока в нефтяные скважины и по регулированию профиля приемистости сложно-неоднородных нефтяных и нефтегазовых залежей, что приводит к повышению продолжительности эффекта и увеличению добычи нефти (с одновременным уменьшением добычи воды) на каждую скважин о-операцию.

Сущность изобретения заключается в следующем.

Известно, что порошкообразный полиакриламид (ПАА), помимо макромолекул различной величины, содержит гелеобразные агрегаты или микрогели. Образование таких микрогелей в ПАА происходит за счет поперечных сшивок молекул по кислородным связям в процессе осаждения и сушки ПАА. При растворении в воде ПАА часть микрогелей распадается за счет разрыва сшивок, но часть микрогелей сохраняется, поэтому растворы обладают свойствами суспензий, а микрогели могут быть даже отфильтрованы на тонких фильтрах. Размеры частиц микрогелей более 0,45 мк.

При использовании ПАА для водоизоляции водопритоков в скважины, микрогели проникают в поры коллектора и перекрывают сужение пор, приводя к дополнительному закупориванию коллектора.

Водорастворимый спирт вводится в состав с целью предотвращения распада микрогелей в растворе ПАА при его приготовлении. Так как микрогели в спиртах нерастворимы, поэтому добавка спирта до определенного значения (в данном случае до 39,25%) способствует более полному осаждению микрогелей из раствора и максимальному их сохранению.

В качестве сшивающего агента используется смесь хромкалиевых и алюмоаммо-;

ниевых квасцов, диссоциирующих в водном растворе на катионы и Ар. Адсорбционная способность катионов металлов постоянной валентности А выще, чем у металлов переменной валентности Сг, поэтому активная поверхность породы пласта насыщается преимущественно катионами А1 , а катионы Сг принимают более полное участие в сшивке молекул полиакриламада. А за счет высокой адсорбции ионов А1 на поверхности породы улучшается адсорбция геля к породе. Кроме того, сшивающее действие смеси металлов не аддитивно, оно обладает синергизмом, аналогично сиккативам.

Таким образом, в предлагаемом составе кроме сшивки молекул ПАА катионами металлов, происходит дополнительное осаждение сшитых микрогелей, что ведет к повышению водоизоляционных свойств состава.

Для изучения водоизоляционных свойств состава приготовляют образцы с различным содержанием спирта и квасцов. У полученных образцов определяют динамическую вязкость на реовискозиметре типа Реотест-2 и их испытывают на эффективность водоизоляции.

Состав готовится следующим образом.

Рассчитанные количества водных растворов полиакриламида и квасцов смешиваются и приливается необходимое количество спирта, смесь перемешивают до получения однородного раствора и выдерживают в течение 24-48 ч до полного сшивания полимера.

При м е р 1. Навеска 1 г полиакриламида растворяется в 25 мл пресной воды при перемешивании, навеска 0,035 г хромкалиевых и 0,035 г алюмоаммониевых квасцов (1:1) растворяется в 65 мл пресной воды. Растворы полимера и квасцов смешиваются к смеси и добавляется 7.85г(10мл) изопропилового спирта. После перемеши1вания смесь выдерживают 24 ч И определяют динамическую вязкость. Динамическая вязкость при скорости сдвига 0,33 с составляет 636 П.

П р и м е р 2. Аналогично примеру 1, 15 мл водного раствора, содержащего 0,7 г полиакриламида смешивается с 50 мл водного раствора, содержащего 0,025 г хромкалиевых и 0,025 г алюмоаммониевых квасцов (1:1), к смеси приливается 19,6 г (25 мл) изопропилового спирта. Через 24 ч динамическая вязкость составляет 409 П.

П р 1Л м е р 3. Аналогично примеру 1, смешивается раствор 1 г полиакриламида в 25 мл воды с раствором 0,035 г хромкалиевых и 0,035 г алюмоаммониевых квасцов в 25 мл воды, к смеси приливается 39,25 г (50 мл) изопропанола. Через 24 ч динамическая вязкость составляет 465 П.

П р и м е р 4. Аналогично примеру ,1, навеска 0,35 г полиакриламида в 25 мл пресной воды смешивается с 65 мл водного раствора, содержащего 0,0125 гхромкалиевых и 0,0125 г алюмоаммониевых квасцов, к смеси приливают 7,85 г (10 мл) изопропилового спирта. Динамическая вязкость составляет 106 П.

Свойства других составов приведены в таблице.

бдоизоляцирнные свойства определялись по следующей методике. 8 качестве насыпной модели пласта использовали керн длиной 0,5 м и диаметром 15 мм, заполненный песком с размерами частиц 0,10-0,36 мм. Нефть из нефтенасыщенного ,керна вытесняют пластовой водой до максимальной обводненности выходящих проб жидкости из керна и определяют начальную водопроницаемость керна (например, в мл/5 мин) при избыточном давлении. Затем в керн закачивают приготовленный состав в количестве двух поровых обьемов и через 24 ч закачивают пластовую воду и определяют конечную водопроницаемость керна при таком же избыточном давлении, затем рассчитывают относительное снижение исходной проницаемости керна (Котн), рассчитываемой по формуле

Коти KH/KK,

где Кн и Кк - начальная (до закачки состава) и конечная (после акачки состава) пронит цаемость керна по воде соответственно,

Как показывают результаты исследований (табл .) наибольшая динамическая вязкость 768 П наблюдается у составов с содержанием изопропанола 19,6% и ПАА 1% (состав 12), при увеличении содержания спирта до 39,25% вязкость падает до 465 П (состав 13), а при содержании спирта 54,95% происходит коагуляция полиакриламида и осаждение его из раствора (состав 14).

Использование в качестве сшивающего агента смеси хромовых и алюминиевых квасцов позволяет регулировать процесс гелеобразования. Так, например, при увеличении содержания хромовых или алюминиевых квасцов до-0,07% происходит мгновенная сшивка полимера Сразу после смешения компонентов (составы 8 и 9), тогда как при использовании смеси хромовых и алюминиевых квасцов (1:1) в количестве 0,07% образуются вязко-уп ругие составы GO временем гелеобразования 20-24 ч (составы 11-13). СосУавы 18 и 19 сшиваются быстро (через 0,5 ч), что

объясняется повышенным содержанием CMecii квасцов (0,08%) или полиакриламида (1,5%) соответственно.

Водоизоляционные свойства составов очень высоки, практически вода не фильтруется через керн.

Введение изопропилового спирта способствует увеличению динамической вязкости составов. Это наглядно подтверждается экспериментальными данными (фиг.1) для составов с содержанием ПАА 0,7%.

На фиг.1 показана зависимость динамической вязкости раствора ПАА от концентрации 1-пропанола; на фиг.2 зависимость динамической вязкости состава от концентрации спиртов.

На фиг.1 обозначено: I -0,7%-ный раствор ПАА; II -растворПАА+ 0.07 гKCr(S04)2: III - раствор ПАА + 0,07 г NH4AI(S04)2; IV раствор ПАА + 0,035 г NH4AI(S04)2 + 0,035 г KCr(S04)2. На фиг.2 обозначено: I - 0,7%ный раствор ПАА + метаиод; II - 0,7%-ный раствор ПАА + этанол; Ml - 0,7%-иый раствор ПАА + 1-пропанол; IV - 0,7%-ный раствор ПАА + метанол + 0,035 г + 0,035 г NH4AI(S04)2; V - 0,7%-ный раствор ПАА + этанолЧ- 0,035 г KCr(S04)2 + 0,035 г NH4Ai(S04)2; VI - 0,7%-ный раствор ПАА + 1-пропаКол + 0,035 г KCr(S04)2 + 0,035 г

NH4Al(S04)2.

Влияние спирта на составы неоднозначно. Так, например, динамическая вязкость состава без сшивателя резко увеличивается при введении изопропанола в количестве 10% (об), дальнейшее увеличение спирта не оказывает заметного влияния на этот состав (кривая ).

У состазов со сшивателями (квасцами) динамическая вязкость повышается прямо пропорционально увеличению добавки спирта вплоть до концентрации 50% (об); (дальнейшее увеличение спирта нежелательно, так как составы претерпевают синерезис)..

Наибольшая динамическая вязкость наблюдается у состава со смесью квасцов (прямая IV) во всей области концентрации спирта (от О до 50%), наименьшая - у состава с хромкалиевыми квасцами (прямая II).

Как видно из фиг.1, состав с хромовыми квасцами с добавкой 25% спирта имеет примерно такое же значение динамической вязкости (около 350 дПа с), как и состав с алюмоаммониевыми квасцами без добавки спирта.

Таким образом положительный эффект при введении спирта для составов с различными квасцами имеет некоторое различие между собой.Экспериментальные данные подтверждают, что низкомолекулярные рдноатомные спирты (метанол, этанол), как и изопропанол также способствуют увеличению динамической вязкости составов. Нами была изучена зависимость динамической вязкости составов от содержания спиртов (метанол, этанол, изопропанол) как со сшивателем (смесь хромкалиевых и а71юмоаммониевых квасцов), так и без сшивателя.

Как видно из фиг.2, зависимость вязкости от содержания спирта для всех составов имеет общий характер. Если для составов без сшивателя влияние спирта неве/ ико для различных спиртов, то для составоасо сшивателем влияние это весьм заметно. Наибольший эффект оказывает добавка изопропанола, наименьший - этанола,

Как и в случае с изопропанолом, добавка метанола и этанола в значительных количествах (около 75% по объему) ведет к синерезису,,

Формула изобретения

1,Состав для изоляции пластов, включающий гидролизованный полиакриламид, сшивающий агент, содержащий квасцы, и воду, отличающийся тем, что, с целью повышения изоляционных свойств состава за сЦет увеличения прочности структуры сшитого полимера, он дополнительно содержит одноатомный спирт Ci-Ca, а в качестве сшивающего агента он содержит смесь хромкалиевых и алюмоаммониевых квасцов при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Гидролизованный

полиакриламид0,35-1,0

Смесь хромкалиевых

и алюмо- аммониевых

квасцов0,025-0.07

Одноатомный

спирт Ci-Сз7,85-39,25

ВодаОстальное,

2,Состав по п,1, отличающийся тем, что смесь хромкалиевых и алюмоаммониевых квасцов содержит ингредиенты в соотношении 1:1-4,

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к составам для изоляции водопритока в нефтяных скважинах или регулирования профиля приемистости в нагнетательныхскважинах. Цель изобретения - повышение изоляционных свойств (Состава за счет увеличения прочности структуры сшитого полимера. Состав содержит следующие, компоненты, мас.%: гидролизованный по- лиакриламид 0,35-1,0; смесь хромкапие- вых и алюмоаммониевых квасцов чО,025-0,07; низкомолекулярный одноатомный спирт 7.85-39,25; вода остальное. Смесь хромкалиевых и алюмоаммониевых квасцов используется в соотношении 1:1- 4. Водорастворимый спирт вводится в состав с целью предотвращения распада микрогелей в растворе ПАА при его приготовлении. Сшивающее действие смеси ионов алюминия и хрома обладает синергизмом, аналогично сиккативам. 1 з.п.ф- лУ. 1 табл., 2 ил.(Л