Состав для регулирования разработки нефтяных месторождений и способ его приготовления Советский патент 1992 года по МПК E21B43/22 E21B33/138 E21B33/13 E21B43/32 

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к составам для регулирования разработки нефтяных месторождений и способам их приготовления включающим регулирование профиля приемистости нагнетательных скважин и (или) изоляции водопритока нефтяных скважин с целью повышения нефтеотдачи пласта.

Известен способ регулирования разработки месторождений с помощью водного раствора полиакриламида. Однако этот способ малоэффективен на месторождениях с трещиноватой или высокопроницаемой породой (выше 2 мкм2), т.к. молекулы полиакриламида не создают эффективного сопротивления течению воды в пориN

стой среде даже при больших концентрациях его в растворе (0,3-0,5%).

Известен состав для регулирования разработки, нефтяных месторождений, содержащий 0,3-1,0% полиакриламида, 0,001-0,03% хромовых квасцов в качестве сшивающего агента и воду. Однако этот состав недостаточно эффективен при низких концентрациях полимера (менее 0,1%) и вследствие активной адсорбции катиона- хрома на породе при высокой концентрации полимера, приводящей к снижению прочности сшитого полимера.

Цель изобретения -улучшение реологических свойств состава.

Указанная цель достигается тем, что состав для регулирования разработки нефтя- ных месторождений, содержащий

VI

CJ Ю

b

полиакриламид, хромовые квасцы и воду, дополнительно содержит бентонитовую глину при следующем соотношении компонентов, мас.%

Полиакриламид0,05-0,5

Хромовые квасцы0,005-0,05

Бентонитовая глина 1-5 ВодаОстальное

При этом способ приготовления состава заключается в том, что в воду при механическом перемешивании последовательно вводят бентонитовую глину, после ее набухания - порошкообразный полиакриламид и после его растворения - водный раствор хромовых квасцов при массовом соотношении глины и полимера не более 25. В известном составе для регулирования разработки месторождений в качестве сшивающего агента, обеспечивающего прочность полиакриламидного геля, используют катион трехвалентного хрома, который активно адсорбируется на породе, в результате чего прочность образующегося сшитого полимера невысока. Увеличение же содержания катиона-хрома в составе-прототипе для компенсации адсорбированного количества его на породе невозможно, поскольку непосредственно при смешивании компонентов состава образуется вязкий гель, которых нельзя закачать в пласт. В данном составе в качестве сшивающего агента дополнительно используют бентонитовую глину, которая сшивает полиакриламид за счет водородных связей между акриламидным звеном молекулы полиакри- ламида и незаряженной поверхностью глины и совместно со сшивкой молекул полиакриламида катионом хрома через карбоксильные звенья ее обеспечивает образование прочного полиакриламидного геля.

Однако данные составы, фильтрующиеся в пористой среде, получаются по опреде- ленному способу. Известен способ приготовления смеси бентонитовой глины с полиакриламидом путем введения в водную дисперсию бентонитовой глины предварительно приготовленного водного раствора полиакриламида.

При приготовлении данного состава этим способом образуются кинетически и агрегативно неустойчивые (расслаивающиеся) дисперсии глины в полимере за счет флокуляции частиц глины молекулами полимера, находящимися в его растворе. С целью получения однородного агрегативно и кинетически устойчивого состава его приготавливают путем диспергирования бентонитовой глины в воде при механическом перемешивании, а после ее набухания вводят порошкообразный полиакриламид при

массовом соотношении глины и полимера не более 25 и после его растворения - водный раствор хромовых квасцов. При таком способе приготовления состава набухшие в

воде частички глины после введения в их дисперсию сухого полиакриламида прилипают за счет вышеуказанной водородной связи к набухающей частичке полимера и по мере набухания последней поглощаются

0 ею. При этом на поверхности частички глины образуется гелевый полимерный слой, предупреждающий их слипание (флокуля- цию), т.е. достигается агрегативная устойчивость частичек глины в такой дисперсии и,

5 как следствие, кинетическая устойчивость ее (отсутствие расслоения). Однако при массовом соотношении глины и полиакриламида более 25 наблюдается кинетическая неустойчивость дисперсии глины (расслое0 ние). Это объясняется тем, что в этом случае не хватает полимера для покрытия всей поверхности частички глины устойчивым геле- вым полимерным слоем, в результате чего отдельные частицы глины слипаются в ассо5 циаты (флокулы, которые образуются при смешивании суспензии глины с водным раствором того же полимера), т.е. наблюдается агрегативная неустойчивость дисперсии глины в воде и, как следствие, седимента0 ция флокул глины из дисперсии - кинетическая неустойчивость ее,

Последующее введение водного раствора хромовых квасцов в приготовленную таким образом дисперсию глины в водном

5 растворе полиакриламида обеспечивает преимущественное взаимодействие катиона хрома с молекулой полиакриламида, а не с алюмосиликатной анионной группой набухшей частички глины, поскольку послед0 няя бронирована гелевым

полиакриламидным слоем, не позволяющим катиону хрома подходить к аниону частички глины. В результате такой последовательности введения хромовых

5 квасцов образуется устойчивый состав и после реакции компонентов его - прочная ге- левая глинополимерсодержащая структура при оптимальном расходе квасцов. Если же вводить водный раствор хромовых квасцов

0 в дисперсию глины в растворе полиакриламида, приготовленную известным способом (смешением водной дисперсии глины с водным раствором полимера), то за счет отсутствия гелевого полимерного слоя на

5 поверхности частички глины катион хрома имеет доступ как к алюмосиликатному аниону набухшей глины, так и к карбоксильной группе полиакриламида. В результате катион хрома реагирует с обеими отрицательно заряженными группами, не обеспечивая оптимальной сшивки молекул полимера в растворе. Это приводит к ускорению флокуля- ции частичек глины и их седиментации. Введение же в известную суспензию большего количества катиона хрома приводит к быстрой сшивке всех компонентов состава с образованием нетекучего геля.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1. Устойчивость дисперсии глины в водном растворе полиакриламида и хромовых квасцов, приготовленной по данному и известному способам, оценивают по следующей- методике.

В химический стакан емкостью 1000 мл наливают 800 мл воды, затем при перемешивании .механической мешалкой постепенно вводят требуемое количество бентонитовой глины и перемешивают ее дисперсию 4 ч для набухания частичек глины. После этого дисперсию глины в воде разливают по 200 мл в химические стаканы объемом 500 мл с механической мешалкой и вводят при перемешивании требуемое количество порошкообразного полиакриламида мол, массы 16 млн и степенью гидролиза 15% (по данному способу) или 0,3%-ный раствор его (по известному способу). После двухчасового перемешивания дисперсии для растворения полимера вводят требуемое количество 1 %-ного водного раствора хромокалиёвых квасцов (ХКК) или хромонатриевые квасцы, содержащиеся в отходах производства душистых веществ около 60% ХНК, и перемешивают 15 мин. Дисперсии глины оставляют на хранение в покое на 24 ч, после чего оценивают их устойчивость. Устойчивыми считаются те дисперсии, которые не расслаиваются в течение суток.

В таблице приведены составы и их устойчивость. Из приведенных данных видим, что дисперсия глины в водном растворе полиакриламида и хромовых квасцов, приготовленная по данному способу (с использованием порошка ПАА), устойчива при массовом соотношении глины и полимера не более 25 (ср. составы 2-4 с 5), тогда как эти же составы с соотношением СГЛ/СПАА, равным 25 и менее, приготовленные известным способом (с использованием раствора ПАА), неустойчивы - расслаиваются при хранении (ср. состав 5 с составами 6 и 7).

Таким образом, данный способ приготовления дисперсии глины в водном растворе полиакриламида и хромовых квасцов существенно отличается от известного.

Пример 2. Приготовленные составы испытывают на эффективность создания сопротивления движению воды в пористо среде в сравнении с составом-прототипом v контрольными составами (неустойчивые дисперсии глины в водном растворе полимера и хромовых квасцов и устойчивые дисперсии ее в водном растворе полимера без хромовых квасцов). Эффективность их оценивают по фильтрационным и реологическим свойствам в пористой среде по сле0 дующей методике.

Модель пласта (керн) длиной 17,3 см и диаметром 2,5 см, представленную кварцевыми песком проницаемостью по воде в средней точке модели 19-102 мкм2, насыща5 ют под вакуумом водой с суммарным содержанием солей 12,7%. Затем в керн закачивают с помощью датчика постоянного расхода полтора объема пор керна исследуемого состава, фиксируя давление

0 на входе и в средней точке модели. По давлению в средней точке модели рассчитывают фактор сопротивления по составу (Rep). После суточной выдержки состава в керне прокачивают семь объемов пор керна воды

5 с суммарным содержанием солей 0,034% и по давлению в средней точке керна рассчитывают остаточный фактор сопротивления

по воде ().

Фильтрационные и реологические свой0

ства состава тем лучше, чем больше RCp и

ср

Составы и их фильтрационные и реологические свойства приведены в таблице.

5 Причем составы-прототипы готовят из тех же полиакриламида и хромовых квасцов, что и данные составы.

Из таблицы видно, что предлагаемые составы по своим фильтрационным и реолоQ гическим свойствам значительно превосходят составы-прототипы (ср, состав 2 с 12,3 с 11 и 4 с 13) и контрольные составы, не содержащие хромовых квасцов и приготовленные по предлагаемому способу (ср.

5 состав 2 с 9,3 с 8 и4с 10).

При этом предлагаемые составы показали эти результаты при приготовлении их по данному способу, тогда как контрольные составы с тем же содержанием полимера,

Q но приготовленные по известному способу (введение водного раствора ПАА в водную дисперсию глины) плохо фильтровались в керн за счет отфильтровывания флокул глины на торце модели, а через керн фильтро5 вался в основном водный раствор полимера, частично сшитый катионом хрома, поскольку наблюдались RCp и выше единицы (ср, состав 3 с 6 и 7). Однако составы, приготовленные по данному способу, но с СГЛ/СПАА более 25, так же плохо фильтровались через керн, как и составы, приготовленные по известному способу (ср. состав 3 с 5,7 и 8).

Из приведенных данных также видно, что данный состав с содержанием глины менее 1%, полиакриламида менее 0,05% и хромовых квасцов менее 0,005% показал неудовлетворительные реологические свойства (ср. составы 1 и 2), поэтому за нижний предел содержания этих компонентов в составе приняты указанные величины. За верхний предел содержания полимера, глины и хромовых квасцов приняты соответственно 0,5; 5 и 0,05%, поскольку выше этих величин получаются очень вязкие составы, которые нельзя закачать в керн.

Таким образом, данные составы, приготовленные по данному способу, существенно эффективнее известных.

Технология применения составов проста и заключается в закачке их в пласт до снижения приемистости скважины на 20 - 50%, продавке состава из ствола скважины в пласт водой, выдержки в пласте в течение 16-24 ч и пуска скважины в эксплуатацию для нефтяных скважин или закачки воды для нагнетательных скважин.

Применение предлагаемых составов для регулирования разработки нефтяных месторождений и изоляции притока воды в

скважины приведет к увеличению добычи нефти (с одновременным уменьшением добычи воды).

Формула изобретения

1.Состав для регулирования разработки нефтяных месторождений, включающий полиакриламид, хромовые квасцы и воду, отличающийся тем, что, с целью

улучшения реологических свойств состава, он дополнительно содержит бентонитовую глину при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Полиакриламид0,05-0,5

Хромовые квасцы0,005-0,05

Бентонитовая глина 1-5 ВодаОстальное,

2.Способ приготовления состава для регулирования разработки нефтяных месторождений путем введения в воду глины и полиакриламида отличающийся тем, что, с целью улучшения реологических свойств состава в воду при механическом перемешивании последовательно вводят

бентонитовую глину, после ее набухания - порошкообразный полиакриламид и после его растворения - водный раствор хромовых квасцов при весовом соотношении глины к полимеру не более 25.

Сущность изобретения: В пласт закачивают состав, содержащий полиакриламид

Устойчивость глинистых дисперсий а волной растворе лолизкриламида (ПАА) и ХЕХЭМОВЫХ квасцов (ХК) а зависимости от способа приготовления, фильтрационные и реологические свойства предлагаемых и контрольных составов и составов-лрототипоз я пористой соеде