Раствор для стабилизации глинистых пластов Советский патент 1992 года по МПК C09K7/02 E21B43/22 

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, а именно к стабилизации глинистых пластов с помощью растворов.

Подземные залежи природных углеводородов часто включают глинистые породы, В процессе бурения и эксплуатации этих месторождения глина входит в контакт с водой. Однако контакт с водой пагубно влияет на стабильность и проницаемость глинистых пород,

С одной стороны, некоторые мелкие чс- стицы глины перемещаются и закупоривают капилляры месторождения, которые, однако, позволяют осуществлять эксплуатацию месторождения, а с другой стороны, некоторые глины, обычно из группы смектитов, набухают при контакте с водой

Вследствие перемещения и набухания глин стенки месторождения теряют свою проницаемость и свою стабильность Добыча углеводородов нарушается и механические характеристики породы могут быть ухудшены.

Указанные явления проявляются в непосредственной близости от стенки скважин во время опе раЦйй бурения. Но они наблюдаются также на глубине месторождения во время его эксплуатации так называемым методом улучшенной рекуперации, связанным с нагнетанием водной фазы (нагнетание воды, основных растворов, растворов поверхностно-активных веществ, микроэмульсий или растворов полимеров)

Цель изобретения - сохранение проницаемости пласта.

Цель достигается за счет использования в качестве соли катионного полимера соли четвертичного аммония, полученного реакцией диметиламинопропиламина с сополимером ангидрида малетлновой кислоты и стирола или метилвинилового эфира или додецилена с мол.м сополимера 1100 - 2000 в количестве 0,5 - 5,0 мас.% от массы раствора.

Получение катионного соединения согласно изобретению включает три стадии:

(Л

С

х| СЛ СП XI

О Ю

СО

сополимеризацию, реакцию с полианином и. наконец,кватерниззцию.

Сополимер может быть получен классическими методами полимеризации радикальным путем. Предпочтительным способом является полимеризация в растворе в присутствии радикального инициатора. Из радикальных инициаторов обычно используют пероксиды или пероксикарбонаты.л f ,ъ

Растворитель должен быть совместим с используемым инициатором. Из этих растворителей можно указать ароматические растворители, такие, как кумол, п-кумол, ксилол, толуол, или углеводородные фракции ароматического характера. Пригодны также такие кетоны, как, например, метила- цетилкетон.

Реакцию сополимеризации осуществляют путем непрерывного или периодического добавления радикального инициатора в раствор сомономеров при температуре 30

-300°С.

Время сополимеризации зависит от природы используемых мономеров и инициаторов. Обычно оно составляет 2 - 6 ч. Образовавшийся сополимер осаждается. Его среднечисловая мол.м. составляет 600 - 100000, предпочтительно 600 -- 20000 (измерено тонометрией или гель-проникающей хроматографией).

Для реакции с полиамином полимер снова растворяют в используемых для полимера и полиамина растворителях. Обычно речь идет об ароматическом растворителе. Обычно используют тот же самый растворитель, что и для сополимеризации.

Полиамин добавляют к раствору сополимера либо за один раз в начале реакции, либо постепенно в процессе реакции. Молярное содержание соответствует количеству альфа-бета-дикарбонового соединения, используемого во время получения сополимера. Это количество может составлять, на- пример, 0,9 - 1,1 моль олиаминэ на ал ьфа-бета-дикарбоксильное соединение.

Температура реакции может изменяться в очень широких пределах, обычно она составляет 100 - 800°С, предпочтительно 100-200°С.

При этих температурах непрерывно удаляется реакционная вода. .

Продолжительность реакции составляет 1 - 10 ч, причем обычно достаточной является длительность порядка 3 ч.

Образование имидной функции подтверждают с помощью ИК-спектроскопии по исчезновению полос ангидридной функции при 1780 и 1855 ипоявлению полос имидной функции при 1700 и 1770 .

Реакция кватернизации может осуществляться известными способами. Рекомендуется использовать растворители, указанные выше, следовательно, нет необходимости

выделять полученный в предыдущей стадии имид сополимера, Кватернизация протекает с удовлетворительной скоростью даже при комнатной температуре, достаточно охладить предыдущий раствор перед введением алкилгалогенида или диалкилсульфата. При комнатной температуре время реакции может изменяться от нескольких минут до нескольких часов в зависимости от соотношения обеих соста ляющих.Обычно используют 0,5 - 1,5 моль реагента кватернизации на моль полиамина, Кватернизацию осуще- ствля ют с эффективностью 30-100% (часто 50 - 100%) в зависимости от рабочих условий (измерено по ЯМР).

Кватернизованный сополимер осаждается по мере своего образования. Его выделяют путем отфильтровывания.

Для стабилизации глинистых образований в них нагнетают растворы катионных

сополимеров. Обычно эта обработка осуществляется до того, как образование вступит в контакт посторонней водой. Однако можно повторить несколько раз операцию стабилизации путем нагнетания новых

растворов.

Используемыми растворителями обычно являются спирты или смеси растворителей на основе спиртов Предпочтительно использовать водные растворы.

Концентрацию этих растворов, а также объем и расход нагнетаемой жидкости опре- депяют в зависимости от характеристик формации. Учитывается содержание глины в породе и мелких минералов, а также природа этих глин и минералов.

Обычно используют растворы, концентрация которых изменяется от 0.1 до 10 зее.%, предпочтительно от 0,5 до 5%.

Эффективность сополимеров в стабилиззции глин оценивается путем сравнения проницаемости пород до и после обработки раствором сополимера.

Этот параметр выражает реакционнос- пособность мелкой фракции и степень обратимости происходящих в породе процессов, которым она подвергается (главным образом набухание), и дисперсия глин.

Следующие примеры иллюстрируют изобретение, однако, не ограничивают обьема его охраны.

Пример1.В 425 г ксилола добавляют 32,5 г стирола, 32,5 г малеинового ангидрида и 3,25 гтрет-додецилмеркаптана. Температуру реактора повышают до 80°С и

добавляют 3,25 г перекиси бензоила. Реактор выдерживают при 80°С в течение 4 ч. Продукт отфильтровывают, затем высушивают,i ,

Выход полученного полимера близок к 100%. Среднечисловая мол.м., измененная с помощью осмометрии, составляет 1320. К 255 г ксилола добавляют 45 г полученного сополимера стирола с малеиновым ангидридом. Кроме того, включают 1ВК95 г диметиламинопропиламина. Температуру реактора доводят до 140°С и-выдерживают при ней 5 ч. Удаляют реакционную воду, получаемую в результате образования ими- дэ.

Затем добавляют 18,9 г диметиясУльфа- та и продолжают реакцию при комнатной температуре. Кватернизованный полимер осаждается. Его отфильтровывают, затем высушивают. Эффективность кват ёрниза- ции98%.

П р и м е р 2. Стирол (32.5 г) заменяют на метилвиниловый эфир (33,5 г). Полученный выход составляет 95% для сополимера малеинового ангидрида с метилвиниловым эфиром. Мол.м. этого сополимера 1100. Эффективность кватернизации 95%.

П р и м е р 3. Стирол (32,5 г) заменяют на додецилен (32,5 г). Полученный выход составляет 93% для сополимера додециле- на с малеиновым ангидридом Мол.м. того сополимера 2000. Эффективность кватернизации равна 90%.

П р и м е р 4. Согласно патенту США 4366074 готовят катионный полимер формулы

0-CHfc-CH-CHfc-N - Me

CHi

лле

П р и м е р 5. Измерение при постоянном дебите потери давления в образце породы до и после обработки его раствором сополимеры позволяет оценивать изменение проницаемости вследствие обработки.

Образцы пород вставляют камеру типа НА SSLER, затем дренируют поочередно сначала в одном, а затем в обратном направлении стандартной водой и pacteopoM испытуемого сополимера

Последовательность операций:

1. Образец пропитывают под вакуумом стандартной водой. Измеряемая проницаемость K°R.

2. Дренаж рассолом NaCf при концентрации 30 г/л вплоть до стабилизации давления.

3. Дренаж в обратном направлении раствором сополимера в количестве, в 5 раз меньшем обьема пор.

4. Дренаж с помощью стандартной воды такой, как в пункте 1 до стабилизации давления. Измеряемая проницаемость КЕ

Эффективность сополимеров как стабилизаторов выражается отношением двух проницаемостей - KE/K°R, Стандартная вода представляет собой проточную воду. Сополимеры находятся в водном растворе. Используемые жидкости деаэрируют азотом и фильтруют через сито 0,22 /гт для того, чтобы избежать послед- ствии явлений коррозии и забивания пор в процессе экспериментов. При необходимости используют бактерицид для устранения развития бактерий.

В табл.1 и 2 приведены результаты опы- тов дренирования с песчаником Вогезов и песчаником Гвинейского залива.

Сравнение результатов, полученных с катионкым гомополимером (сравнительный пример 4), показывает превосходство сопо- лимеров (примеры 1 - 3) согласно изобретению.

Результаты испытаний. Песчаник Вогезов. Речь идет о глинистом песчанике, минералогический состав которого следующий, %: кварц 69; ортоклаз 15: слюда+глины 16.

Глины на 1/3 состоят из хлоритов и на 2/3 - из иллитов.

Все породы диагенетически молодые и очень чувствительны к изучаемым явлениям.

Песчаник Гвинейского залива. Речь идет о глинистом песчанике, содержащем около 10% мелких частиц (каолинит+каль- цит+сидерит).

Формула изобретения Раствор для стабилизации глинистых пластов на основе водного раствора соли

катионного полимера, отличающийся тем, что, с целью сохранения проницаемости пласта, в качестве соли катионного полимера он содержит соль четвертичного аммония, полученного взаимодействием

диметиламинопропиламина с сополимером ангидрида малеиновой кислоты и стирола, или метилвинилового Эфира, или додециле- на с мол.м. сополимера 1100 - 2000 в количестве 0,5 - 5,0 % от массы раствора.

Таблица1

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, а именно к стабилизации глинистых пластов с помощью растворов. С целью сохранения проница тельности пласта, используют в качестве ка- тионного полимера соль четвертичного аммония, полученного реакций диметилз- минопропиламиьа с сополимером ангидрида малеиновой кислоты и стирола или метилвинмлового эфира или додецилена с мол. м. сополимера 110 - 2000 в количестве 0,5 - 5,0% от массы раствора. 2 табл.

Таблица2