Состав для изоляции водопритока в скважину Советский патент 1992 года по МПК E21B33/138 

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к составам для изол-яции водопритока в нефтяные скважины и регулирования профиля приемистости нагнетательных скважин.

Известны водоизолирующие составы, содержащие полиакриламид (ППА), поверхностно-активное вещество (ПАВ), хромсо- держащее вещество (хромкалиевые квасцы или конденсированную хромсодержащую сульфит-спиртовую барду), диссоциирующее в воде с образованием катиона-хрома, и воду. Однако недостатком этих составов является то, что катион-хрома, находящийся в водном растворе состава, активно адсорбируется на породе пласта, что снижает степень сшивки молекул полиакриламида и,

следовательно, прочность или изолирующие свойства геля, образующегося в пласте. Кроме того, эти составы не хранятся долго, так как период гелеобразования их составляет 16 - 48 ч.

Известен состав, содержащий полиакриламид, хроматы одновалентного катиона и алифатические или ароматическ/,е спирты, используемые в качестве восстановителя хроматов до катиона-хрома при рН 1-3, регулируемого добавлением соляной или серной кислот и воду. Эти составы хранятся сколько угодно долго, не образуя геля, и только при закачке в пласт при повышении рН выше 5 за счет нейтрализации к/юлоты в пласте образуется гель, Недостатком этого состава является то, что в случае использования спиртов в качестве восстановителя

VI

О

со

iQs

i00 XI

хромата в катион-хрома сшивка полимера трехвалентным хромом в присутствии ди- карбоновых кислот, образующихся при окислении спиртов хроматами, проходит малоэффективно с образованием непроч- ной сшитой полимерной структуры, так как дикарбоновые кислоты не участвуют в сшивке ПАА катионом хрома.

Цель изобретения - улучшение изолирующих свойств состава за счет увеличения его структурной прочности, модуля упругости и скрин-фактора.

Указанная цель достигается тем, что состав для изоляции водопритока в скважину, включающий полиакриламид, хромат или бихромат одновалентного катиона, восстановитель, неорганическую кислоту и воду, согласно изобретения содержит полиакриламид с мол. м. 5 х 106 - 18х 10 усл. ед. со степенью гидролиза от 5 до 30%, а в качестве восстановителя - неионогенное поверхностно-активное вещество - оксиэтилированные моноалкилфенолы на основе тримеров пропилена или блок-сополимеры окисей этилена и пропилена на основе диамина или диола при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Полиакриламид с мол. м. от5х 106до 18 х 106 со степенью гидролиза

от 5 до 30%0,0050-1,000

Хромат или бихромат одновалентного

катиона0,00017-0,04000

Неорганическая кисло-

та0,0025 - 0,2000

Неионогенное ПАВ-окси- этилированные моноалкилфенолы на основе тримеров пропилена или блок-сополимеры окисей этилена и пропилена на основе диамина

или диола0,0040 - 0,5000

Вода Остальное

В качестве неорганической кислоты используют соляную или серную кислоту. В составе-прототипе для получения сшивате- ля-трехвалентного хрома их хроматов ис- польЗуют в качестве восстановителя водорастворимые алифатические или ароматические спирты При этом в образовании сшитого полимера участвуют катион-хрома и низкомолекулярная дикар- боновая кислота, например щавелевая, об- разующаяся при окислении этилового спирта бихроматом одновалентного катиона. Однако прочность или изолирующие свойства образующегося в этом составе сшитого полимера невысокие за счет диссоциации соли (связи) хрома с карбоксильными группами дикарбоновых кислот. В пред- лагаемом составе в качестве восстановителя используют неионогенные ПАВ, которые окисляются бихроматом при рН 1- 3 по следующему уравнению реакции на примере оксиэтилированного нонилфе- нола, бихромата калия и соляной кислоты:

ЗСНз(СН2)8 СбН4(ОС2Н4)п ОН + 5К2СГ207

+ 40HCI-X3 НООС(СН2)8 СбН4(ОС2Н4)п-1 ОСН2СООН + 10СгС1з + 10KCI + 26Н20

В результате реакции образуются смешанного (анионно-неионного) типа ПАВ и трехвалентный хром, которые сшивают молекулы полимера, например гидролизован- ного полиакриламида, при повышении рН выше 3 с образованием пространственной стеки, в которой связь катиона хрома с карбоксильной группой смешанного типа ПАВ в отличие от состава-прототипа мало диссоциирует, что обеспечивает улучшение прочности образующегося геля по сравнению с прочностью геля состава - прототипа. Кроме того, прочность геля и, следовательно, изолирующие свойства данного состава дополнительно усиливаются за счет взаимодействия амидной группы полиакриламида с неподеленной парой электрона кислорода оксиэтиленовой группы смешанного типа ПАВ. Такое взаимодействие в составе - прототипа отсутствует. В отличие от составов- аналогов, содержащих также ПАВ, как и данный состав, в последнем НПАВ, окисленный хроматом до дикарбоксильного НПАВ, участвует в сшивке полиакриламида катионом-хрома за счет образования малодиссоциируемой прочной связи карбоксильной группы НПАВ с катионом хрома и ПАА при ион-ионном взаимодействии их. В составах-аналогах полиакриламид сшивается только катионом хрома, а молекулы ПАВ, не участвуя в сшивке ПАА, модифицируют сшитый полимер малопрочной связью ди- поль-дипольного взаимодействия для анионных ПАВ или взаимодействием амидной группы полиакриламида с неподеленной парой электрона кислорода оксиэтиленпвой группы неионогенного ПАВ.

В результате составы-аналоги имеют менее прочную сшитую структуру полимера, чем данные составы. Для приготовления данного состава используют 0,005 -1,0% водные растворы полимера с мол. м. 5 х 10

-18 х 106 с содержанием карбоксильных групп 5 - 30%, 1-2% воднокислотные растворы хромата одновалентного катиона с неионогенным ПАВ в количестве, достаточном для восстановления шестивалентного хрома до трехвалентного, имеющий рН 0,5

-1,5. Оба раствора смешивают в требуемом

соотношении, рН полученного состава при этом составляет 1 - 3. Приготовленный состав хранится сколько угодно долго, не сши- ваясь. Однако при закачке состава в нефтяной пласт при повышении рН выше 3 за счет реакции кислоты с породой и смешения с пластовыми жидкостями, происходит сшивка полимера и анионно-неионогенного ПАВ трехвалентным хромом с образованием вязкоупругого геля или сшитой структуры поверхностно-активного полимера. Последний блокирует пористую среду, в которой он образовался, от проникновения через нее закачиваемой или извлекаемой из пласта воды, изменяя направление закачиваемой воды в слаборазрабатываемые неф- тенасыщенные зоны, т. е. позволяет изолировать поступление воды в скважину или регулировать разработку нефтяного месторождения методом заводнения.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Для приготовления составов берут в качестве полимера полиакриламид мол. м. 18 млн и степенью гидролиза 14% (П-1) мол. м. 5 млн и степенью гидролиза 30% (П-2)имол. м. 10 млн и степенью гидролиза 5% (П-3). В качестве хроматов - бихромат натрия (БХН) и калия (БХК), в качестве неионогенного ПАВ - неонолы АФ-6, АФэ-12, СНО-ЗБ, про- ксамин 385 и проксанол 305 (блоксополиме- ры окисей этилена и пропилена на этилен-диамине - диамине и этиленглико- ле-диоле, соответственно), Из этих компонентов готовят 0,001 - 1,0%-ный водный раствор полимера, 1%-ный раствор хроматов и 25% НПАВ в соляно- или сернокислотном водном растворе. Перед исследованием составов в водный раствор полимера вводят кислотный раствор хроматов и НПАВ при перемешивании. Получают исследуемые составы с рН 1 -3 и после их нейтрализации до рН 7 10%-ным раствором карбоната натрия оденивают изолирующие свойства их по структурной прочности, модулю упругости и скрин-фактору после выдержки их в течение 1 - 2 сут. Составы по прототипу готовят также, но без НПАВ, а с этиловым спиртом в качестве восстановителя. При этом при приготовлении кислотной смеси спирта с хроматом спирт добавляется в том же эквимолекулярном количестве как и в случае смеси НПАВ с хроматом.

Состав-аналог готовят путем растворения в растворе ПАА неонола АФ-12, а затем в этот раствор вводят 1 %-ный водный раствор хромкалиевых квасцов (ХКК) до получе- ния требуемого содержания ХКК для сравнения с данным составом. Прочность приготовленных составов определяют на

приборе Реогель-001 с измерительным узлом типа коаксиальных цилиндров с вращением внешнего цилиндра под действием приложенной нагрузки. Приложенное напряжение, соответствующее максимальному углу закручивания, рассматривается как предел прочности (Рк) структуры геля. Сшитую систему получают непосредственно в измерительном узле прибора, чтобы избежать

0 разрушения сшитой структуры при загрузке его в узел. Из полученной кривой зависимости напряжение-деформация определяют модуль упругости (G), соответствующий тангенсу угла наклона начального, прямолинейного

5 участка кривой зависимости напряжение-деформация. Для оценки изолирующих свойств составов с низкой концентрацией полимера определяют скрин-фактор (СФ) их на сетчатом скрин-вискозиметре по отношению вре0 мени истечения 50 мл испытываемого состава из скрин-вискозиметра к времени истечения того же объема растворителя. Чем больше скрин-фактор, тем выше изолирующие свойства испытанных составов. Изолирующие

5 свойства составов-прототипов, составов- аналогов и данных составов приведены в таблице.

Из таблицы видно, что прочность структуры, модуль упругости и скрин-фактор данных

0 составов выше, чем у составов-прототипов (ср. составы 1 и2сЗ,4, 6с7,13с 16и 14с 17) и составов-аналогов (ср. составы 1 с 12 и 14 с 20). Однако данные составы с содержанием полимера ниже 0,005, хромата ниже 0,00017,

5 НПАВ ниже 0,004 и кислоты ниже 0,0025 мас,% проявляют невысокие технологические свойства, которые сопоставимы со свойствами состава по прототипу (ср. составы 15 и 18). Таким образом, нижним пределом со0 держания ингредиентов в данном составе является для полимера 0,005, хроматов 0,00017, НПАВ 0,004 и кислоты 0,0025 мае. %, за верхний предел содержания компонентов в заявляемом составе принимаем, исходя из

5 технико-экономических соображений (высокой стоимости состава и большого расхода компонентов) для полимера 1,0, хроматов 0,04, НПАВ 0,5 и кислоты 0,2 мас.%.

Технология применения составов про0 ста и заключается в закачке их в пласт до снижения приемистости скважины на 20 - 50%, продавка состава из ствола скважины в пласт водой, выдержке в пласте в течение 16 - 24 ч и пуска скважины в эксплуатацию

5 для нефтяных скважин или закачки воды для нагнетательных скважин. Использование изобретения позволит повысить качество изоляционных работ по ограничению водо- притока в нефтяные скважины и может быть

применено для регулирования разработки

месторождений при заводнении, что приведет к увеличению добычи нефти (с одновременным уменьшением добычи воды) на каждую скважино-операцию.

Формула изобретения Состав ъпя изоляции водопритока в скважину, включающий полиакриламид, хромат или бихромат одновалентного катиона, восстановитель, неорганическую кис- лоту и воду, отличающийся тем, что, с целью улучшения изолирующих свойств состава за счет увеличения его структурной прочности, модуля упругости и скрин-факто- ра, он содержит полиакриламид с мол. м. 5 х 106 - 18 х 106 усл. ед. со степенью гидролиза 5 - 30%, а в качестве восстановителя - нейоногенное поверхностно-активное вещество - оксиэтилированные моноалкилфе- нолы на основе гримеров пропилена или блок-сополимеры окисей этилена и пропиена на основе диамина или диола при слеующем соотношении компонентов, мас.%:

полиакриламид с

мол. м. 5хЮ6-18х 106 у. е. со степенью гидролиза от 5-30%-0,005-1,000;

хромат или бихромат

одновалентного

катиона-0,00017-0,04000:

неорганическая

кислота -0,0025 - 0,2000;

неионогенное поверхностно-активное вещество

оксиэтилированные моноалкилфенолы на основе тримеров пропилена или

блок-сополимеры окисей

этилена и пропилена на

основе диамина или

диола -0,004 - 0,500;

вода -остальное.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности. Состав для изоляции водопритока в скважину содержит 0,0050 - 1,000% полиакриламида с мол. м. от 5 х Ю6 до 18 хЮ6 усл. ед. со степенью гидролиза 5 - 30%, 0,00017 - 0,40000% хромата или бихромата одновалентного катиона, 0,0025 - 0,2000 неорганической кислоты, 0,0040 - 0,5000% неионогенного ПАВ - ок- сиэтилированные моноалкилфенолы на основе тримеров пропилена или блок-сополимеры окисей этилена и пропилена на основе диамина или диола (неонолы АФ-6, АФд-12, СНО-ЗБ, проксамии и про- ксанол) и вода - остальное. В водный раствор полиакриламида вводят кислотный раствор хроматов и неирногенного ПАВ. Компоненты состава перемешивают. К. характеристика состава. Через 1 -2 сут модуль упругости 16 н/м2, предел прочности 109 н/м% СФ 120. 1 табл. со с

Составы для изоляции водопритока и их изолирующие свойства Сс, р„. ty