Жидкость-песконоситель для гидравлического разрыва пласта Советский патент 1992 года по МПК E21B33/138 

Изобретение относится к добыче нефти и газа и предназначается для гидравлического разрыва пласта при вторичных методах воздействия на призабойную зону продуктивных пластов нефтяных, водяных и газовых скважин.

Известна жидкость-песконоситель, содержащая сульфитно-спиртовую барду (ССБ) и пресную воду при следующем соотношении ингредиентов, мас.%: сульфитно- спиртовая барда 82, пресная вода остальное.

Указанная жидкость-песконоситель имеет недостаточную пескоудерживающую способность. Так, при содержании в смеси ССБ, пресной воды даже в количестве 8% и полученной вязкости 554 сПз (исходная вязкость ССБ составляла 2305 сПз) скорость падения зерен песка размером 1 мм составляет 0,102 см/с, а при содержании пресной воды в количестве 18% (т.е. при вязкости 123,6 сПз или УВюо 32с) скорость свободного падения зерен песка составляет 0,374 см/с. Стабильность данной жидкости- песконосителя составляет 0,7 г/см3, что определяет при введении в нее 50% песка быстрое его осаждение.

Известна жидкость-песконоситель для гидравлического разрыва пласта, содержащая карбоксиметилцеллюлозу (КМЦ), хро- маты, лигносульфонаты, соль хлорноватой кислоты и воду при следующем соотношении ингредиентов, мас.%: КМЦ 1,0-2,5; хро- маты 1-3; лигносульфонаты 0,2-0,7; соль хлорноватой кислоты 0,75-2,1; вода остальное.

Известная жидкость-песконоситель также имеет недостаточную пескоудерживающую способность, поскольку стабильность ее составляет 0,6 г/см3, а скорость свободного падения зерен песка - 0,325 см/с, что приводит к полному оседанию песка. Кроме того, известная жидкость-песконоситель имеет высокий показатель фильтроот- дачи (11 см3 за 30 мин), что приводит к частичному отфильтровыванию его дисперсионной среды в пласти загрязнению пласта.

Такая жидкость-песконоситель после задавки в трещины гидроразрыва позволяет достичь восстановления первоначальной

О СЛ СО О СП

проницаемости пласта лишь на 38,4-40,7%, в результате чего она будет только частично вымываться пластовым флюидом, нефтью или водой из пластовых трещин, остальная же ее часть будет кольматировать поровое пространство песчаника, снижая продуктивность или приемистость скважин. Тем самым она не позволяет достичь наиболее полного восстановления первоначальной проницаемости пласта.

Наиболее близкой по технической сущности является жидкость-песконоситель на основе сульфит-спиртовой барды, поваренной соли и пластовой воды хлоркальциевого типа.

Известная жидкость-песконоситель имеет недостаточную пескоудерживающую способность в виду ее низкой стабильности (стабильность ее при содержании песка 50% составляет 0,45 г/см , скорость свободного падения зерен песка 0,019 см/с), что приводит к полному оседанию песка.

Кроме того, такая жидкость-песконоситель имеет высокий показатель фильтроот- дачи (2,0 м за 30 мин),| что приводит к частичному отфильтровыванию его дисперсионной среды в пласт и тем самым к загрязнению пласта.

Наряду с этим, известная жидкость-песконоситель после ее задавки в трещины гидроразрыва, позволяет достичь восстановления первоначальной проницаемости пласта лишь на 49,4-65,6%, в результате чего она будет только частично вымываться пластовым флюидом, нефтью или водой из пластовых трещин, остальная же ее часть будет кольматировать поровое пространство песчаника, снижая продуктивность или приемистость скважин.

Целью изобретения является повышение пескоудерживающей способности, снижение фильтроотдачи и увеличение степени восстановления первоначальной проницаемости пласта после выполнения работ в скважине.

Жидкость-песконоситель по изобретению включаетспиртовую дрожжевую барду, поверхностно-активное вещество на основе сульфоната и сульфонола МЛ-80, хлорид калия и минерализованную воду при следующем соотношении ингредиентов, мас.%; спиртовая дрожжевая барда 24,51-27,10; поверхностно-активное вещество на основе сульфоната и сульфонола МЛ-80 0,03-0,11; хлорид калия 3,98-4,21; минерализованная вода остальное.

В табл.1 приведены показатели свойств данной и известных жидкостей-песконоси- телей для гидравлического разрыва пласта.

В табл.2 приведены показатели свойств данной жидкости-песконосителя для гидравлического разрыва пласта при совместимости с нефтью.

В табл.3 приведены показатели свойств

данной жидкости-песконосителя от влияния различных ПАВ.

Пример, иллюстрирующий изобретение

0 При проведении лабораторных испытаний были использованы следующие вещества.

Спиртовая дрожжевая барда - отход целлюлозно-бумажного производства по ТУ 5 13-0281036-05-89 (технические лигносуль- фонаты), массовая доля сухих веществ 47,8% (ТУ 13-0281036-05-89), Густая, коричневого цвета жидкость, в опытах разбавляли технической водой (18%) до условной 0 вязкости 65 с и плотности 1220 кг/м3.

Хлорид калия - кристаллический порошок белого цвета, ГОСТ 4234-77.

Поверхностно-активное вещество МЛ- 80 (ТУ 84-509-1-82) - многокомпонентная 5 смесь ионогенных и неионогенных ПАВ разного химического строения следующего состава, мас.%:

Сульфонат или волгонат60

Сульфонол30

0 Смачиватель ДБ или

синтанол ДТ-7 или

синтамид-57,5

Оксифос2,5

ПАВ МЛ-80- маслянистая жидкость 5 коричневого цвета.

При проведении испытаний были использованы пластовая (минерализованная) вода хлоркальциевого типа плотностью 1183 кг/м3, жесткостью 1800 мг-экв/л, об- 0 щей минерализацией 260 г/л состава мг- экв/л: катионов : Na+ - 3209, Са+2 - 1055, Мд+2 - 379; анионов: СГ - 4660, - 11,8; СОз - 1,8, и техническая вода с жесткостью 5 мг-экв/л, а также кварцевый песок марки 5 ГС-ПК по ТУ 39-982-84.

Данную жидкость-песконоситель готовят путем добавления к спиртовой дрожжевой барде, предварительно разбавленной технической водой (18%) до условной вязко- 0 сти 65 с, пластовой (минерализованной) воды, в которую предварительно введены хлорид калия и поверхностно-активное вещество МЛ-80. Полученную смесь перемешивают на лабораторной мешалке 0,5 ч. 5 В ходе лабораторных испытаний определяют следующие показатели свойств данной жидкости-песконосителя; условную вязкость, фильтроотдачу, коэффициент восстановления первоначальной проницаемости керна,

Кроме того, определяют пескоудержи- вающую способность данной жидкости-пе- сконосителя. Этот показатель определяют двумя способами.

По первому способу измеряют стабильность данной жидкости с 50%-ным содержанием песка и по ней судят о пес- коудерживающей способности. Для исследования берут кварцевый песок, который используют в качестве закрепителя трещин при гидроразрыве пласта. Стабильность измеряют в состоянии покоя и в динамике следующим образом, В стакан вместимостью 300 мм3 наливают 200 см3 данной жид- кости-песконосителя. Затем в этот стакан насыпают 50% песка от объема песконоси- теля и перемешивают на лабораторной мешалке со скоростью 400 об/мин. Полученную смесь в объеме 100 см3 наливают в цилиндр и оставляют в покое на 0,5; 2 и 24 ч. По истечении этого времени определяют плотность нижней и верхней частей пес- коносителя. По разности плотностей вычисляют стабильность. Стабильность данной жидкости-песконосителя вые ая, т.к. содержащийся в ней песок не оседает на дно, а равномерно зависает в объеме жидкости.

Стабильность данной жидкости с песком в динамике определяют при перемешивании их на лабораторной мешалке в течение 5 мин со скоростью 400 об/мин. При этом песок равномерно распределяется по объему стакана. Оседание песка на дно стакана у данной жидкости-песконосителя не наблюдается, что также свидетельствует о ее высокой пескоудэрживающей способности. После перемешивания данной жидкости-песконосителя с 50%-ным со- держанием песка смесь набивают в цилиндр на 100 см и сразу же определяют пикнометром плотность верхней и нижней частей содержимого цилиндра. По разности плотностей верхней и нижней частей судят о пескоудерживающей способности жидкости-песконосителя в движении. Чем меньше разница в плотностях между верхней и нижней частями предложенной жидкости, тем больше ее пескоудерживающая способность, В том случае, если плотности верхней и нижней частей равны, то жидкость-песко- носитель будет обладать 100%-ной пескоудерживающей способностью при движении и в покое.

По второму способу пескоудержива- ющую способность данной жидкости-песконосителя определяют по скорости свободного падения в ней зерен песка или дроби. Для этого в стекля иную трубку с нижним краном (длина трубки составляет 65 см,

диаметр 2 см) наливают 20 мл четыреххло- ристого углерода. Сверху до полного объема наливают предварительно перемешанную на лабораторной мешалке данную жидкость-песконоситель. Затем в стеклянную трубку опускают предварительно смоченную предложенной жидкостью песчинку диаметром 2 мм (вес 0,0064 г) или дробь диаметром 2 мм (вес 0,1509), или диаметром

0 5 мм (вес 0,877 г). Одновременно отмечают время свободного падения песчинки или дроби в четыреххлористом углероде. Скорость свободного падения в данной жидкости- песконосителе зерен песка или дроби

5 определяют через 0,5; 2; 24 ч после ее приготовления путем деления длины стеклянной трубки (65 см) на время свободного падения. По этому показателю судят о пескоудерживающей способности жидкости0 песконосителя. Чем меньше скорость свободного падения зерен песка или дроби, тем выше пескоудерживающая способность жидкости-песконосителя.

Проводили также исследования прока5 чиваемости данной жидкости-песконосителя на вакуумной установке при перепаде давления 0,05 МПа. Для этого в колбу Бюх- нера, соединенную с вакуумным насосом, помещают делительную воронку с краном,

0 диаметр отверстия которого 3 мм. Воронку в колбе крепят при помощи резиновой пробки. При закрытом кране в воронку наливают 250 см3 жидкости-песконосителя. Затем включают вакуумный насос и создают раз5 режение в колбе Бюхнера до постоянной величины на вакуумметре. После этого открывают кран воронки и одновременно включают секундомер. После вытекания из воронки всего объема жидкости-песконоси0 теля секундомер останавливают и определяют время вытекания. Затем выключают вакуумный насос и вычисляют скорость вытекания жидкости-песконосителя. Этот показатель при условной вязкости данной

5 жидкости-песконосителя УВюо капает составляет 65,8 см3/с. Прокачиваемость данной жидкости-песконосителя близка к прокачиваемости воды (73,5 см3/с), что в промысловых условиях исключает чрезмерный

0 рост давления и поломку насосных агрегатов.

Кроме того, проводят исследования совместимости данной жидкости-песконосителя с нефтью. Для этого к данной жидко5 сти-песконосителю приливают 10% нефти, после чего смесь перемешивают на лабораторной мешалке в течение 0,5 ч.

Исследования показали, что при добавке 10% нефти к данной жидкости-песконо- сителю образуется смесь однородная без

сгустков и без осадков. При этом условная вязкость смсс / снижается до УВюо 25с. в результате чего смесь теряет удерживающую способность. Благодаря этому, предложенная жидкость-песконоситель при ее использовании легко вытесняется нефтью из пласта и тем самым не ухудшает его кол- лекторские свойства.

Как следует из табл.1, предложенная жидкость-песконоситель обладает высокой пескоудерживающей способностью со стабильностью 0,075-0,098 г/см3 при содержании в ней песка в объеме 50%, а также низкой фильтроотдачей 0,3-0,6 см3 за 30 мин приДР 0,1 МПа, высокой степенью восстановления первоначальной проницаемости пласта от 90,3% до 93,4%. Данная жидкость-песконоситель является экологически чистой, Использование данной жид- кости-песконосителя позволяет не менее чем на 25-40% повысить эффективность гидроразрыва пласта.

Формула изобретения Жидкость-песконоситель для гидравлического разрыва пласта, содержащая лигно

й

-

сульфонаты, хлорид щелочного металла и минерализованную воду, отличающая- с я тем, что, с целью повышения пескоудерживающей способности, снижения филь- троотдачи и увеличения степени восстановления первоначальной проницаемости пласта после выполнения работ в скважине, жидкость дополнительно содержит поверхностно-активное вещество МЛ- 10 80 на основе сульфоната и сульфонола, причем в качестве лигносульфонатов содержит спиртовую дрожжевую барду, а в качестве хлорида щелочного металла - хлорид калия, при следующем соотношении компо- 15 нентов, мас.%:

Спиртовая дрожжевая барда24,51-27,10

Поверхностно-активное 20 вещество МЛ-80 на основе сульфоната и сульфонола0,03-0,11 Хлорид калия3,98-4,21 Минерализованная 25 водаОстальное.

Сущность изобретения: жидкость содержит, мас.%: спиртовая дрожжевая барда 24,51-27,10; поверхностно-активное вещество МЛ-80 на основе сульфоната и сульфо- нола 0,03-0,11; хлорид калия 3,98-4,21; минерализованная вода остальное. 3 табл.

Данные о содермэнии ингредиентов и свойствах данной и известной жидкостей-песко- носитвлей для гидравлического разрыва пласта

82

КССБ

(ЛИГНОсульфонаты)

0,70

СС6 44,0

2,1

Bad 12

Пресная

ода

ост.

Хрона- КМЦ

ты

3,0 2,50 ост.

Пласт,вода хлоокаль- циевого типа - ост.

ется полНОСТЫ

Известные по аналогам яидхости-пескоиосителя 1197 322,5О 055,6

0,061.9 32,9 0,700 6,5 21,67 32,5

О,

40,7

1044 45 11,0 О О 13,9 0,066438,4 0,600 0,325 5,42 18,57 Известная по прототипу шкдкостъ-песконоситель

0,178349,4

1206 268 2,0 0,91 1,48 60 0,226465,6 0,45 0,019 0,030 0.31

Пр ,

Прокэчивоемостё воды - 73,5 о«э/с.

Т я 6 л и ц а 1

0,061.9 32,9 0,700 6,5 21,67 32,5

О,

40,7

Сзойства данной жидкости-песконосителя для гидравлического разрыва пласта при совместимости с нефтью

СДБ 25,33; ПАВ МЛ-80 0,03; КС1 4,13; минерализованВлияние различных ПАВ на показатели свойств данной жидкости-леосоносителя для гидравлического разрыва пласта

Таблица2

ТаблицаЗ