Состав для реагентной разглинизации скважины и способ реагентной разглинизации скважины Советский патент 1993 года по МПК C09K7/02 E21B43/27 

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к области обработки скважин, предусматривающей удаление кольматирующих образований на стенках скважин и в ближайшей зоне пласта, вскрытого скважиной, накопившихся там в процессе проходки скважины, а также в процессе ее эксплуатации.

Основной задаче настоящего изобретения является разработка состава для реа- гентной разглинизации скважины и призабойной зоны пласта, обладающего увеличенной (повышенной) скоростью разрушения структуры глинистых агрегатов при одновременном увеличении концентрации выщелачиваемых алюмосиликатов, слагающих решетку глинистых минералов.

Дополнительной задачей настоящего изобретения является улучшение гидравлической связи скважины с пластом.

Еще одной, дополнительной задачей настоящего изобретения также является увеличение коэффициента проницаемости песчаников, слагающих продуктивные пласты за счет разрушения перового и порово- пленочного глинистого цемента.

Поставленные выше технические задачи решаются в настоящем изобретении тем, что в составе для реагентной разглинизации скважины, содержащем реагент, водный раствор которого разрушает глинистые минералы, в качестве названного реагента используют пиросульфат натрия в количестве 4-6%, дополнительно содержащего соль аммония, имеющую в водном растворе кис00( 00 Ы О VI

OJ

лую реакцию среды при концентрации в водном растворе 1-8%.

Использование раствора реагентов с вышеперечисленными веществами позволяет обеспечить эффективное разрушение кольматирующих образований за счет комплексного воздействия как на структуру глинистых минералов, так и на собственно глинистые минералы, их слагающие.

Эффективность предложенной композиции для разглинизации скважин основана на следующих теоретических и экспериментальных исследованиях.

Механизм взаимодействия предлагаемого раствора с глинистыми кольматирую- щими образованиями может быть представлен и обоснован следующим образом...

При диссоциации пиросульфата натрия в воде раствор приобретает кислую, реакцию.

На краях глинистых частиц, образующих агрегаты, имеются такие химические группы, какр31-ОН Й5А1-ОН.

В кислых растворах эти группы присоединяют протон и превращаются в группы

51-ОН2+и А1-ОН2+

Такого рода кислотная активация предполагает разрушение кислородного мостика между кремнекислородным тетраэдром и алюмогидроксильным октаэдром. Процесс активизируется при наличии нестехиомет- рических изоморфных замещений катионов в тетраэдрах и октаэдрах.

Анионы раствора блокируют положительные заряды глинистых агрегатов, обеспечивая их нейтральное состояние в определенной мере.

В комплексе все это способствует разрушению коагуляционных контактов глинистых агрегатов м, как следствие этого, увеличению скорости разрушения кольматирующих образований. При этом не исключается процесс обмена с анионами породы (сульфат- и хлорид-ионы), что также активизирует процесс разрушения кольматирующих образований.

Роль иона натрия, образующегося при диссоциации, сводится к гетеровалентному замещению изоморфных полиметаллов в решетках глинистых минералов группы гидрослюды, монтмориллонита, хлорита, вермикулита, смешаннослойных и др. Этот процесс также в определенной степени способствует разрушению структуры кольматирующих образований.

Эффективность разрушения глинистых кольматирующих образований обеспечивается также за счёт повышения растворяю

щей способности алюмосиликатов, слагающих решетки глинистых минералов.

Выбор оптимальной концентрации пиросульфата натрия осуществлялся по следующей методике.

Готовили сферические образцы из мон- тмориллонитовой глины 2 г и весовой влажностью 45-50%. Образцы глины помещались в стеклянные бюксы с исследу0 емым раствором объемом 50 мл. В статических условиях при температуре 20 градусов фиксировали с точностью в 0,5 минуты время полного разрушения структуры образца и определяли среднюю скорость разруше5 ния образца,

Втабл.1 приведены данные по скорости разрушения образцов глин в зависимости от концентрации пиросульфата натрия. Из приведенных данных видно, что оп0 тимальная концентрация пиросульфата натрия составляет около 5%.

Уменьшение или увеличение концентрации пиросульфата натрия относительно этого диапазона (4-6%) не увеличивает ско5 рость разрушения образца, что может быть объяснено следующим образом.

При концентрации пиросульфата натрия менее 4% процесс, кислотной актива-. ции не обеспечивает в полной мере

0 оптимальные условия (общий заряд поверхности частиц близок к нулю) для разрушения глинистых образований. При концентрации реагента более 6% процесс кислотной активации приводит к существенному повыше5 нию потенциала частиц за счет увеличения их положительного заряда и, как следствие этого, к снижению скорости разрушения образцов. В диапазоне концентраций реагента 4-6 % по нашему мнению, происходит

0 наибольшее снижение потенциала частиц, близкое к изоэлектрической точке, и потеря устойчивости агрегатов.

Для оценки растворяющей способности алюмосиликатов, слагающих решетки гли5 нистых минералов, были проведены лабора- торные опыты, в ходе которых образцы монтмориллонитовой глины массой 2т обрабатывали раствором пиросульфата натрия 5% концентрации. Объем раствора

0 составлял 50 мл. Обработку производили в статических условиях при температуре 19°С в течение 48 часов, после чего отделяли фильтрат и по известной методике определяли содержание и SiaOs. Суммарное

5 содержание растворенных алюмосиликатов составило 5036 мг/л.

Для оценки целесообразности ввода в раствор пиросульфата натрия таких компонентов, как соли аммония, были проведены лабораторные опыты,

В серии опытов в исходный раствор, содержащий 5% пиросульфата натрия, вводили соли аммония в пределах концентраций от 1 до 11 %. В качестве солей аммония использовали нитрат, персульфат, бикарбонат и сульфат аммония. Далее в такого рода двухкомпонентный раствор объемом 50 мл помещали образцы глин и фиксировали время полного их растворения.

В качестве добавок в раствор реагента пиросульфата натрия рекомендуется вводить соли аммония, дающие при растворении кислую реакцию (рН 4). В противном случае возможна реакция нейтрализации между основным раствором.и вводимыми добавками.

В качестве добавок выбраны следующие соли: нитрат аммония, персульфат аммония, бисульфат аммония, сульфат аммония, возможно использование и других солей с аналогичными свойствами.

Величина рН этих растворов экспоненциально снижается с ростом концентрации солей и, как правило, стабилизация кислых значений рН раствором наблюдается в пределах 5-10%. Так, например, значение рН 10% водного раствора бисульфата аммония 1,1, персульфата аммония при концентрации 5% - 0,6, а нитрата аммония при концентрации 6% - 0,9.

Ниже приведены данные по скорости разрушения образцов из монтмориллонито- вой глины в растворе пиросульфата натрия 5%-ной концентрации в зависимости от содержания хлоридов аммония (табл.2), сульфата аммония (табл.3) и нитрата аммония (табл.4).

Из приведенных данных видно, что оптимальная концентрация солей аммония в растворе пиросульфата натрия 5%-ной концентрации составляет 3-5%. Уменьшение концентрации солей аммония менее 3% или увеличение концентрации этих солей более 5% не активизирует процесс разрушения глинистых образований.

В ходе лабораторных опытов произвели определение скорости разрушения образцов в растворах с соотношением пиросульфата натрия и солей аммония в более широких пределах концентрации реагентов (табл.5-7).

Как видно из представленных данных, в растворах, содержащих пиросульфат натрия и соли аммония вне заявляемых пределах концентрации этих компонентов, не происходит активация разрушения глинистых образований.

Опытами установлено, что при введении в раствор пиросулъфата натрия 5%-ной концентрации хлорида, персульфата и нитрата аммония в концентрации 3% содержание растворенных алюмосиликатов составляет соответственно 5886, 6267 и 6010мг/л. Эксперименты, проведенные на кер- нах, представленных песчаниками с поро- вым и порово-пленочным цементом, отобранным на различных месторождениях

. широтного Приобья, показали увеличение проницаемости кернов от 1,6 до 6,6 раза. 0 Среднее значение увеличения проницаемости 2,94 раза для всех исследуемых растворов.

Настоящее изобретение подробно раскрыто для специалистов нефтянников в об5 ласти технологии обработки скважин для разглинизации прискважинной зоны пласта, вскрытого скважиной. В примерах оли- саны варианты предпочтительного осуществления настоящего изобретения.

0 В качестве объектов, на которых были проведены экспериментальные работы по отработке технологии реализации настоящего изобретения были использованы скважины на ряде месторождений Западной

5 Сибири, приуроченных к Сургутскому и Нижневартовскому сводам.

Коллектора месторождений, на которых проводились работы, залегают на глубинах от 1200 до 3000 м и представлены мелко- и

0 средне-, реже крупнозернистыми.песчани- . ками и алевролитами полезошпатовоквар- цевого, реже кварц-полевошпатового и полимиктоврго состава. Цемент смешанного состава - каолинит-гидрослюдистый, гли5-нисто-кальцитовый,. хлорид-гидрослюдистый пленочного, поро- вого и контактного типов. Пористость от 9 до 27%, проницаемость от 5 до 500.

Плотность пластовой нефти от 637 до

0 806 кг/м3, при вязкости от 0,63 до 1,73 сПз. Пластовое давление - 15,9 - 28,3 МПа, температура 70-100°С.

ПримерЛ.В качестве объекта для . иллюстрации способа выбрана добываю5 щая скважина глубиной 2535 м на Ватин- ском месторождении нефти в Западной Сибири.

Внутренний диаметр обсадной колонны - 0,126 м, внутренний диаметр колонны на0 сосно-компрессорных труб, спущенной до нижних перфорационных отверстий в интервале обработки скважины - 0,060 м. Эффективная толщина продуктивного пласта составляет 8 м.

5 В качестве водного раствора реагента был использован водный раствор пиросульфата натрия с концентрацией 6%. Раствор дополнительно содержал 5% нитрата аммония. Общее количество раствора установлено из расчета 0,2 м3 на 1 м продуктивной

толщины пласта, что составило 1,6 м водного раствора.

Технология обработки согласно настоящему изобретению в данном конкретном случае была реализована следующим образом.

После подачи в колонну насосно-комп- рессорных труб расчетного количества реагента до ее заполнения перекрыли межтрубное пространство на устье скважины. При этом часть скважинной жидкости из межтрубного пространства раствора реагента начала поступать в прискважинную зону пласта, вскрытого скважиной. Скважины была оставлена для выдержки на 6 часов. После выдержки скважину освоили с помощью компрессора и перевели в эксплуатацию. Дебит скважины по нефти увеличился с 3 до 40 м3/сутки.

П р и м е р 2. Следующей скважина была выбрана на том же месторождении. Эффективная толщина пласта 3,5м. Глубина залегания 2542 м. Дебит скважины по нефти до обработки-- 4 M VcyT. 8 качестве водного раствора использовали водный раствор пи- росульфатз натрия с концентрацией 4%, который дополнительно содержал 4% нитрата аммония из расчета 1,0 м на 1 м продуктивной толщины пласта..

8 данном случае после подачи расчетного количества раствора (4 м ) провели подрыв порохового генератора давления в раствор реагента при открытом устье. УКВ- занная технология подачи раствора реагента предназначена для обработки низкопроницаемых продуктивных пластов. После подрыза порохового генератора давления скважина была оставлена для выдержки на 8 ч. После выдержки скважина была освоена компрессором и передана в эксплуатацию с дебитом 49 м /сутки.

В табл.8 даны сведения об остальных примерах реализации настоящего изобре0

5

0

5

тения при использовании состава для реа- гентной разглинизации прискважинной зоны пласта, вскрытого скважиной для других значений концентрации пиросульфата натрия и солей аммония, водные растворы которых имеют кислую реакцию среды (рН 4).

Полученные промысловые результаты позволяют сделать выводы о существенном увеличении производительности скважин. .Формула-изобретения

1. Состав для реагентной разглинизации скважины, содержащий соль щелочного металла и воду, отличающийся тем, что дополнительно содержит соль аммония, водный раствор которой обладает рНЈ3,5, a в качестве соли щелочного металла используют пиросульфат натрия при следующем соотношении компонентов, мас.%: . Пиросульфат натрия2-10 Соль аммония, водный раствор которой обладает ,5 1-5 Вода Остальное

2. Состав по п.1, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что в качестве соли аммония он содержит нитрат аммония,, и/или сульфат аммония, и/или бисульфат аммония, и/или . персульфат аммония.

3, Способ реагентной разглинизации скважины, включающий нагнетание в скважину водного раствора солей щелочных металлов, обладающего щелочной реакцией рН, 6 т л и ч а ю щ и и с я тем, что водный

раствор солей щелочных металлов выдерживают в скважине не менее 6 ч, после чего скважину осваивают, а о качестве водного раствора солей щелочных металлов используют водный растёор пиросульфата натрия

2-10%-ной концентрации и соли аммония, обладающего рНЈ3,5,в объеме 0,2-1,0 м3 на 1 м толщины кольматационной зоны вскрытого скважиной пласта.

Та блица 1

Продолжение табл. 1

Состав используют в гооной поомыш- ленности, а именно в области обработки скважин, предусматривающей удаление кольматирующих образований на стенках скважин и в ближайшей зоне пласта, вскрытого скважиной, накопившихся там в процессе проходки скважины, а также в процессе ее эксплуатации и предназначен для увеличения (повышенной) скорости разрушения структуры глинистых агрегатов при одновременном увеличении концентрациивыщелачиваемых алюмосиликатов, слагающих решетку глинистых минералов за счет использования в составе пиросульфата натрия (2-10 мас.%) и соли аммония водного раствора

Таблице 2

Таблица 3

Таблица 4

Таблица 5

Таблица 6

Продолжение таблицы 6

Таблица 7

Таблица 8

Продолжение таблицы 8