Состав для изоляции притока пластовых вод в нефтяных скважинах Советский патент 1981 года по МПК E21B43/32 

(54) СОСТАВ ДЛЯ ИЗОЛЯЦИИ ПРИТОКА ПЛАСТОВЫХ ВОД В НЕФТЯНЫХ СКВАЖИНАХ

1

Изобретение относится к изоляции водо притоков в нефтяных и газовых скважинах, особенно к селективной изоляции притока пластовых вод при добыче нефти из нефтеводонасыщенных пластов.

Известен состав для изоляции притока пластовых вод в нефтяных скважинах, включающий алкиловый эфир ортокремневой кислоты и соляную кислоту при следующем содержании ингредиентов, вес. %:

Алкиловый эфир д

ортокремневой кислоты 99,8-99,05 Соляная кислота0,2-0,95

Хлорсодержащее соединение (соляная кислота) выполняет в известном составе роль катализатора реакции гидролитической поликонденсации алкилового эфира 15 Ортокремневой кислоты, в результате гидролиза которого образуется закупоривающий горную породу осадок (гель) 1.

Недостатком этого состава является низкая механическая прочность образующегося из него геля. Кроме того, уже на стадни смешения алкилового эфира ортокремневой кислоты с соляной кислотой в объеме водоизолирующего состава образуются включения твердых частиц гелеобразного продукта, что неизбежно снижает селективные свойства состава и определяет необходимость использования в сочетании с ним вещества для предварительной обработки нефтеводонасыщенного пласта. Использование такого вещества, представляющего собой раствор сложного амина в кислородсодержащем органическом растворителе, существенно усложняет технологию изоляции притока пластовых вод в нефтяных скважинах.

Известен состав для изоляции притока пластовых вод в нефтяных скважинах на основе гидролизующихся кремнийорганических соединений, который в качестве кремнийорганических соединений содержит органохлорсилан и дихлорполидиорганосилоксан 2.

Недостатком известного состава является низкая стойкость темпонирующего материала к действию углеводородов, так как один из компонентов (дихлорполидиорганосилоксан линейного строения) при гидролизе образует полимер, обладающий высокой растворимостью в органической (нефтяной) фазе при нагревании и поэтому разрушается при эксплуатации скважины после обработки. Цель изобретения - повышение стойкости тампонирующего материала к действию углеводородов. Поставленная цель достигается тем, что в составе для изоляции притока пластовых вод в нефтяных скважинах на основе гидролизующихся кремнийорганических соединений, в качестве кремнийорганических соединений используют тетраэтоксисилан и органохлорсилан или этоксиметилхлорсилоксан, при следующих количественных соотношениях, об.%: Тетраэтоксисилан75,0-99,9 Органохлорсилан или этоксиметилхлорсилоксан 0,1-25,0 Органохлорсиланы в данном составе выполняют роль катализатора реакции гидролитической поликонденсации алкилового эфира ортокремневой кислоты (тетраэтоксисилана). Гидролиз алкилового эфира ортокремневой кислоты (тетраэтоксисилана) в присутствии органохлорсиланов или этоксиметилхлорсилоксанов происходит только при попадании в состав больших количеств воды, например, при закачке в водонасыщенную зону пласта. При закачке предлагаемого состава в нефтенасыщенную горную породу с остаточной водонасыщенностью гидролиз его практически не происходит. Это существенно увеличивает селективные свойства состава и позволяет исключить предварительную обработку нефтенасыщенного пласта специальным составом. Помимо катализирующего действия на реакции гидролитической поликонденсации органохлорсиланы выполняют также роль структирирующего агента, что приводит к увеличению механической прочности образующегося при гидролизе геля и увеличивает, таким образом, водоизолирующую способность состава. Предложенный состав получают простым смещением тетраэтоксисилана (этилового эфира ортокремневой кислоты) с органохлорсиланом, в качестве которого могут быть использованы метилтрихлорсилан, диметилдихлорсилан, триметилхлорсилан, метилфенилдихлорсилан, диэтилдихлорсилан, или этоксиметилхлорсилоксаном. Содержание органохлорсилана в смеси варьируют в пределах 0,1-25,0 об.%. Пример 1. Смещением тетраэтоксисилана с метилтрихлорсиланом в обычных условиях получают состав с содержанием органохлорсилана в смеси 0,1 об.%. Через водонасыщенный естественный керн, имеющий пористость 22,2% и проницаемость по сеноманской воде 22,3 мд, на установке УИПК-1М фильтруют 2 поровых объема приготовленного состава (моделирование обработки водонасыщенной зоны пласта). Обработанный составом керн помещают в термостат в сеноманскую воду под давлением 150 атм и выдерживают при 50°С в течение 20 ч. После этого вновь определяют проницаемость керна по сеноманской воде, которая оказалась равной 0,31 мд. Отдельную порцию приготовленного состава подвергают гидролизу в присутствии 25 об. °/о водны при 70°С и через 30 мин после образования геля определяют его механическую прочность при сжатии, которая оказалась равной 3,47 кгс/см. Пример 2. Состав, включающий 99,5 об.% тетраэтоксисилана и 0,5 об. % метилтрихлорсилана, на установке УИПК-1М фильтруют через водонасыщенный естественный керн, который имеет пористость 23,7°/о и проницаемость по сеноманской воде 176,5 мд. Обработанный составом керн помещают в сеноманскую воду в термостат под давлением 150 атм и выдерживают при 50°С в течение 20 ч. После этого вновь определяют проницаемость керна по сеноманской воде, которая оказалась равной 1,42 мд. Механическая прочность при сжатии продукта гидролиза водоизолирующего состава - 7,32 кгс/см2. Пример 3. Состав, включающий 95 об.% тетраэтоксисилана и 5 об.% метилтрихлорсилана, фильтруют через водонасыщенный естественный керн, который имеет проницаемость по сеноманской воде 66,2 мд и пористость 23,8%. Обработанный составом керн помещают в сеноманскую воду в термостат под давлением 150 атм и выдерживают при 50°С в течение 15 ч. После этого вновь определяют проницаемость керна по сеноманской воде, которая оказалась равной 0,51 мд. Механическая прочность при сжатии продукта гидролиза состава - 12,88 кгс/см Пример 4. Состав, включающий 95 об.% тетраэтоксисилана и 5 об.% диметилхлорсилана, фильтруют через водонасыщенный естественный керн, который имеет проницаемость по сеноманской воде 9,5 мд и пористость 25,1%. Обработанный составом керн помещают в сеноманскую воду в термостат под давлением 150 атм и выдержявают при 60°С в течение 20 ч. После этого вновь определяют проницаемость керна по сеноманской воде, которая оказалась равной 0,28 мд. Механическая прочность при сжатиии продукта гидролиза состава - 7,88 кгс/см. Пример 5. Состав, включающий 93 об.% тетраэтоксисилана и 7о6.%диэтилдихлорсилана, фильтруют через водонасыщенный естественный керн, который имеет проницаемость по сеноманской воде 28,1 мд и пористость 23,4%. Обработанный составом керн помещают в сеноманскую воду в термостат под давлением 150 атм и выдерживают при 60°С в течение 20 ч. После этого вновь определяют проницаемость керна по сеноманской воде, которая оказалась равной 0,65 мд. Механическая прочность при сжатии продукта гидролиза состава - 6,72 кгс/см. Пример 6. Состав, включающий 97 об.°/о тетраэтоксисилана и 3 об./о метилфенилдихлорсилана, фильтруют через водонасыщенный естественный керн, который имеет проницаемость по сеноманской воде 7,3 мд и пористость 24,6%. Обработанный составом керн помещают в сеноманскую воду в термостат под давлением 150 атм и выдерживают при 70°С Б течение 20 ч. После этого вновь определяют проницаемость керна по сеноманской воде, которая оказалась равной 0,04 мд. Механическая прочность при сжатии продукта гидролиза состава - 3,92 кгс/см2. Пример 7. Состав, включающий 85 об.% тетраэтоксисилана и 15 об.% триметилхлорсилана, фильтруют через водонасыщенный естественный керн, который имеет проницаемость по сеноманской воде 9,4 мд и пористость 24,2%. Обработанный составом керн помещают в сеноманскую воду в термостат под давлением 150 атм и выдерживают при 40°С в течение 20 ч. После этого вновь определяют проницаемость керна по сеноманской воде, которая оказалась равной 0,28 мд. Механическая прочность при сжатии продукта гидролиза состава - 9,90 кгс/см2. Пример 8. Состав, включающий 75 об.°/о тетраэтоксисилана и 25 об.% этоксиметилхлорсилоксана, фильтруют через водонасыщенныи естественный керн, который имеет проницаемость по сеноманской воде 13,7 мд и пористость 25,2%. Обработанный составом керн помещают в сеноманскую воду в термостат под давлением 150 атм и выдерживают при 60°С в течение 15 ч. После этого вновь определяют проницаемость керна по сеноманской воде. При перепаде давлений 250 атм фильтрации воды через керн не наблюдалось (проницаемость равна нулю). Пример 9. Состав, включающий 93 об.% тетраэтоксисилана и 7 об.% диэтилдихлорсилана, фильтруют через керн, насыщенный дизельным топливом и имеющий остаточную водонасыщенность 22,9%,проницаемость по дизельному топливу 31,0 мд и пористость 23,3% (моделирование обработки нефтенасыщенной зоны пласта). Обработанный составом керн помещают в дизельное топливо в термостат под давлением 150 атм и выдерживают при 60°С в течение 20 ч. После этого вновь определяют проницаемость керна по дизельному топливу, которая оказалась равной 27,9 мд. Пример 10. Состав, включающий 7506.% тетраэтоксисилана и 25об.% этоксиметилхлорсилоксана, фильтруют через керн, насыщенный дизельным топливом и имеющий остаточную водонасыщенность 33,2%, проницаемость по дизельному топливу 99,9 мд и пористость 23,8%. Обработанныи составом керн помещают в дизельное топливо в термостат под давлением 150 атм и выдерживают при 60°С в течение 20 ч. После этого вновь определяют проницаемость керна по дизельному топливу, которая оказалась равной 127,2 мд. По внешнему виду все приготовленные составы представляют собой гомогенные жидкости, не содержащие мехпримесей и не выделяющие на воздухе газообразного хлористого водорода. В таблице приведен сопоставленный анализ растворимости продуктов гидролиза предложенного и противопоставленного составов в органической фазе при нагревании в течение 24 ч при 80°С.

Тетраэтоксисилан Метилтрихлорсилан

J. ,1.;-Дихлорполидиметилсилоксан

Метилтрихлорсилан

2,8

82,3 Таким образом, предлагаемый состав имеет высокую водоизолирующую способность (снижает проницаемость водонасыщенной горной породы по воде на 97-100°/. Величины селективных и механических ха рактеристик состава значительно превышают te же величины у известного состава. Как видно из данных таблицы известный состав практически нацело разрушается в реальных условиях эксплуатации скважины, в то время как предлагаемый почти не разрушается. Более высокие селективные свойства позволяют исключить при проведении изоляции водопритоков в нефтяных скважинах с помощью предлагаемого состава стадию предварительной обработки нефтеводонасыщенного пласта растворами сложных аминов в кислородсодержащем органическом растворителе и тем самым упростить технологию изоляции водопритоков. Поскольку содержание легкогидролизуемого хлора в составе незначительное (не превышает 4-5 вес.%), то в целом такой состав практически является нетоксичным и не проявляет коррозионную активность. При проведении ремонтно-изоляционных работ (РИР) с помощью предлагаемого состава ремонт скважины обойдется в 6- 10 тыс. руб., в то время как на ремонт известным составом требуется 24 тыс. руб. Снижение затрат будет достигнуто за счет устранения ряда трудоемких технологических операций, например глушение скважины, спуско-подъемные работы, установка и разбуривание «моста, повторная перфорация продуктивного пласта. Все это даст экономию в народном хозяйстве не менее 14 тыс. руб. при проведении РИР на 1 скважине. Формула изобретения Состав для изоляции притока пластовых вод в нефтяных скважинах на основе гидролизующихся кремнийорганических соединений, отличающийся тем, что, с целью повышения стойкости тампонирующего материала к действию углеводородов, в качестве кремнийорганических соединений он содержит тетраэтоксисилан и органохлорсилан или этоксиметилхлорсилоксан, при следующих количественных соотношениях,об.Уо Тетраэтоксисилан75,0-99,9 Органохлорсилан или этоксиметилхлорсилоксанОД-25,0 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент США № 2229177, кл. 166-21, опублик. 1941. 2.Авторское свидетельство СССР по заявке № 2166996/22-03, кл. Е 21 В 43/32, 1975.