Способ получения полимерного бурового раствора для вскрытия пластов

 

Изобретение относится к бурению скважин , а именно к способам получения буровых растворов, используемых для вскрытия продуктивных пластов. Цель - сохранение коллекторских свойств продуктивных пластов за счет снижения адсорбционно-адгезионной активности полисахаридов по отношению к песчаникам при одновременном повышении структурно-механических свойств раствора. Способ включает растворение реагента - стабилизатора из класса полисахаридов - в растворе хлорида натрия , обработанном предварительно кальциевой солью нитрилотриметилфосфоновой кислоты (Са-НТФ) в количестве 0.4-0,9 мас.%. Введение Са-НТФ в раствор после растворения в нем полимера не приводит к достижению поставленной цели. В качестве полисахаридов используют карбоксиметилцеллюлозу и карбоксиметилоксиэтмлцеплюлозу. 3 табл. с/ С

союз совЕтских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕспУБлик (51)5 С 09 К 7/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ V

ЬЭ

О 4

О (21) 4798722/03 (22) 05.03,90 (46) 23.03.92. Бюл. М 11 (71) Восточно-Сибирский научно-исследовательский институт геологии, геофизики и минерального сырья (72) В.В.Казанский, О.А.Брагина, В.П,Ниэовцев, Е.Н.Ефимова и В.M.Ïîäãîðíîâ (53) 622,243.144.3 (088,8) (56) Рахматуллин P.È. и др, Влияние полимерных растворов на качество вскрытия гранулярных коллекторов. Труды ВНИИБТ, вып. 59, 1984, с. 149 — 157.

Казанский В.В, и др. Влияние безглинистого соленасыщенного раствора КМЦ на качество вскрытия продуктивных пластов.—

Нефтяное хозяйство, 1988, N. 1. с. 21-25. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОЛИМЕРНОГО

БУРОВОГО РАСТВОРА ДЛЯ ВСКРЫТИЯ

ПЛАСТОВ

Изобретение относится к области бурения нефтяных и газовых скважин, в частности к способам получения буровых растворов для вскрытия продуктивных пластов.

Известны способы получения полимерного бурового раствора путем эагущения воды или водносолевого раствора высокомолекулярным соединением из класса полисахаридов.

Недостатком известных способов. является то, что указанные полимерные растворы в отсутствие коллоидной фазы не способны ограничить филь рацию жидкости в проницаемые отложения, введение же в раствор бентонита, мела. асбеста и т.п. отрицательно влияет на работу долот и спо„„SU „„1721070 А1 (57) Изобретение относится к бурению скважин, а именно к способам получения буро.вых растворов, используемых для вскрытия продуктивных пластов. Цель — сохранение коллекторских свойств продуктивных пластов за счет снижения адсорбционно-адгезионной активности полисахаридов по отношению к песчаникам при одновременном повышении структурно-механических свойств раствора. Способ включает растворение реагента — стабилизатора иэ класса полисахаридов — e растворе хлорида натрия, обработанном предварительно кальциевой солью нитрилотриметилфосфоновой кислоты (Са-НТФ) в количестве 0,4 — 0,9 мас., Введение Са-НТФ в раствор после растворения в нем полимера не приводит к достижению поставленной цели. В качестве полисахаридов используют карбоксиметилцеллюлоэу и карбоксиметилоксиэтилцеллюлозу. 3 табл. собствует необратимой кольматации коллектора.

Известен способ, включающий введение полимера и:: класса полисахаридов, например карбоксиметилцеллюлозы, в водно-солевой раствор. В соответствии с этим способом готовят концентрированный раствор хлорида натоия и вводят в него 13 карбоксиметилцеллюлозы (КМЦ), При этом образуется полимерный раствор, в котором надмолекулярные образования имеют размеры коллоидных частиц. За счет кольматирующего действия коллоидных высокомолекулярных частиц полимерный буровой раствор имеет низкую фильтрацию в пласты при различных перепадах давления, Однако недостатком известного способа является то, что коллоидные высокомоле1721070 кулярные частицы полимерного бурового раствора обладают высокой физико-химической (адсорбционной, адгезионной) активностью по отношению к поверхности горной породы, что препятствует их удале- 5 нию иэ фильтрационных каналов призабойной зоны пласта при освоении скважины, вследствие чего затрудняется очистка скважин и снижается их продуктивность.

Цель изобретения — сохранение коллек- 10 торских свойств продуктивных пластов эа счет снижения адсорбционно-адгезионной активности полисахаридов Ilo отношению к песчаникам при одновременном повышении структурно-механических свойств рас- 15 твора.

Поставленная цель достигается тем, что раствор хлорида натрия перед введением полисахарида обрабатывают кальциевой солью нитрилтри(метиленфосфоновой) кис- 20 лоты в массовой концентрации 0,4-0,go

Кальциевая соль нитрилтри(метиленфосфоновой) кислоты (Са-НТФ) представляет собой порошкообразное вещество белого цвета с молм. 413;15, Т.пл. 250 С (с разло- 25 жением). Структурная формула

-СН2 — Р(0)02Са

N -СН2 — Р(0)02Са

-СН2 — Р(0)02Са брутто-формула: СазСзН609ЙРз, 30

Снижение адсорбционной и адгезионной активности полимера по отношению к поверхности горной породы обусловлено модификацией поверхности агрегатов макромолекул углеводородными фрагментами, 35 входящими в состав молекул фосфорорганического соединения, и экранизацией функциональных групп полимера алкилфосфоновыми группами — R-PO(OH/.

fl р и м е р. B химический стакан вмести- 40 мостью 1 л помещают 366.4 г воды и. 120 r хлорида натрия, перемешивают раствор с частотой вращения 2 с в течение 30 мин, добавляют 3 г СА-НТФ и перемешивают 1 ч.

Затем вводят 0,6 г гидроксида натрия и 10 г 45

КМЦ-85/700. После перемешивания измеряют технологические показатели полимерного бурового раствора: плотность р = 1200 кг/м ; условная вязкость (УВ) = 150 с; водоотдача Ф = 7 см, статическое напряжение 50 сдвига СНС /я = 0,6/0,6 Па; показатель концентрации ионов водорода рН 8, Испытание адсорбцион ной активности полимерного бурового раствора проводят следующим образом. 55

В колбу, вместимостью 50 см, помещают 5 г адсорбента (стеклянные шарики с удельной поверхностью 0,1 м /г) и 20 см

2 испытуемого полимерного бурового раствора. Перемешивают содержимое колбы механической мешалкой с частотой вращения 1 с в течение 6 ч. Выдерживают в покое 18 ч, Антронным методом определяют содержание КМЦ в полимерном буровом растворе до и после контакта со стеклянными шариками.

Адсорбцию (А) вычисляют по формуле

ЬС V уд. дс где V — объем раствора, см; з.

$уд — удельная поверхность адсорбента, м /r;

Pic — навеска адсорбента;

Л С = (Co-С1) изменение концентрации

КМЦ е растворе.

После расчета получают Со = 2,0 мас. ; C> =

=1,97 мас. (,; А = 12 мг/м .

Методика оценки адгезион ной активности полимерного бурового раствора. В шприц, вместимостью 1 см, отбирают проз бу испытуемого полимерного бурового раствора. Иглу шприца вводят в ячейку для испытания и формируют капли раствора на полированной поверхности стеклянной пластинки, находящейся в среде углеводородной жидкости (декан). С помощью микроскопа при четырехкратном увеличении измеряют параметры капли (высота и посадочный диаметр). Вычисляют величину угла смачивания Ocp = 82О.

Состав и свойства полученных предлагаемым способом полимерных буровых растворов приведены в табл. 1.

Из табл. 1 следует, что растворы 1 — 6 имеют удовлетвбрительные технологические показатели, сходные с показателями полимерного бурового раствора, полученного известным способом (раствор 7), В табл. 2 приведены данные об адсорбционной и адгезионной активности КМЦ в полимерном буровом растворе по отношению к поверхности горной породы.

В табл. 3 приведены данные о степени очистки порового пространства образцов керна естественного песчаника, закольматированных полимерным буровым раствором. За показатель степени очистки пород взят коэффициент восстановления первоначальной проницаемости Кеп.

Из табл. 2 следует, что при обработке полимерного бурового раствора кальциевой солью нитрилтри(метиленфосфоновой) кислоты значительно снижается величина равновесной адсорбции КМЦ на силикатной поверхности и растет краевой угол смачивания. Это свидетельствует об ослаблении сил молекулярного взаимодействия полимера на контакте с минеральной поверхностью

1721070

Таблица1 пород, что улучшает условия очистки порового пространства от высокомолекулярного кольматанта при течении флюида. Последнее подтверждается результатами экспериментов по декольматации песчаников (табл. 3). 5

Приведенные данные показывают также, что оптимальной массовой концентрацией Са-НТФ в полимерном буровом растворе является концентрация 0,4-0,9 . 10

При концентрации Са-НТФ менее 0,4 (раствор 1) эффективность предлагаемого способа недостаточно высока, так как физико-химическая активность полимера снижается незначительно. При концентрации 15

Са-НТФ 0,9 адсорбция КМЦ отсутствует, поэтому дальнейшее повышение концентрации Са-НТФ экономически нецелесообразно (раствор 6). Поскольку обработка водносолевого раствора 0,4-0,9 Са-НТФ 20 снижает величину рН, в раствор добавляют

0,1-0,15 едкого натра, что обеспечивает оптимальный для данного типа полимерного бурового раствора диапазон значений рН

7 — 9. Кальциевую соль НТФ вводят в раствор 25 перед введением полимера, так как в противном случае (при введении в раствор СаНТФ после введения полимера) цель изобретения не достигается (раствор 8, табл. 1). 30

Положительный эффект достигается и при использовании другого полисахарида— карбоксиметилоксиэтилцеллюлозы (КМОЭЦ). Свойства полимерного бурового раствора на основе КМОЭЦ показаны в табл. 1 (раствор 9).

Предлагаемый способ обеспечивает улучшение условий очистки призабойной эоны пласта при освоении скважин за счет снижения физико-химический активности полимера, в результате чего в 1,3-3 раза повышения пропускная способность фильтрационных каналов пород в призабойную зону пласта и, соответственно, увеличивается продуктивность последнего.

Формула изобретения

Способ получения полимерного бурового раствора для вскрытия пластов, включающий растворение реагента стабилизатора из класса полисахаридов в растворе хлорида натрия, отличающийся тем, что, с целью сохранения коллекторных свойств, продуктивных пластов за счет снижения адсорбционно-адгеэионной активности полисахаридов по отношению к песчаникам при одновременном повышении структурно-механических свойств бурового раствора, в раствор хлорида натрия предварительно вводят кальциевую соль нитрилотриметилфосфоновой кислоты в количестве 0,4 — 0,9 мас.

1721070

Таблица2

Примечание: А - равновесная адсорбция; д„рай - краевой угол смачивания стеклянной пластинки раствором на границе с деканом.

Таблица 3

Горизфнт (возраст) Характеристика керна

Раствор

Предлагаемый

324

5,5

Улаханский горизонт

Парфеновский горизонт

Песчаник кварцевый

100

Песчаник кварц-полевовпатовый

Юрские отложения

291

2,0

Песчаник полимиктовый

101

Парфеновский гори- зонт

Песчаник кварц-полевошпатовый

Юрские отложения

8,0

Песчаник полимиктовый

Известный

384

9,3

Улаханский горизонт

Парфеновский горизонт

21

Песчаник кварцевый

Песчаник кварк-полевоапатовый

208

160

Песчаник полимиктовый

Песчаник полимиктовый

Юрские отложения

Юрские отложения

Песчаник полимиктовый Юрские отложения

Составитель В.Балаба

Техред M.Ìoðãåíòýë Корректор С.Шевкун

Редактор А,Коэориэ

Заказ 927

М Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035. Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент". г. Ужгород, ул.Гагарина. 101

Первоначальная проницаемость, 10 мкм козффициент восстановления прони" цаемости,Ф г

64