Состав для регулирования разработки нефтяных месторождений и способ его приготовления

 

Сущность изобретения: В пласт закачивают состав, содержащий полиакриламид

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4849754/03 (22) 18.07.90 (46) 07.05.92. Бюл. ЬЬ 17 (71) Государственный институт по проектированию и исследовательским работам в нефтяной промышленности (72) В. П. Городнов, А. 10. Рыскин, Г. П, Харланов, А. А. Белов и А, В. Шеин (53) 622.276 (088.8) (56) Григоращенко T.È. и др. Применение полимеров в добыче нефти, М.:Недра, 1978, 214 с.

Авторское свидетельство СССР М

985255, кл. Е 21 В 33/138, 1980, (54) СОСТАВ ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ РАЗРАБОТКИ НЕФТЯНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ

И СПОСОБ ЕГО ПРИГОТОВЛЕНИЯ (57) Сущность изобретения: В пласт закачивают состав, содержащий полиакриламид

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к составам для регулирования разработки нефтяных месторождений и способам их приготовления включающим регулирование профиля приемистости нагнетательных скважин и (или) изоляции водопритока нефтяных скважин с целью повышения нефтеотдачи пласта, Известен способ регулирования разработки месторождений с помощью водного раствора полиакриламида. Однако этот способ малоэффективен на месторождениях с трещиноватой или BblcoKollpOHl цаемой породой (выше 2 мкм ), т;к, молек чы полиакриламида не создают эффе:тивного сопротивления течению воды в та ой пори Ы 1731942 А1

s Е 21 В 43/22, 33/138, 33/13, 43/32 (0,05-0,5 мас,%), хромовые квасцы (0,0050,05 мас.%), бентонитовую глину (1-5 мас.%) и воду (остальное). Состав готовят путем последовательного введения в воду при механическом перемешивании бентонитовой глины. После набухания глины вводят полиакриламид. После растворения полиакриламида вводят водный раствор хромовых квасцов.

Массовое соотношение глины и полимера не более 25. Улучшение реологических свойств состава обусловлено образованием прочного полиакриламидного геля за счет дополнительной сшивки водородными связями молекул полиакриламида с частичками глины. В результате применения состава увеличивается коэффициент охвата залежи заводнением и улучшается разработка месторождений с резкой неоднородностью пласта. 2 с.п.ф-лы, 1 табл, стой среде даже при больших концентрациях его в растворе (0,3-0,5%).

Известен состав для регулирования разработки, нефтяных месторождений, содержащий 0,3-1,0% полиакриламида, 0,001-0,03% хромовых квасцов в качестве сшивающего агента и воду. Однако этот состав недостаточно эффективен при низких концентрациях полимера (менее 0,1 %) и вследствие активной адсорбции катионахрома на породе при высокой концентрации полимера, приводящей к снижению прочности сшитого полимера.

Цель изобретения — улучшение реологических свойств состава.

Указанная цель достигается тем, что состав для регулирования разработки нефтяных месторождений, содержащий

1731942 полиакриламид, хромовые квасцы и воду, дополнительно содержит бентонитовую глину при следующем соотношении компонентов, мас.

Полиакриламид 0,05-0,5

Хромовые квасцы 0,005-0,05

Бентонитовая глина 1-5

Вода Остальное

При этом способ приготовления состава заключается в том, что в воду при механическом перемешивании последовательно вводят бентонитовую глину, после ее набухания — порошкообразный полиакриламид и после его растворения — водный раствор хромовых квасцов при массовом соотношении глины и полимера не более 25.

В известном составе для регулирования разработки месторождений в качестве сшивающего агента, обеспечивающего прочность полиакриламидного геля, используют катион трехвалентного хрома, который активно адсорбируется на породе, в результате чего прочность образующегося сшитого полимера невысока. Увеличение же содержания катиона-хрома в составе-прототипе для компенсации адсорбированного количества его на породе невозможно, поскольку непосредственно при смешивании компонентов состава образуется вязкий гель, которых нельзя закачать в пласт. В данном составе в качестве сшивающего агента дополнительно используют бентонитовую глину, которая сшивает полиакриламид за счет водородных связей между акриламидным звеном молекулы полиакриламида и незаряженной поверхностью глины и совместно со сшивкой молекул полиакриламида катионом хрома через карбоксильные звенья ее обеспечивает образование прочного полиакриламидного геля.

Однако данные составы, фильтрующиеся в пористой среде, получаются по определенному способу. Известен способ приготовления смеси бентонитовой глины с полиакриламидом путем введения в водную дисперсию бентонитовой глины предварительно приготовленного водного раствора полиакриламида.

При приготовлении данного состава этим способом образуются кинетически и агрегативно неустойчивые (расслаивающиеся) дисперсии глины в полимере за счет флокуляции частиц глины молекулами полимера, находящимися в его растворе, С целью получения однородного агрегативно и кинетически устойчивого состава его приготавливают путем диспергирования бентонитовой глины в воде при механическом перемешивании, а после ее набухания вводят порошкообразный полиакриламид при массовом соотношении глины и полимера не более 25 и после его растворения — водный раствор хромовых квасцов. При таком способе приготовления состава набухшие в

5 воде частички глины после введения в их дисперсию сухого полиакриламида прилипают за счет вышеуказанной водородной связи к набухающей частичке полимера и по мере набухания последней поглощаются

10 ею. При этом на поверхности частички глины образуется гелевый полимерный слой, предупреждающий их слипание (флокуляцию), т.е. достигается агрегативная устойчивость частичек глины в такой дисперсии и, 15 как следствие, кинетическая устойчивость ее(отсутствие расслоения), Однако при массовом соотношении глины и полиакриламида более 25 наблюдается кинетическая неустойчивость дисперсии глины (расслое20 ние), Это объясняется тем, что в этом случае не хватает полимера для покрытия всей поверхности частички глины устойчивым гелевым полимерным слоем, в результате чего отдельные частицы глины слипаются в ассо25 циаты (флокулы, которые образуются при смешивании суспензии глины с водным раствором того же полимера), т.е, наблюдается агрегативная неустойчивость дисперсии глины в воде и, как следствие, седимента30 ция флокул глины из дисперсии — кинетическая неустойчивость ее.

Последующее введение водного раствора хромовых квасцов в приготовленную таким образом дисперсию глины в водном

35 растворе полиакриламида обеспечивает преимущественное взаимодействие катиона хрома с молекулой полиакриламида, а не с алюмосиликатной анионной группой набухшей частички глины, поскольку послед40 няя "бронирована" гелевым полиакриламидным слоем, не позволяющим катиону хрома подходить к аниону частички глины. В результате такой последовательности введения хромовых

45 квасцов образуется устойчивый состав и после реакции компонентов его — прочная гелевая глинополимерсодержащая структура при оптимальном расходе квасцов, Если же вводить водный раствор хромовых квасцов

50 в дисперсию глины в растворе полиакриламида, приготовленную известным способом (смешением водной дисперсии глины с водным раствором полимера), то за счет отсутствия гелевого полимерного слоя на

55 поверхности частички глины катион хрома имеет доступ как к алюмосиликатному аниону набухшей глины, так и к карбоксильной группе полиакриламида. В результате катион хрома реагирует с обеими отрицательно заряженными группами, не обеспечивая оп1731942 тимальной сшивки молекул полимера в растворе. Это приводит к ускорению флокуляции частичек глины и их седиментации.

Введение же в известную суспензию большего количества катиона хрома приводит к быстрой сшивке всех компонентов состава с образованием нетекучего геля.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1. Устойчивость дисперсии глины в водном растворе полиакриламида и хромовых квасцов, приготовленной по данному и известному способам, оценивают по следующей методике.

B химический стакан емкостью 1000 мл наливают 800 мл воды, затем при перемешивании механической мешалкой постепенно вводят требуемое количество бентонитовой глины и перемешивают ее дисперсию 4 ч для набухания частичек глины. После этого дисперсию глины в воде разливают по 200 мл в химические стаканы объемом 500 мл с механической мешалкой и вводят при перемешивании требуемое количество порош кообразного полиакриламида мол, массы 16 млн и степенью гидролиза 15 (по данному способу) или

0,3%-н ый раствор его (по известному способу), После двухчасового перемешивания дисперсии для растворения полимера вводят требуемое количество 1 -ного водного раствора хромокалиевых квасцов (ХКК) или хромонатриевые квасцы, содержащиеся в отходах производства душистых веществ около 60% ХНК, и перемешивают 15 мин.

Дисперсии глины оставляют на хранение в покое на 24 ч, после чего оценивают их устойчивость. Устойчивыми считаются те дисперсии, которые не расслаиваются в течение суток.

B таблице приведены составы и их устойчивость, Из приведенных данных видим, что дисперсия глины в водном растворе полиакриламида и хромовых квасцов, приготовленная по данному способу (с использованием порошка ПАА), устойчива при массовом соотношении глины и полимера не более 25 (ср. составы 2-4 с 5), тогда как эти же составы с соотношением

Сгя/Спдд, равным 25 и менее, приготовленн ые известным способом (с испол ьзованием раствора ПАА), неустойчивы расслаиваются при хранении (ср. состав 5 с составами 6 и 7).

Таким образом, данный способ приготовления дисперсии глины в водном растворе полиакриламида и хромовых квасцов существенно отличается от известного.

Пример 2, Приготовленные составы испытывают на эффективность создания сопротивления движению воды в пористо среде в сравнении с составом-прототипом v контрол ьн ы ми соста вами (неустойчивые дисперсии глины в водном растворе пол5 имера и хромовых квасцов и устойчивые дисперсии ее в водном растворе полимера без хромовых квасцов). Эффективность их оценивают по фильтрационным и реологическим свойствам в пористой среде по сле10 дующей методике.

Модель пласта (керн) длиной 17,3 см и диаметром 2,5 см, представленную кварцевыми песком проницаемостью по воде в средней точке модели 19-102 мкм, насыща2

15 ют под вакуумом - водой с суммарным содержанием солей 12,7о . Затем в керн закачивают с помощью датчика постоянного расхода полтора объема пор керна исследуемого состава, фиксируя давление

20 на входе и в средней точке модели. По давлению в средней точке модели рассчитывают фактор сопротивления по составу (Rzp).

После суточной выдержки состава в керне прокачивают семь объемов пор керна воды

25 с суммарным содержанием солей 0,034% и по давлению в средней точке керна рассчитывают остаточный фактор сопротивления по воде (Всо т)

Фильтрационные и реологические свой30 ства состава тем лучше, чем больше R ð и

Roc ср °

Составы и их фильтрационные и реологические свойства приведены в таблице, Причем составы-прототипы готовят из тех же полиакриламида и хромовых квасцов, что и данные составы.

Из таблицы видно, что предлагаемые составы по своим фильтрационным и реологическим свойствам значительно превосходят составы-прототипы (ср, состав 2 с 12,3 с

11 и 4 с 13) и контрольные составы. не содержащие хромовых квасцов и приготовленные по предлагаемому способу (ср.

45 состав 2 с 9,3 с 8 и 4 с 10).

При этом предлагаемые составы показали эти результаты при приготовлении их по данному способу, тогда как контрольные составы с тем же содержанием полимера, но приготовленные по известному способу (введение водного раствора ПАА в водную дисперсию глины) плохо фильтровались в керн за счет отфильтровывания флокул глины на торце модели, а через керн фильтровался в основном водный раствор полимера, частично сшитый катионом хрома, поскольку наблюдались Rcp u Rcp выше единицы (ср, состав 3 с 6 и 7), Однако соста- вы, приготовленные по данному способу, но с Сгл/CllAA более 25, так же плохо фильтро1731942. Устойчивость глинистых дисперсий в водном растворе полиакриламида (ПАА) и хромовых квасцов (ХК) в эависимости от спбсоба приготовления, ечпьтряциомные и реопогические свойства предлагаеных н контрольных составов и составов-прототипов в пористой среде ост

Кср, мкм

Состав

v состава пос" ле 24 ч

С га

Села

Способ приготовления

Содераание конпонентов в составе, мас.8

Составы

99,472

98,945

97.385

94,45

96,885

97,385

98,885

97,40 38,95

91,50

99,885

99,945

99,450

1,5 1,0

12,3 238

980 3025

3260 2!630

4,3 25,4

9,3 84,3

6 2 43,2

7 167

2,5 68

1640 9100

В,б 36

2,5 1,5

21,4 62

Веустс йч

Устойчив

Предлагаем. 19

0,003

0,005

0,015

0,05

0,015

0,015

0,015

0,5

0,025

0,05

ХКК

1 Данный

3

II

5

6 Иэвестный

7 II

8 Контрольный

II

11

12

26

1,0

49 ь

ХКК

2,5

0,1

102

ХНК

5,0

0,5

Контрольн. 44

Неустойч.

О,I

3,0

ХКК

ХКК

2,5

О,\

0,1 о ч

10

XKK

1,0

Устойчив

2,5

0,1

0,05

61 н

1,0

98

8,0

0,5

0,1

0,05

0,5

Прототип 65

0,015

0,005

0,05

ХКК н

22

ХКК

ХНК ч вались через керн, как и составы, приготовленные по известному способу (ср. состав 3 с 5,7и 8).

Из приведенных данных также видно, что данный состав с содержанием глины менее 1%, полиакриламида менее 0,05% и хромовых квасцов менее 0,005 показал неудовлетворительные реологические свойства (cp. составы 1 и 2), поэтому за нижний предел содержания этих компонентов в составе приняты указанные величины. За верхний предел содержания полимера, глины и хромовых квасцов приняты соответственно

0,5; 5 и 0,05%, поскольку выше этих величин получаются очень вязкие составы, которые нельзя закачать в керн.

Таким образом, данные составы, приготовленные по данному способу, существенно эффективнее известных.

Технология применения составов проста и заключается в закачке их в пласт до снижения приемистости скважины на 20—

50%, продавке состава из ствола скважины в пласт водой, выдержки в пласте в течение

16-24 ч и пуска скважины в эксплуатацию для нефтяных скважин или закачки воды для нагнетательных скважин.

Применение предлагаемых составов для регулирования разработки нефтяных месторождений и изоляции притока воды в скважины приведет к увеличению добычи нефти (с одновременным уменьшением добычи воды).

Формула изобретения

1. Состав для регулирования разработки нефтяных месторождений, включающий полиакриламид, хромовые квасцы. и воду, отличающийся тем, что, с целью

10 улучшения реологических свойств состава, он дополнительно содержит бентонитовую глину при следующем соотношении KQMilQнентов, мас. :

Полиакриламид 0,05-0,5

15 Хромовые квасцы 0,005-0,05

Бентонитовая глина 1-5

Вода Остальное, 2. Способ приготовления состава для регулирования разработки нефтяных место20 рождений путем введения в воду глины и полиакриламида отличающийся тем, что, с целью улучшения реалогических свойств состава в воду при механическом перемешивании последовательно вводят

25 бентонитовую глину, после ее набуханйя— порошкообразный г(олиакриламид и после его растворения — водный раствор хромовых квасцов при весовом соотношении глины к полимеру не более 25.