Раствор для стабилизации глинистых пластов

 

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, а именно к стабилизации глинистых пластов с помощью растворов. С целью сохранения проница тельности пласта, используют в качестве катионного полимера соль четвертичного аммония, полученного реакций диметилзминопропиламиьа с сополимером ангидрида малеиновой кислоты и стирола или метилвинмлового эфира или додецилена с мол. м. сополимера 110 - 2000 в количестве 0,5 - 5,0% от массы раствора. 2 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ (21) 4356304/03 (86) РСТ/FH 87/00502 (15,12:87) (22) 15.08,88 (31) 86/17672 (32) 17,12.86 (33) FR (46) 15.08.92. 6enМЗО (71) Сека СА (FR) (72) Жиль Менье, Жан-Пьер Зюндель и Доменик Плее (FR) (56) Европейский патент ч 92340 кл. Е 21 В

43/22, 1980.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, а именно к стабилизации глинистых пластов с помощью растворов.

Подземные залежи природных углеводородов часто включают глинистые породы, В процессе бурения и эксплуатации этих месторождения глина входит в контакт с водой. Однако контакт с водой пагубно влияет на стабильность и проницаемость глинистых пород.

С одной стороны некоторые мелкие частицы глины перемещаются л закупоривают капилляры месторождения, которые, однако, позволяют осуществлять эксплуатацию месторождения, а с другой стороны, некоторые глины, обычно из группы смектитов, набухают при контакте с водой.

Вследствие перемещения и набухания глин стенки месторождения теряют своЮ проницаемость и свою стабильность. Добыча углеводородов нарушается и механиче= ские характеристики породы могут быть ухудшен ы.

„,. Ы„„1755709 АЗ (s>)s С 09К7/02 Е 21 В 43/22 (54) РАСТВОР ДЛЯ СТАБИЛИЗАЦИИ ГЛИНИСТЫХ ПЛАСТОВ (57) Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, а именно к стабилизации глинистых пластов с помощью растворов. С целью сохранения проницательности пласта, используют в качестве катионного полимера соль четвертичного аммония, полученного реакций диметиламинопропиламина с сополимером ангидрида малеиновой кислоты и стирала или метилвинллового эфира или додецилена с мол, м, сополимера 110 — 2000 в количестве

0,5 — 5,0% от массы раствора. 2 табл.

Указанные явления проявляются в непосредственной близости от стенки скважин во время»операций бурения, Но они наблюдаются также на глубине месторождения во время его эксплуатации так называемым методом улучшенной рекуперации, связанным с нагнетанием водной фазы (нагнетание воды, основных растворов, растворов поверхностно-активных веществ, микроэмульсий или растворов полимеров).

Цель изобретения — сохранение проницаемости пласта, Цель достигается за счет использования в качестве соли катионного полиМВра соли четвертичного аммония, полученного реакцией диметиламинопропиламина с сополимером ангидрида малеиновой кислоты и стирола или метилвинилового эфира или додецилена с мол.м. сополимера 1100 — 2000 в количестве 0,5 — 5,0 мас.% от массы раствора, Получение катионного соединения согласно изобретению включает три стадии:

1755709 сополимеризацию, реакцию с полианином и, наконец, кватернизацию.

Сополимер может быть. получен классическими методами полимеризации радикальным путем. Предпочтительным способом является полимеризация в растворе в присутствии радикального инициатора. Из радикальных инициаторов обычно используют пероксиды или пероксикарбснаты.

Растворитель должен быть совместим с используемым инициатором. Из этих растворителей можно указать ароматические растворители. такие, как кумол, rI-кумол, ксилол, толуол, или углеводородные фракции ароматического характера. Пригодны также такие кетоны, как, например, метилацетилкетон.

Реакцию сополимеризации осуществляют путем непрерывного или периодического добавления радикального инициатора в раствор сомономерсв при температуре 30

3000C.

Время сополимеризации зависит от природы используемых мономеров и инициаторов. Обычно оно составляет 2 — 6 ч. Образовавшийся сопслимер с "àæäàåòñÿ. Его среднечисловая мол,м. составляет 600—

100000, предпочтительно 600 — 20ООО (измерено тснометрией или гель-проникающей хроматографией).

Для реакции с полиамином полимер снова растворяют в используемых для полимера и полиамина растворителях. Обычно речь идет об ароматическом растворителе.

Обычно используют тот же самый растворитель, что и для сополимеризации.

Полиамин добавляют к раствору сопслимера либо за один раз в начале реакции, либо постепенно в процессе реакции. Мол ярнсе содержание соответствует количеству альфа-бета-дикарбонсвсго соединения, ..используемого во время получения сопслимера. Это количество может составлять, например, 0,9 — 1,1 моль олиамина на альфа-бета-дикарбоксильное соединение.

Температура реакции может изменяться в очень широких пределах, обычно она составляет 100 — 800 С, предпочтительно

100 — 200 С.

При этих температурах непрерывно удаляется реакционная вода.

Продолжительность реакции составляет 1 — 10 ч, причем обычно достаточной является длительность порядка 3 ч.

Образование имидной функции подтверждают с помощью ИК-спектроскопии по исчезновению полос ангидридной функции при 1780 и 1855 см и появлению полос имидной функции при 1700 и 1770 см .

Реакция кватернизации может осуществляться известными способами. Рекомендуется использовать растворители, указанные выше, следовательно, нет необходимости выделять полученный в предыдущей стадии имид сополимера, Кватернизация протекает с удовлетворительной скоростью даже при комнатной температуре„достаточно охладить предыдущий раствор перед введением алкилгалогенида или диалкилсульфата, При комнатной температуре время реакции может изменяться от нескольких минут до нескольких часов в зависимости ст соотношения обеих саста "ляющих,Обычно используют 0,5 — 1,5 моль реагента кватернизации на моль полиамина, Кватернизацию осуществля ют с эффективностью 30-100% (часто 50 — 100%) в зависимости от рабочих условий (измеренс по ЯМР), Кватерниэованный сополимер осаждается пс мере своего образования. Его выделяют путем стфильтрсвывания, Для стабилизации глинистых образований в них нагнетают раствори катиснных сополимерсв. Обычно эта обработка осуществляется до того, как образование вступит в контакт посторонней водой. Однако можно повторить несколько раз операцию стабилизации путем нагнетания новых растворов..

Используемыми растворителями сбычHQ являются спирты или смеси pBcTBopNTeлей на основе спиртов, Предпочтительно испольэовать водные растворы.

Концентрацию этих растворов, а также объем и расход нагнетаемой жидкости определяют в зависимости от характеристик формации, учитывается содержание глины в породе и мелких минералов, а также природа этих глин и минералов

Обычно испольэуют растворы, концентрация которых изменяется от 0.1 дс 10 вес.%, предпочтительно от 0,5 до 5%.

Эффективность ссполимерсв в стабилизации глин оценивается путем сравнения проницаемости пород до и после обработки раствором сспслимера.

Этот параметр выражает реакциснноспособность мелкой фракции и степень обратимости происходящих в породе процессов, которым она подвергается (главным образом набухание), и дисперсия глин.

Следующие примеры иллюстрируют изобретение., однако, не orраничивают объема его охраны.

Пример 1. В 425 г ксилола добавляют

32,5 г стирола, 32,5 г малеиновсго ангидрида и 3,25 r трет-додецилмеркаптана. Температуру реактора повышают до 80 С и добавляют 3,25 г перекиси бензоила. Реак1755709 тор выдерживают при 80 С в течение 4 ч, Продукт отфильтровывают, затем высушивают;

Выход полученного полимера близок к

100%, Среднечисловая мол,м., измЕренная с помощью осмометрии, составляет 1320.

К 255 г ксилола добавляют 45 г полученного сополимера стирола с малеийовйм ангидридом. Кроме того, включают Я;95 г диметиламинопропиламина. Температуру реактора доводят до 140 С и выдерживают при ней 5 ч. Удаляют реакционную- воду. получаемую в результате образоваййя имида.

Затем добавляют 18,9 г диметилсульфата и продолжают реакцию при комнатной температуре. Кватернизованный полимер осаждается. его отфильтровывают, затеМ высушивают, Эффективность кватерниэации 98%.

Пример 2; Стирол (32.5 r) заменяют на метилвиниловый эфир (33,5 г). Полученный выход составляет 95% для сополимера малеинового ангидрида с метилвиниловым эфиром. Мол.м. этого сополимера 1100. Эффективность кватерниэации 95%.

Пример 3, Стирол (32,5 г) заменяют йа додецилен (32,5 г). Полученный-"выход составляет 93% для сополимера додецилена с малеиновым ангидридом, Мол.м. того сополимера 2000, Эффективность "кватерниэации равна 90%.

Пример 4. Согласно патенту США

4366074 готовят катион ный полимер формулы

СН, I сн -с се ос ., щ, О-сн -сн-сн -м — ме и сН, Ме

Пример 5. Измерение при постоянном дебите потери давления в образце породы до и после обработки его раствором сополимеры позволяет оценивать изменение проницаемости вследствие обработки.

Образцы пород вставляют камеру типа

НА SSLER, затем дренируют поочередно сначала в одном, а затем в обратйом направлении стандартной водой и раствором испытуемого сополимера, Последовательность операций:

1. Образец пропитывают под вакуумом стандартной водой. Измеряемая проницаемость = K R.

2. Дренаж рассолом NaCt при концентрации 30 г/л вплоть до стабилизации давления.

5 "- 3, Дренаж в обратНом направлении растибром сополимера в количестве," в 5 раз меньшем объема пор.

4. Дренаж с помощью стандартной воды

10 такой, как в пункте 1 до стабилизации давления, Измеряемая проницаемость = Kp.

Эффективнбсть сОполимерОв как стабилизаторов выражается отношением двух проницаемостей — К /K R.

15 Стандартная вода представляет собой проточную воду, Сополимеры находятся в водном растворе. Используемйе жидкости деаэрируют азотом и фильтруют через сито

0,22 pm для того, чтобы избежать послед20 ствии явлений коррозии и забивания пор в

-процессе эксйериментов. При необходимости используют бактерицид для устранения развития бактерий.

B табл.1 и 2 приведены результаты опы25 тов дренирования с песчаником Вогезов и песчаником Гвинейского залива, Сравнение результатов, полученных с катион н ым гомополиме ром (сравнител ьн ы и пример 4), показывает превосходство сопо30 лимеров (примеры 1- 3) согласно изобретению.

Результаты испытайий.

Песчаник Вогезов, Речь идет о глинистом песчанике, мийералогический состав

35 которого следующий, оь: кварц 69; ортоклаэ

15; слюда+глины 16.

Глины на 1/3 состоят из хлоритов и на

2/3 — из иллитов.

Все породы диагенетически молодые и

40 очень чувствительны к изучаемым явлениям.

Песчаник Гвинейского залива. Речь идет о глинистом песчанике; содержащем около 10% мелких частиц (каолинит+каль45 цит+сидерит), Формула и зоб ретен и я

Раствор для стабилизации глинистых

: пластов на основе водного раствора соли

50 катионного полимера, отличающийся тем, что, с целью сохранения проницаемости пласта, в качестве соли катионного полимера он содержит соль четвертичного аммония, полученного взаимодействием

55 диметиламинопропиламина с сополимером

: ангидрида малеиновой кислоты и стирола, или метилвинилового эфира, или додециле: на с мол.м. сополимера 1100 — 2000 в количестве 0.5 — 5,0 % от массы раствора.

1755709

Таблица1

Таблица2

Ко

5

О

5

Составитель Т,Фокина

Техред М,Моргентал

Редактор А.Маковская

Корректор Н.Бучок

Заказ 2900 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