Состав для изоляции водопритока в скважину

 

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности. Состав для изоляции водопритока в скважину содержит 0,0050 - 1,000% полиакриламида с мол. м. от 5 х Ю6 до 18 хЮ6 усл. ед. со степенью гидролиза 5 - 30%, 0,00017 - 0,40000% хромата или бихромата одновалентного катиона , 0,0025 - 0,2000 неорганической кислоты, 0,0040 - 0,5000% неионогенного ПАВ - оксиэтилированные моноалкилфенолы на основе тримеров пропилена или блок-сополимеры окисей этилена и пропилена на основе диамина или диола (неонолы АФ-6, АФд-12, СНО-ЗБ, проксамии и проксанол) и вода - остальное. В водный раствор полиакриламида вводят кислотный раствор хроматов и неирногенного ПАВ. Компоненты состава перемешивают. К. характеристика состава. Через 1 -2 сут модуль упругости 16 н/м2, предел прочности 109 н/м% СФ 120. 1 табл. со с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)ю Е 21 В 33/138

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

0 ,Ы 0с, Ы ч

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4859310/03 (22) 13.08.90 (46) 23.09.92. Бюл. № 35 (71) Государственный институт по проектированию и исследовательским работам в нефтяной промышленности "Гипровостокнефть" (72) В. П. Городнов, А, Ю. Рыскин, Л. lVI; Козурица, М. В. Павлов, А. Д. Макуров и Д. Ю. Крянев (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1596090, кл, Е 21 В 43/32, 1990, Авторское свидетельство СССР

N . 1559114, кл. Е 21 В 33/138, 1990, Авторское свидетельство СССР

N. 1624133, кл. Е 21 В 43/22, 1990, (54) СОСТАВ ДЛЯ ИЗОЛЯЦИИ ВОДОПРИТОКА В СКВАЖИНУ (57) Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, Состав для изоляИзобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к составам для изоляции водопритока в нефтяные скважины и регулирования профиля приемистости нагнетательных скважин.

Известны водоизолирующие составы, содержащие полиакриламид (ППА), поверхностно-активное вещество (ПАВ), хромсодержащее вещество (хромкалиевые квасцы или конденсированную хромсодержащую сульфит-спиртовую барду), диссоциирующее в воде с образованием катиона-хрома, и воду. Однако недостатком этих составов является то, что катион-хрома, находящийся в водном растворе состава, активно адсорбируется на породе пласта, что снижает степень сшивки молекул полиакриламида и, „„Sly „„1763637 А1 ции водопритока в скважину содержит

0,0050 — 1,000% полиакриламида с мол, м, от 5 х 10 до 18 х10 усл. ед. со степенью гидролиза 5 — 30;6, 0,00017 — 0,40000ф хромата или бихромата одновалентного катиона, 0,0025- 0,2000 неорганической кислоты, 0,0040 — 0,5000 Д неионогенного ПА — оксиэтилированные моноалкилфенолы на основе тримеров пропилена или блок-сополимеры окисей этилена и пропилена на основе диамина или диола (неонолы

АФ-6, АФ9-12, СНО-ЗБ, проксамин и проксанол) и вода — остальное, В водный раствор полиакриламида вводят кислотный раствор хроматов и неионогенного ПАВ.

Компоненты состава перемешивают. К. характеристика состава. Через 1 — 2 сут модуль упругости 16 н/м, предел прочности 109 н/м, СФ 120, 1 табл, следовательно, прочность или изолирующие свойства геля, образующегося в пласте, Кроме того. эти составы не хранятся долго, так как период гелеобразования их составляет 16 — 48 ч.

Известен состав, содержащий полиакриламид, хроматы одновалентного катиона и алифатические или ароматическ,е спирты, используемые в качестве восстановителя хроматов до катиона-хрома при рН 1 — 3, регулируемого добавлением соляной или серной кислот и воду. Эти составы хранятся сколько угодно долго, не образуя геля, и только при закачке в пласт при повышении рН выше 5 за счет нейтрализации клслоты в пласте образуегся гель, Недостатком этого состава является то, что в случае использования спиртов в кзчестве восстановителя

1763637 хромата в катион-хрома сшивка полимера трехвалентным хромом в присутствии дикарбоновых кислот, образующихся при окислении спиртов хроматами, проходит малоэффективно с образованием непроч- 5 ной сшитой полимерной структуры, так как дикарбоновые кислоты не участвуют в сшивке ПАА катионом хрома.

Цель изобретения — улучшение изолирующих свойств состава за счет увеличения 10

его структурной прочности, модуля упругости и скрин-фактора.

Указанная цель достигается тем, что состав для изоляции водопритока в скважину, включающий полиакриламид, хромат или 15 бихромат одновалентного катиона, восстановитель, неорганическую кислоту и воду, согласно изобретения содержит полиакриламид с мол. м. 5 х 10 — 18х 10 усл, ед, со стейенью гидролиза от 5 до 30%, а в качестве 20 восстановителя — неионогенное поверхностно-активное вещество — оксиэтилированные моноалкилфенолы на основе тримеров пропилена или блок-сопблимеры окисей этилена и пропилена на основе диамина или диола 25 при следующем соотношении компонентов, мас %

Полиакриламид с мол.м.от5х10 до18х10 со степенью гидролиза 30 от 5 до 30% 0,0050 — 1,000

Хромат или бихромат одйовалентного катиона 0,00017 — 0,04000

Неорганическая кисло- 35 та 0,0025 — 0,2000

Неионогенное ПАВ-оксиэтилированные моноалкилфенолы на основе тримеров пропилена или 40 блок-сополимеры окисей этилена и пропилена на осйове диамина или диола 0,0040 — 0,5000

Вода Остальное 45

В качестве неорганической кислоты используют соляную или серную кислоту, В составе-прототипе для получения сшивателя-трехвалентного хрома их хроматов используют в качестве восстановителя 50 водорастворимые алифатические или ароматические спирты, При этом в образовании сшитого полимера участвуют катион-хрома и низкомолекулярная дикарбоновая кислота, например щавелевая, об- 55 разующаяся при окислении этилового спирта бихроматом одновалентного катиона, Однако прочность или йзолирующие свойства образующегося в этом составе сшитого полимера невысокие за счет диссоциации соли (связи) хрома с карбоксильными группами дикарбоновых кислот. В предлагаемом составе в качестве восстановителя используют неионогенные

ПАВ, которые окисляются бихроматом при рН 1 — 3 по следующему уравнению реакции на примере оксиэтилированного нонилфенола, бихромата калия и соляной кислоты;

ЗСНз(СН2)8 C6H4(OC2H4)n ОН + 5К2Сг207

+ 4ОНС1-+3 НООС(СН2)6 С6Н4(ОС2Н4)п-1

ОСН2СООН + 10СгС!з+ 10KCI + 26Н20

В результате реакции образуются смешанного (анионно-неионного) типа ПАВ и трехвалентный хром, которые сшивают молекулы полимера, например гидролизованного полиакриламида, при повышении рН выше 3 с образованием пространственной стеки, в которой связь катиона хрома с карбоксильной группой смешанного типа ПАВ в отличие от состава-прототипа мало диссоциирует, что обеспечивает улучшение прочности образующегося геля по сравнению с прочностью геля состава — прототипа, Кроме того, прочность геля и, следовательно, изолирующие свойства данного состава дополнительно усиливаются за счет взаимодействия амидной группы полиакриламида с неподеленной парой электрона кислорода оксиэтиленовой группы смешанного типа

ПАВ. Такое взаимодействие в составе — прототипа отсутствует, В отличие от составованалогов, содержащих также ПАВ, как и данный состав, в последнем НПАВ, окисленный хроматом до дикарбоксильного

Н ПАВ, участвует в сшивке полиакриламида катионом-хрома за счет образования малодиссоциируемой прочной связи карбоксильной группы НПАВ с катионом хрома и

ПАА при ион-ионном взаимодействии их. В составах-аналогах полиак риламид сшивается только катионом хрома, а молекулы ПАВ, не участвуя в сшивке ПАА, модифицируют сшитый полимер малопрочной связью диполь-дипольного взаимодействия для анионных ПАВ или взаимодействием амидной группы полиакриламида с неподеленной парой электрона кислорода оксиэтиленпвой группы неионогенного ПАВ.

В результате составы-аналоги имеют менее прочную сшитую структуру полимера, чем данные составы. Для приготовления данного состава используют 0,005 — 1,0 водные растворы полимера с мол. м. 5 х 10 — 18 х 10 с содержанием карбоксильных

6 групп 5 — 30%, 1 — 2% воднокислотные растворы xpoMGTB одновалентного катиона с неионогенным ПАВ в количестве, достаточном для восстановления шестивалентного хрома до трехвалентного, имеющий рН 0,5 — 1,5. Оба раствора смешивают в требуемом

1763637 изолировать поступление воды в скважину или регулировать разработку нефтяного месторождения методом заводнения.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Для приготовления составов берут в качестве полимера полиакриламид мол. м. 18 млн и степенью гидролиза 14% (П-1) мол. м. 2

5 млн и степенью гидролиза 30% (П-2) и мол. м, 10 млн и степенью гидролиза 5% (П-3). В. качестве хроматов — бихромат натрия (БХН) и калия (БХК), в качестве неионогенного

ПА — неоноль! АФ-6, АФэ-12, СНО-ЗБ, про- 3 ксамин 385 и проксанол 305 (блоксополимеры окисей этилена и пропилена на этилен-диамине — диамине и этиленгликоле-диоле, соответственно), Из этих компонентов готовят 0,001 — 1,0%-ный водный 3 раствор полимера, 1%-ный раствор хроматов и 25% НПАВ в соляно- или сернокислотном водном растворе. Перед исследованием составов в водный раствор полимера вводят кислотный раствор хрОма- 4 тов и НПАВ при перемешивании. Получают исследуемые составы с рН 1 — 3 и после их нейтрализации до рН 7 10%-ным раствором карбоната натрия оценивают изолирующие свойства их по структурной прочности, мо- 4 дулю упругости и скрин-фактору после выдержки их в течение 1 — 2 сут, Составы по прототипу готовят также, но без НПАВ, а с этиловым спиртом в качестве восстановителя, При этом при приготовлении кислотной 5 смеси спирта с хроматом спирт добавляется в том же эквимолекулярном количестве как и в случае смеси НПАВ с хроматом.

Состав-аналог готовят путем растворения в растворе ПАА неонола АФ-12, а затем 5 в этот раствор вводят 1%-ный водный раствор хромкалиевых квасцов (XKK) до получения требуемого содержания ХКК для сравнения с данным составом. Прочность приготовленных составов определяют на соотношении, рН полученного состава при этом составляет 1 — 3. Приготовленный состав хранится сколько угодно долго, не сшиваясь. Однако при закачке состава в нефтяной пласт при повышении рН выше 3 за счет реакции кислоты с породой и смешения с пластовыми жидкостями, происходит сшивка полимера и анионно-неионогенного

ПАВ трехвалентным хромом с образовани ем вязкоупругого геля или сшитой структуры поверхностно-активного полимера.

Последний блокирует пористую среду, в которой он образовался, от проникновения через нее закачиваемой или извлекаемой из пласта воды, изменяя направление закачиваемой воды в слабораэрабатываемые нефтенасыщенные зоны, т. е. позволяет приборе "Реогель-001" с измерительным узлом типа коаксиальных цилиндров-с вращением внешнего цилиндра под действием приложенной нагрузки. Приложенное на5 пряжение, соответствующее максимальному углу закручивания, рассматривается как предел прочности (Рк) структуры геля. Сшитую систему получают непосредственно в измерительном узле прибора, чтобы избежать

10 разрушения сшитой структуры при aarpyýêå его в узел. Из полученной кривой зависимости напряжение-деформация определяют модульь упругости (6), соответствующий тан генсу угла наклона начального, прямолинейного

15 участка кривой зависимости напряжение-деформация. Для оценки изолирующих свойств составов с низкой концентрацией полимера определяют скрин-фактор (СФ) их на сетча- том скрин-вискозиметре по отношению вре20 мени истечения 50 мл испытываемого состава из скрин-вискозиметра к времени истечения того же объема растворителя, Чем больше скрин-фактор, тем выше изолирующие свойства испытанных составов, Изолирующие

5 свойства составов-прототипов, составованалогов и данных составов приведены в таблице.

Иэ таблицы видно, что прочность структуры, модуль упругости и скрин-фактор данных

0 составов выше, чем у составов-прототипов (ср. составы 1 и 2 с 3, 4, 6 с 7, 13 с 16 и 14 с 17) и составов-аналогов (ср. составы 1 с 12 и 14 с

20). Однако данные составы с содержанием полимера ниже 0,005, хромата ниже 0,00017, 5 НПАВ ниже 0,004 и кислоты ниже 0,0025 мас,% проявляют невысокие технологические свойства, которые сопоставимы со свойствами состава по прототипу (cp. составы 15 и 18). Таким образом, нижним пределом со0 держания ингредиентов в данном составе является для полимера 0,005, хроматов 0,00017, НПАВ 0,004 и кислоты 0,0025 мас.%, за верхний предел содержания компонентов в заявляемом составе принимаем, исходя из

5 технико-экономических соображений (высокой стоимости состава и большого расхода компонентов) для полимера 1,0, хроматов

0,04, НПАВ 0,5 и кислоты 0,2 мас.%.

Технология применения составов про0 ста и заключается в закачке их в пласт до снижения приемистости скважины на 20—

50%, продавка состава из ствола скважины в пласт водой, выдержке в пласте в течейие

16 — 24 ч и пуска скважины в эксплуатацию

5 для нефтяных скважин или закачки воды для нагнетательных скважин. Использование изобретения позволит повысить качество изоляционных работ по ограничению водопритока в нефтяные скважины и может быть применено для регулирования разработки

1763637 месторождений при заводнении, что приведет к увеличению добычи нефти (с одновременным уменьшением добычи воды) на каждую скважина-операцию.

15

0,004 — 0,500; остальное.

Составы для изоляции водояритока и их изолируоцие свойства (С P > С,Р) GI н/мз

Наименование состава

Содержание компонентов в составе, мас. а

II состава

Время выдержки состава, СУТ

Ра, и/мз

Вода

НПАО или спирт Соляная жифр к-во кисло" та

Полимер Хроматы

1 ) аифр к-во вифр к-во

2

4 5

7

9

0,15 99,300

О ° 15 99,300

0,2 99.478

0 2 99,478

0,15 99,10

0,15 98.57

0,2 98,748

0,15 99,30

0,15 99,30.

0 ° 15 99,30 I 8,7

109,2

14,0

3l 2

16,8

81 2

24,1

27,3

15,1

27,З

0,24

0,24

0,012

0,012

0,24

0,24

0,012

О ° 24

О ° 24

0,24

П-1

П-1

1 2,9

5 ..,17,5, 1 0,7

5 4,3

1 1,6

1 12,4

1 3,6

1 4,1

1 2,3

3,7

БХП

8XII

0,3

0,3

0,3

0,3

0,5

1,0

1,0

0,3

0,3

0,3

Заявленный

ll

Прототип !!

Заявленный

l l»

О, 01

0,01

0,01

0,01

0,01

0,04

0,04

0,01

0,01

0,01

ll ! I»

«II»

«I!»

БХК

«!!

«II»

»!!»

f1 pO TO T Nll

Заявлеыный

П-3

П- I

БХК! БХК

«I I

»!!»

«!!»

I °

«I I

0,24 О!15 99,30

lI»

1 32 211

0,3

0,05

0,01

О, 005

0,001

0,01

0,005

0,001

0,3

0,005

12

13

14

16

17

18

19

«!!»

«!!»!!

ll

Заявленный

II

Прототип

ll

«!!

Анатвг

«!!»

0,04

0,008

0,004

0,0008

0,0004

0,0002

0,00004

0,24

0,008

1 16

1

1

1

1 0,5

0,025 99 ° 9193

0,005 99,9767

О!0025 99,9883

О!0005 99,9987

0,0065 99,9823

0,0033 99 9913

О, 00065 99. 9983

99,45

99,9868

20,3

I9

35,5

2

4,5

ft-1!!

«I!»!!

Il

«II

«!!!!

«I I

11,5

ХКК

Составитель Е,Устюгов

Техред М.Моргентал Корректор M.Äåì÷èê

Редактор

3 3437 Тираж аказ Подписное осуд р и ГКНТ СССР

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКН СС

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

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

Формула изобретения

Состав для изоляции вофойритока в скважину, включающий полиакриламид, хромат или бихромат одновалентного катиона, восстановитель, неорганическую кислоту и воду, отличающийся тем, что, с целью улучшеййя" изолирующих свойств состава за счет увеличения его структурной прочности, модуля упругости и скрин-фактора, он содержит полиакриламид с мол, м. 5 х 10 — 18 х 10 усл. ед. со степенью гидролиза 5 — 30%, а в качестве восстановителя— йейоногенное поверхностно-активное вещество — оксиэтилированные моноалкилфенолы !на основе тримеров пропилена или блок-сополимеры окисей этилена и пропиАФ-12

АФ-12 спирт

« I I»

Лф" 12

СНО-3Б спирт

АФ-1 2

АФ-6 проксамии

О, 01 проксанол

0,0017 Аф-12

0,00033 -"0,00017 АФ-12

0,000034 -"0,00033 спирт

0,00017 -"0,000034 -"0,01 АФ-12

0,00017 -"лена на основе диамина или диола при следующем соотношении компонентов, мас, : полиакриламид с мол. м. 5 х 10 — 18 х 10 у, е. со степенью гидролиза от 5 — 30% — 0,005 — 1,000; хромат или бихромат одновалентного катиона— 0,00017 — 0,04000; неорганическая кислота— 0,0025 — 0,2000; неионогенное поверхностно-активное вещество оксиэтилированные моноалкилфенолы на основе тримеров пропилена или блок-сополимеры окисей этилена и пропилена на основе диамина или диола— вода