Состав для реагентной разглинизации скважины и способ реагентной разглинизации скважины
Состав используют в гооной поомышленности, а именно в области обработки скважин, предусматривающей удаление кольматирующих образований на стенках скважин и в ближайшей зоне пласта, вскрытого скважиной, накопившихся там в процессе проходки скважины, а также в процессе ее эксплуатации и предназначен для увеличения (повышенной) скорости разрушения структуры глинистых агрегатов при одновременном увеличении концентрациивыщелачиваемых алюмосиликатов, слагающих решетку глинистых минералов за счет использования в составе пиросульфата натрия (2-10 мас.%) и соли аммония водного раствора
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛ ИСТИЧЕ СКИХ
РЕСПУБЛИК
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ
ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ ни ям (21) 5016326/03 (22) 12.12.91 (46) 30.08.93. Бюл. М 32 (71) Совместное советско-американское предприятие иПетросахи (72) Билли Марион Джонсон (US), B.Ï,Õàáàров, В;Т.Гребенникоа и А.В,Соколов (73) Совместное советско-американское предприятие иПетросахи (56) Ааторсоке свидетельство СССР
hb 1721220, кл. Е 21 В 43/25, 1989.
Патент США М 4817715, кл. С 09 К7/02,,1986. (54) СОСТАВ ДЛЯ РЕАГЕНТНОЙ РАЗГЛИНИЗАЦИИ СКВАЖИНЫ И СПОСОБ РЕАГЕНТНОЙ РАЗГЛИНИЗАЦИИ СКВАЖИНЫ (57) Состав используют в гооной поомышленности, а именно в области обработки
Изобретение относится к горной промышленности, а именно к области обработки скважин, предусматривающей удаление кольматирующих образований на стенках скважин и а ближатлшей зоне пласта, вскрытого скважиной, накопившихся там в процессе проходки скважины, а также в и роцессе ее эксплуатации.
Основной задаче настоящего изобретения является разработка состава для реагентной раэглинизации скважины и призабойной зоны пласта, обладающего увеличенной (повышенной) скоростью разрушения структуры глинистых агрегатов при одновременном увеличении концентрации выщелачиааемых алюмосиликатов, слагающих решетку глинистых минералов, Ы, 1838367 А3 (Я)5 С 09 К 7/02, Е 21 В 43/27 скважин, предусматривающей удаление кольматирующих образований на стенках скважин и в ближайшей зоне пласта, вскрытого скважиной, накопившихся там а процессе проходки скважины, а также в процессе ее эксплуатации и предназначен для увеличения (повышенной) скорости разрушения структуры глинистых агрегатов при одновременном увеличении концентрации выщелачиваемых алюмосиликатов, слагающих решетку глинистых минералов за счет использования в составе пиросульфата натрия (2-10 .мас.%) и соли аммония водного раствора (1 — 5 мас. ), которая обладает кислой реакцией среды (рН не больше 3,5), в объеме
0,2-1 м на 1 м толщины вскрытого пласта, з при этом компоненты выдерживают не менее 6 ч, 2 с. и 1 з;и. ф-лы, 8 табл.
Дополнительной задачей настоящего изобретения является улучшение гидравли- в ческой связи скважины с пластом, QO
Еще одной, дополнительной задачей на- („р стоящего изобретения также является уве- 0р личение коэффициента проницаемости песчаников, слагающих продуктивные пласты эа счет разрушения порового и порово- 0 пленочного глинистого цемента. 3
Поставленные выше технические задачи решаются е настоящем изобретении тем, ) что а составе для реагентной разглиниэации, () скважины, содержащем реагент, водный раствор которого разрушает глинистые минералы, в качестве названного реагента используют пиросульфат натрия в количестве
4-6, дополнительно содержащего соль аммония, имеющую в водном растворе кис1838367 лую реакцию среды при концентрации в водном растворе 1-8 .
Использование раствора реагентов с вышеперечисленными веществами позволяет обеспечить эффективное разрушение кольматирующих образований за счет комплексного воздействия как на структуру глинистых минералов, так и на собственно глинистые минералы, их слагающие.
Эффективность предложенной KQMnoзиции для разглинизации скважин основана на следующих теоретических и экспериментальных исследованиях.
Механизм взаимодействия предлагаеMolQ раствора с глинистыми кольматирующими образованиями может быть представлен и обоснован следующим образом.
Прй диссоциации пиросульфата натрия в воде раствор приобретает кислую .реаКцию.
На краях глинистых частиц, образующих агрегаты, имеются такие химические группы, как =Я! — 0H и А!-ОН.
В кислых растворах эти группы присоединяют протон и превращаются в группы
Sl — ОН2 И=А! ОН2
Такого рода кислотная активация предполагает разрушение кислородного мостика между кремнекислороднымтетраэдром и алюмогидроксильным октаэдром. Процесс активизируется при наличии нестехиометрических изоморфных замещений катионов в тетраэдрах и октаэдрах.
Анионы раствора блокируют положительные заряды глинистых агрегатов, обеспечивая их нейтральное состояние в определенной мере.
В комплексе все это гпособствует разрушению коагуляционных контактов глинистых агрегатов.и, как следствие этого, увеличению скорости разрушения кольматирующих образований. При этом не исключается процесс обмена с анионами породы (сульфат- и хлорид-ионы), что также an.ивизирует процесс разрушения кольматирующих образований, . Роль иона натрия, образующегося при диссоциации, сводится к гетеровалентному замещению изаморфных полиметаллов в решетках глинистых минералов группы гидрослюды, монтмориллонита, хлорита, вермикулита, смешаннослойных и др. Этот . процесс также в определенной степени способствует разрушению структуры кольматирующих образований.
Эффективность разрушения глинистых кольматирующих образований обеспечивается также за счет повышения растворя1о5
55 щей способности алюмосиликатов, слагающих решетки глинистых минералов.
Выбор оптимальной концентрации пиросульфата натрия осуществлялсл по следующей методике.
Готовили сферические образцы из монтмориллонитовой глины 2 г и весовой влажностью 45-507;. Образцы глины помещались в стеклянные бюксы с исследуемым раствором обьемом 50 мл. В статических условиях при температуре 20 градусов фиксировали с точностью в 0,5 минуты время полного разрушения структуры образца и определяли средн ою скорость разрушения образца, В табл.1 приведены данные по скорости разрушения образцов глин в зависимости от концентрации пиросульфата натрия, Из приведенных данных видно, что оптимальнал концентрацил пиросульфата на- . трия составляет около 5 .
Уменьшение или увеличение концентрации пиросульфата натрия относительно этого диапазона (4 — 6 /) .не увеличивает скорость разрушения образца, что может быть объяснено следующим образом, При концентрации пиросульфата натрия менее 4 /, процесс кислотной актива-. ции не обеспечивает в полной мере оптимальные условия (общий заряд поверхности частиц близок к нулю) длл разрушения глинистых образований. При концентрации реагента более 6 у, процесс кислотной активации приводит к существенному повышению потенциала частиц за счет увеличения их положительного заряда и, как следствие этого, к снижению скорости разрушения образцов. В диапазоне концентраций реагента 4 — 6 / по нашему мнению, происходит наибольшее снижение потенциала частиц, близкое к изоэлектрической точке, и потеря устойчивости агрегатов.
Для оценки растворяющей способности алюмосиликатов, слагающих решетки глинистых минералов, были проведены лабораторные опыты, в ходе которых образцы монтмориллонитовой глины массой 2 г обрабатывали раствором пиросульфата натрил 5 / концентрации. Объем раствора составлял 50 мл. Обработку производили в статических условиях при температуре 19 С в течение 48 часов, после чего отделяли фильтрат и по известной методике определяли содержание Alz0a и SizOa. Суммарное содер>кание растворенных алюмосиликатов составило 5036 мг/л.
Для оценки целесообразности ввода в раствор пиросульфата натрия таких компонентов, как соли аммония, были проведены лабораторные опыты, 1838367
В серии опытов в исходный раствор, содержащий 5% пиросульфата натрия, вводили соли аммония в пределах концентраций от 1 до 11%. В качестве солей аммония использовали нитрат, персульфат, бикарбонат и сульфат аммония. Далее в такого рода двухкомпанентный раствор объемом 50 мл помещали образцы глин и фиксировали время полного их растворения.
В качестве добавок в раствор реагента пиросульфата натрия рекомендуется вводить соли аммония, дающие при растворении кислую реакцию (рН 4). В противном случае возможна реакция нейтрализации между основным раствором.и вводимыми добавками.
В качестве добавок выбраны следующие соли; нитрат аммония, персульфат аммония, бисульфат аммония, сульфат аммония, возможно использование и других солей с аналогичными свойствами.
Величина рН этих растворов экспоненциально снижается с ростом концентрации солей и, как правило, стабилизация кислых значений рН раствором наблюдается в пределах 5 — 10%. Так, например, значение рН
10% водного раствора бисульфата аммония
1,1, персульфата аммония при концентрации 5% — 0,6; а нитрата аммония при кон центрации 6% — 0,9.
Ниже приведены данные по скорости разрушения образцов из монтмориллонитовой глины в растворе пиросульфата натрия
5%-ной концентрации в зависимости от содержания хлоридов аммония (табл.2), сульфата аммония (табл.3) и нитрата аммония (табл.4).
Из приведенных данных видно, что оптимальная концентрация солей аммония в растворе пиросульфата натрия 5%-ной концентрации составляет 3 — 5%. Уменьшение концентрации солей аммония менее 3% или увеличение концентрации этих солей более
5% не активизирует процесс разрушения глинистых образований.
В ходе лабораторных опытов произвели определение скорости разрушения образцов в растворах с соотношением пиросульфата натрия и солей аммония в более широких пределах концентрации реагентов (табл.5-7).
Как видно из представленных данных, в растворах, содержащих пиросульфат натрия и соли аммония вне заявляемых пределах концентрации этих компонентов, не происходит активация разрушения глинистых образований.
Опытами установлено, что при введении в раствор пиросулъфата натрия 5%-ной концентрации хларида, персульфата и нитрата аммония в концентрации 3% содержание растворенных алюмосиликатов составляет соответственно 5886, 6267 и 6010 мг/л.
Эксперименты, проведенные на кернах, представленных песчаниками с паровым и порово-пленочным цементом, отобранным на различных месторождениях широтного Приобья, показали увеличение проницаемости кернов от 1,6 до 6,6 раза.
10 Среднее значение увеличения проницаемости 2,94 раза для всех исследуемых растворов.
Настоящее изобретение подробно раскрыто для специалистов нефтянников в об15 ласти технологии обработки скважин для разглинизации прискважинной зоны пласта, вскрытого скважиной. В примерах описаны варианты предпочтительного осуществления настоящего изобретения, В качестве объектов, на которых были проведены экспериментальные работы по отработке технологии реализации настоящего изобретения были использованы скважины на ряде месторождений Западной
25 Сибири, приуроченных к Сургутскому и
Нижневартовскому сводам.
Коллектора месторождений, на которых проводились работы, залегают на глубинах от 1200 до 3000 м и представлены мелко- и
3Q средне-, реже крупнозернистыми песчани. ками и алевролитами полевошпатовокварцевого, реже кварц-полевошпатового и полимиктового состава. Цемент смешанного состава — каолинит-гидрослюдистый, гли35н исто-кал ьцито вый, хлорид-гидрослюдистый пленочного, порового и контактного типов. Пористость от 9 до 27%, проницаемость от 5 до 500.
Плотность пластовой нефти от 637 до
40 806 кг/м, при вязкости от 0,63до1,73 сПз.
Пластовое давление — 15,9 — 28,3 МПа, температура 70-100 С.
Пример 1. В качестве обьекта для иллюстрации способа выбрана добываю45 щая скважина глубиной 2535 м на Ватинском месторождении нефти в Западной
Сибири.
Внутренний диаметр обсадной колонны — 0,126 м, внутренний диаметр колонны на50 сосно-компрессорных труб, спущенной до нижних перфорационных отверстий в интервале обработки скважины — 0,060 м. Эффективная толщина продуктивного пласта составляет 8 м.
В качестве водного раствора реагента был использован водный раствор пиросульфата натрия с концентрацией 6%. Раствор дополнительно содержал 5% нитрата аммония. Общее количество раствора установлено из расчета 0,2 м на 1 м продуктивной
1838367
Таблица 1 толщины пласта, что составило 1.6 м водноз го раствора, Технология обработки согласно настоящему изобретени|о в данном конкретном случае была реализована следующим образом.
После подачи в колонну насосно-компрессорных труб расчетного количества реагента до ее заполнения перекрыли межтрубное пространство. на чстье скважины. При этом часть скважинной жидкости из межтрубного пространства раствора реагента начала поступать в прискважинную зону пласта, вскрытого скважиной. Скважины была оставлена для выдержки на 6 часов.
После выдер>кки сква>кину освоили с помощью компрессора и перевели в эксплуатацию. Дебит скважины по нефти увеличился с 3 до 40 м /сутки, .з
Пример 2, Следующая скважина была выбрана на том же месторождении. Эффективная толщина пласта 3,5 м, Глубина залегания 2542 м. Дебит скважины по нефти до обработки — 4 м /сут. 8 качестве водного
3 раствора использовали водный раствор пиросульфата натрия с концентрацией 4 „Который дополнительно содержал 4% нитрата аммония из расчета 1,0 м на 1 м продуктивной толщины пласта.
В данном случае после подачи расчегного количества раствора (4 м ) провели з подрыв порохового генератора давления в раствор реаген-а при открытом устье. Ука-" занная технология подачи раствора реагента предназначена для обработки низкопроницаемых продуктивных пластов.
После подрыва порохового генератора давления скважина была оставлена для выдержки на 8 ч, После выдержки скважина была освоена компрессором и передана в эксплуатацию с дебитом 49 м /сутки.
В табл.8 даны сведения об остальных примерах реализации настоящего изобретения при использовании состава для реагентной разглинизации прискважинной зоны пласта, вскрытого скважиной для других значений концентрации пиросульфата на5 трия и солей аммония, водные растворы которых имеют кислую реакцию среды (pH < сЦ, Полученные промысловые результаты позволяют сделать выводы о существенном
10 увеличении производительности скважин, Формула изобретения
1. Состав для реагентной разглинизации скважины, содержащий соль щелочного металла и воду, о тл и ч а ю шийся тем, 15 что дополнительно содержит соль аммония, водный раствор которой обладает рНЯ,5, а в качестве соли щелочного металла используют пиросульфат натрия при следующем соотношении компонентов, мас, /,:
20 . Пиросульфат натрия 2-10
Соль аммония, водный раствор которой обладает рН 3 5 1 — 5
Вода Остальное
2. Состав по и 1, отличающийся
25 тем, что в качестве соли аммония он содержит ниграт аммония, и/или сульфат аммОния, и/или бисульфат аммония, и/или персульфат аммония.
30 3. Способ реагентной разглинизации скважины, включающий нагнетание в скважину водного раствора солей щелочных металлов, обладающего щелочной реакцией рН, отличающийся тем, что водный
35 раствор солей щелочных металлов выдерживают в скважине не менее 6 ч, после чего скважину осваивают, а D качестве водного раствора солей щелочных металлов используют водный раствор пиросульфата натрия
40 2-10 -ной концентрации и соли аммония, обладающего рНю,5,в обьеме 0.,2-1,0 м на
1 м толщиньt кольматационной эоны вскрытого скважиной пласта.
Продолжение табл. 1
1838367
Таблица 2
Таблица 3
1838387
Таблица 4
Таблица 5
Таблица 6
14
1838367
Продолжение таблицы 6
Таблица 7
Таблица 8
1838367
Продолжение таблицы 8
Составитель Ю. Мотовилов
Техред М.Моргентал Корректор В.Петрдш
Редактор
Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101
Заказ 2903 Тираж Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5
