Гелеобразующая композиция для изоляции неоднородного по проницаемости продуктивного пласта

 

Изобретение относится к гелеобразующим композициям, применяемым для регулирования заводнения неоднородных пластов и изоляции водопритоков в нефтяных скважинах. Гелеобразующая композиция на основе лигносульфоната и бихромата отличается тем, что. с целью повышения нефтеотдачи пласта за счет увеличения прочностных характеристик геля, она дополнительно содержит минерализованную воду хлоркальциевого типа с минерализацией 60 - 260 г/л при следующем соотношении компонентов. мас%- лигносульфонат марки ХБП 10-20. бихромат 1,5-2, минерализованная вода остальное 3 тэбл

(51) 5 Е 21 В 43 22 дфтщ т4ця у

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам (21) 4886241/03 (22) 29.11.90 (46) 15.12.93 Бюл. ¹ 45 — 46 (71) Татарский научно-исследовательский и проектный институт нефтяной промышленности (72) Доброскок Б.Е.; Кубарева H.Н.; Мусабиров P.Х.;

Мясникова Л.И.; Рябоконь Н.В.; Галимова З.М. (73) Татарский научно-исследовательский и проектный институт нефтяной промышленности (54) ГЕЛЕОБРАЗУЮЩАЯ КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ

ИЗОЛЯЦИИ НЕОДНОРОДНОГО ПО ПРОНИЦАЕМОСТИ ПРОДУКТИВНОГО ПЛАСТА (57) Изобретение относится к гелеобразующим (в) RU (») 20047Я С3 композициям, применяемым для регулирования заводнения неоднородных пластов и изоляции водопритоков в нефтяных скважинах Гепеобразующая композиция на основе лигносульфоната и бихромата отличается тем, что. с целью повышения нефтеотдачи пласта за счет увеличения прочностных характеристик геля, она дополнительно содержит минерализованную воду хлоркапьциевого типа с минерализацией 60 — 260 г/л при следующем соотношении компонентов, масо6: лигносульфонат марки ХБП 10 — 20; бихромат 1,5 — 2, минерализованная вода остальное. 3 табл.

2004781

40

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к гелеобразующим композициям, применяемым для изоляции промытых зон и высокопроницаемых пропластков в 5 нагнетательных скважинах и изоляции водопритока в добывающих скважинах.

Известен вяэкоупругий состав, содержащий лигносульфонат (сульфит-спиртовую барду) и бихромат калия или натрия, Недостатком данного состава являются низкие прочностные свойства образующегося геля (сдвиговая прочность геля при скорости сдвига 1.5 с менее 100 Па), Известен состав для изоляции промытых зон пласта.

Недостатком состава является многокомпоне тность (5 компонентов в составе), что исключает широкое применение состава в промысловых условиях; входящая в состав минеральная кислота (HCl) будет взаимодействовать с карбонатными породами продуктивного пласта с образованием побочного отрицательного эффекта увеличения проницаемости пласта и уменьшения 25 эффективности изоляции.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является состав для добычи нефти, содержащий лигносульфонат

2-20%, бихромат 0,15-2,5% и соли щелочных и щелочно-земельных металлов в соотношении к бихромату 1:1-55-1. Недостатком состава является низкая эффективность изоляции в связи с недостаточно высокими прочностными характеристиками геля. 35

Целью изобретения является повышение прочности геля.

Указанная цель достигается тем, что в качестве лигносульфоната композиция содержит концентрат сульфитно-дрожжевой бражки марки КБП, а в качестве минеральной воды - воду хлоркальциевого типа с минерализацией 60-260 г/л, с плотностью

1,042 - 1,183 г/см, при следующем соотноз шении компонентов, мас,%: 45

Концентрат сульфитно-дрожжевой бражки марки КБП 10-20 Бихромат натрия или калия 1,5-2,0

Минералиэованная вода хлоркальциевого типа с минерализацией 60-260 г/л с плотностью 1;042-1,183 г/см Остальное

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что предлагаемая гелеобразующая композиция отличается тем, что в качестве лигносульфоната она содержит концентрат сульфитно-дрожжевой бражки, а в качестве минерализованной воды - воду хлоркальциевого типа с минералиэацией

60-260 r/n, с плотностью 1,042 - 1,183 г/см .

Таким образом, заявляемое техническое решение соответствует критерию "новизна".

Анализ известных композиций показал, что некоторые признаки заявляемого технического решения известны, например содержание в композиции лигносульфоната и бихромата. Однако гелеобраэующие композиции на основе лигносульфоната и бихромата в качестве растворителя в основном содержат пресную неминерализованную воду. Образующиеся из таких композиций гели имеют невысокие прочностные характеристики (сдвиговая прочность менее 100

Па), в результате этого применение указанных композиций неэффективно для изоляции неоднородного по проницаемости пласта. Для получения гелей, обладающих большой прочностью, необходимо значительное увеличение содер>кания бихромата в составе известных композиций; Применение минералиэованной воды хлоркальциевого типа в качестве растворителя известно:

Однако в предлагаемом техническом решении минерализованная вода является Не только расгворителем, но и активным компонентом структурирующей системы, который участвует в реакции структурирования (гелеобрэзования). В результате протекания этой реакции образуется гель, представляющий собой жесткосшитую пространственную структуру, в которой связующими центрами сшив:<и являются наряду с ионами хрома и ионы солей, входящих в состав минерализованной воды. Таким образом, минерализованная вода выступает в новом качестве -, в качестве дополнительного сгруктирующего агента и его применение в композиции обеспечивает получение геля с высокими прочностными характеристиками.

Предлагаемое техническое решение отличается от состава-прототипа тем, что в его состав входит минерализованная вода хлоркальциевого типа, представляющая собой комплекс солей на основе ионов СГ, $04

НСОз, S, Ca Му, К, Na, Ее, Ге . В сравниваемом составе содержится только одна соль. Наличие комплекса солей в предлагаемом составе обеспечивает получение высоких прочностных характеристик геля и высокую эффективность изоляции. Одновременно значительно упрощается процесс приготовления композиции. Композиция непосредственно готовится на сточных минерализованных водах в промысловых условиях, При использовании же солей в композиции необходимо завезти на сква>кину воду, соль, растворить соль в воде - это значительно осложняет процесс приготовления композиции. Кроме того, в настоящее

2004781 время, соли являются дефицитным химреагентом, В результате проведенного анализа можно сделать вывод, что заявляемое техническое решение соответствует критерию изобретения "существенные отличия", так как заявляемое техническое решение имеет, кроме известных существенных признаков, новые признаки (композиция содержит в качестве минерализованной воды - воду хлоркальциевого типа с минерализацией

60-260 г/л, в качестве лигносульфоната— концентрат сульфитно-дрожжевой бражки, соотношение компонентов в композиции), которые связаны с новым свойством, достигаемым при использовании - .образующие гели обладают повышенными прочностными свойствами, что обеспечивает высокую эффективность изоля цион н ых работ.

Обоснование существенных признаков заявляемого технического решения проводилось путем исследования кинетики гелеобразования композиции, приготовленной на различных водах. Гелеобразующую композицию готовят следующим образом. Лигносульфонат при интенсивном перемешивании растворяют в воде (пресной или минералиэованной) в течение 0,5-1,0 ч. К полученному раствору добавляют бихромат и растворяют при перемешивании в течение 15-20 мин. В качестве лигносульфоната использовались концентраты сульфитно-дрожжевой бражки марки КБП (ТУ 81-04-225-79), в качестве бихромата - бихромат калия марки хч (ГОСТ

4220-75), бихромат натрия марки ЧДА(ГОСТ

4237-76), в качестве растворителя - гресная вода (водопроводная) или сточная минерализованная, используемая для заводнения продуктивных пластов на нефтяных месторождениях. Сточная вода является водой хлоркальциевого типа с широким диапазоном общей минерализации, так как она готовится путем смешения пластовой девонской воды хлоркальциевого типа с пресной. В исследованиях у итывалось общее содержание в воде солей (общая минерализация воды). Исследование кинетики гелеобразования проводилось на ротационном вискоэиметре Реостат-2 путем измерения эффективной вязкости при скорости сдвига 0,167 с через определенные интер.-1 валы времени. Результаты исследований представлены в табл.1. Из табл. 1 следует, что композиции, приготовленные на стсчной минерализованной воде. имеют значительно меньший индукционный период гелеобразования и образующиеся гели обладают высокими вязкостными и прочностными свойствами. Онгимальный состав

55 гелеобразующей композиции, : лигносульфонат 10-20; бихромат 1,5-2. минерализованная вода с минерализацией

60-260 г/л остальное (составы

10,11,14,15,18,19,23,24,25,26,28). Такая композиция имеет оптимальный период гелеобразования (1-5 сут). Для сравнения проведены исследования кинетики гелеобраэования композиций, приготовленных на пресной (водопроводной) воде (составы 1-7). Композиции на пресной воде становятся способными образовывать гели при концентрации лигносульфонатов более

30 и бихроматов более 3, Композиции, приготовленные на минералиэованной воде, с содержанием лигносульфонатов менее 10 и бихроматов менее 1,5 не обладают способностью к гелеобразованию или образуют гели с невысокими вязкостными и прочностными свойствами (составы 8,9,13,17,21,22).

Композиции, приготовленные в минерализованной воде, с содержанием лигносульфонатов более 20 и бихроматов более 2 образуют гели с высокой прочностью. однако они имеют индукционный период гелеобразования менее одним суток, что явно недостаточно для успешного их применения в промысловых условиях для изоляции промытых зон и высокопроницаемых пропластков в нагнетательных скважинах, где требуются большие объемы эакачиваемой композиции и длительное время (составы

12,16.20,27). Для оценки влияния минерализации воды на прочностные свойства гелей проведены исследования на вискозиметре

Реостат-2, Методика измерения сдвиговой прочности: гелеобразующую композицию заливали в цилиндровое измерительное устройство вискозиметра, оставляли композицию на гелеобразование (на 3 сут), затем производилось измерение сдвиговой прочности геля при скорости сдвига 1,5 с

-1

Результаты исследований представлены в табл.2.

Из табл.2 видно, что композиция на пресной воде не образует геля при исследуемом составе композиции, Композиция на минерализованной воде с минералиэацией 60-260 г/л образует гели с вь;сокими прочностными характеристиками (прочность гелей 180-610 Па).Уменьшение минерализации менее 60 r/ë нецелесообразно, так как образующиеся гели имеют невысокую прочность (20-60 Па). Увеличение минерализации воды более 260 г/л приводит к осложнениям в процессе растворения лигносульфонатов (образуется большое количества пены и происходит осаждение лигносульфонатов). Для сравнения проведе«ы

2004781

Таблица 1

5 30

92

88

87

78

77

67 г з

5

2.0 з.о

2.0 з.а

З.о

10 го

20 зо

: !

92

89

88.5

88

87

79

78.5

78

8

1С Э.О

20 1.0

20 1,5!

;з

14

20 I 20

16 30 20!

7 !а О

18 10 2.0

19 1О

1.5 — — — I го 10 з0

89

88! 785

21 5 ; 3.0

22 10 1О

23 i 10 f 15

24 . 20 20

92

89

Состав композиоии ут

Лигнос Бихромат Вола

Влас

10 (15

10 2.0

1О 30

88.5

88

87

78 начало гелеобразояания опыты с составами -аналогами: составы 7 и

8 (патент США ¹ 3897827), состав 9 (а.с. ¹

1605615), состав 16 (а.с, ¹ 630401). Результаты измерений показывают, что гель образующийся из составов-аналогов имеет незначительные прочностные характеристики (60-170 Па), Для оценки эффективности изоляции проведены опыты на насыпных моделях пласта. Модель пласта представляла собой металлическую трубку (длиной 50 см, площадью поперечного сечения 6,4 см ), набитую кварцевым песком, 2 определенной фракции. После вакуумирования модель насыщалась водой, определялась исходная проницаемость по воде, затем в модель закачивался состав в количестве 0,5 объема пор, После времени выдержки {3 сут) модель переворачивалась и в обратном направлении определялась проницаемость по воде. Эффект изоляции определялся по формуле

K3 — Кг

Э =- — — 1007, К1

Комер по 1:пстав гоятпозпнии. j! ! порллгу Лигнсс Битроттат Вода

1 " 5 1О 94 где К! - проницаемость по воде до закачки состава;

К2- проницаемость по воде после закачки состава;

5 Во всех опытах перепад давления между торцами модели пласта составлял 0,1

МПа. Результаты опытов представлены в табл.3. Номера составов соответствуют номерам составов в табл.2, 10 Результаты опытов показывают, что предлагаемая гелеобразующая композиция обладает высокой эффективностью изоляции, 100;ь-ой изоляции с составами-аналогами добиться не удалось.

15 Применение предлагаемой гелеобразующей композиции для изоляции неоднородного по проницаемости продуктивного пласта позволит значительно увеличить эффективность ремонтно-изоляционных ра20 бот. (56) Патент США ¹ 3897827, кл, Е 21 В 43/22, опублик. 1975.

2004781 таблица 2

COCTBB КОМПОЗИЦИИ

Состав

Вода

Л игносульфонат, %

Бихромат, % минеральная г/л плотность, г/см

1,5

1,0

1,5

1,5

1,5

1,5

1,5

260 вода остальное

20 вода остальное

НС! 0,15% вода остальное

11

12, 13

14

ССБ — 94

260

Таблица 3 яци

Формула изобретения

ГЕЛЕОБРАЗУ О@АЯ КОМПОЗИЦИЯ

ДЛЯ ИЗОЛЯЦИИ НЕОДНОРОДНОГО ПО

ПРОНИЦАЕМОСТИ ПРОДУКТИВНОГО

ПЛАСТА, содержащая лигносульфонат, бихромат калия или натрия и минерализованную воду, отличающаяся тем, что, с целью повышения прочности геля, в качестве лигносульфоната она содержит кон1,02

1,042

1,072

1,125

1,183

CaClz, 10% в композиции, р=1,08

Иа2СОЗ, 5% в композиции, р=1,05

СаС12, 10% в композиции, нас,5% в композиции, йэ2304, 5% в композиции

1,0

1,02

1,042

1,072

1,125

1,183

5 центрат сульфитно-дрожжевой бражки марки КБП, а в качестве минерализованной воды - воду хлоркальциевого типа с минерализацией 60- 260 г/л, с плотностью

1,042 - 1,183 г/см. при следующем соотноз шении компонентов, мас.% .

Кон центрат сульфитно-дрожжевой бражки марки КБП 10-20

Бихромат натрия или калия 1,5 - 2,0

15 Минерализованная вода хлор 13

2004781

Остальное

Составитель Б,Деброскок

Техред М.Моргентал Корректор A,Ìoòûëü

Редактор Л.Волкова

Тираж Подписное

НПО "Поиск" Роспатента

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

Заказ 3389

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина. 101 кальциевого типа с минерализацией 60 - 260 г/л и плотностью 1,042 1,183 г/см