Состав для изоляции зон поглощения и притока пластовых вод в скважину и способ его приготовления

 

Изобретение относится к эмульсионно-суспензионным составам для селективной изоляции зон поглощения и притока пластовых вод в нефтяных и газовых скважинах и может быть использовано в нефтяной и газовой промышленности в процессе проведения изоляционно-восстановительных работ при капитальном ремонте скважин. Состав для изоляции зон поглощения и притока пластовых вод в скважину включает отход процесса подготовки нефти и органический растворитель, дополнительно содержит неионогенное поверхностно-активное вещество, в качестве отхода процесса подготовки нефти используют сгущенный на ленточных пресс-фильтрах нефтешлам-кек, в качестве органического растворителя используют смесь нефраса АР 120/200 с плотностью 870 кг/м² и смеси галопроизводных углеводородов - композиции АПК с плотностью 1550 кг/м² при следующем соотношении, мас.%: НПАВ 7,5-25,0, указанный сгущенный на ленточных пресс-фильтрах нефтешлам-кек 25,0-50,0, указанный органический растворитель - остальное, причем плотность органического растворителя равняется плотности водной фазы - пресной и минерализованной, используемой для приготовления из состава водной эмульсионно-суспензионной системы, и его концентрация при введении в водную фазу для образования водной эмульсионно-суспензионной системы варьируется в пределах 0,1-5,0 мас.%. Способ приготовления состава для изоляции зон поглощения и притока пластовых вод заключается в том, что предварительно в органическом растворителе растворяют при перемешивании неионогенное поверхностно-активное вещество НПАВ, причем плотность органического растворителя равняется плотности водной фазы - пресной или минерализованной, используемой для приготовления из состава водной эмульсионно-суспензионной системы, и его концентрация при введении в водную фазу для образования водной эмульсионной-суспензионной системы варьируется в пределах 0,1-5,0 мас.%. Технический результат создание седиментационно устойчивой тонкодисперсной эмульсионно-суспензионной системы, способной самопроизвольно образовываться в пресной или минерализованной воде, обладающей эффектом водоизоляции наиболее проницаемых участков пласта. 2 с. и 4 з.п. ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к физико-химическим (эмульсионно-суспензионным) составам для селективной изоляции зон поглощения и притока пластовых вод в нефтяных и газовых скважинах и может быть использовано в нефтяной и газовой отраслях промышленности в процессе проведения изоляционно-восстановительных работ при капитальном ремонте скважин.

Известен состав для ограничения притока пластовых вод в нефтяные скважины, содержащий в воде в качестве дисперсного наполнителя древесную муку (0,1-5,0 мас. %), в качестве стабилизатора дисперсии нефтяной раствор (5-50 мас. %) масловодорастворимого неионогенного поверхностно-активного вещества (например, эмультала или нефтенол, или неонол АФ_6-9, или ОП-7) (Заявка на изобретение N 96113670/03, кл. 6 E 21 В 43/32, 27.06.96).

Недостаток состава - низкая водоизолирующая эффективность древесной муки, используемой в качестве дисперсного наполнителя.

Известен способ селективной изоляции зон поглощения и притока пластовых вод в скважину, включающий последовательную закачку в пласт двух изоляционных составов, взаимодействующих с образованием закупоривающего осадка, отличающийся тем, что в качестве первого состава закачивают отход промысловой подготовки нефти, содержащий органосоединения, мехпримеси, и воду, а в качестве второго состава последовательно закачивают водные растворы бишофита и силиката натрия (патент RU N 2010948 C1, кл. 5 E 21 В 33/138, Бюл. N 7, 1994).

Недостаток способа - непостоянство содержания компонентов и вязкостной характеристики первого закачиваемого состава и необходимость проведения еще двух последовательных дополнительных закачек бишофита и силиката натрия для образования закупоривающего осадка, что существенно усложняет и удорожает процесс образования закупоривающего осадка.

Наиболее близким к предлагаемому решению относится состав для изоляции зон поглощения и притока пластовых вод в скважину, включающий отход процесса подготовки нефти и органический растворитель - АПК и способ приготовления состава для изоляции зон поглощения и притока пластовых вод в скважину, включающий смешение органического растворителя с отходом процесса подготовки нефти патента RU N 2126082 C1, опубл., 10.02.1992).

Целью данного изобретения является создание состава для изоляции зон поглощения и притока пластовых вод в скважину, обладающего способностью самопроизвольно образовывать в пресной или минерализованной воде агрегативно и седиментационно устойчивую тонкодисперсную эмульсионно-суспензионную систему, при закачке которой в пласт проявляется необходимый эффект водоизоляции (закупорки) частицами мехпримесей наиболее проницаемых участков пласта.

Для достижения поставленной цели предлагается состав для изоляции зон поглощения и притока пластовых вод, включающий отход процесса подготовки нефти и органический растворитель, дополнительно содержит неионогенное поверхностно-активное вещество НПАВ-оксиэтилированный алкилфенол, например ОП-10 или неонол АФ_9-12, в качестве отхода процесса подготовки нефти используют сгущенный на ленточных пресс-фильтрах нефтешлам-кек до содержания, мас. %: минеральной части - 55-65, органической части 20-25, воды - остальное, причем минеральная часть содержит SiO₂ + CaCO₃ + MgCOs - 50 мас.%, FeO + Fe₂O₃ + FeS + Fe₂S - 50 мас.%, а органическая часть состоит из асфальтенов, смол, парафинов и масел, в качестве органического растворителя используют смесь ароматического растворителя - нефрас - AP 120/200 с плотностью 870 кг/м³ и смеси галопроизводных углеводородов - композиции АПК с плотностью 1550 кг/м³ при следующем соотношении, мас.%: НПАВ - 7,5-25,0 Указанный сгущенный на ленточных пресс-фильтрах нефтештам-кек - 25,0-50,0 Указанный органический растворитель - остальное, причем плотность органического растворителя равняется плотности водной фазы - пресной или минерализованной, используемой для приготовления из состава водной эмульсионно-суспензионной системы, и его концентрация при введении в водную фазу для образования водной эмульсионно-суспензионной системы варьируется в пределах 0,1-5,0 мас.%.

Новым является то, что использование в предлагаемом составе вместо отхода процесса подготовки нефти неопределенного состава (где содержание минеральной фазы колеблется в пределах, мас.% 0,1-25), сгущенного на ленточном пресс-фильтре нефтешлама - (кека) с практически постоянным содержанием механических примесей в пределах мас.% 55-65 значительно повышает закупоривающие свойства водных эмульсионно-суспензионных систем, получаемых из предлагаемого состава. Кроме того, новым является и применение в качестве растворителя неионогенного поверхностно-активного вещества - оксиэтилированного алкилфенола - ОП -10 (ГОСТ 8433-81) или неонола АФ_9-12 (ТУ 248- 077-05766801-98) и асфальто-смолистых и парафиновых АСП компонентов кека - сгущенного отхода процесса подготовки нефти, смеси нефраса - АР 120/200 плотностью 890 кг/см³ (ТУ 38.101804-80) и смеси галопроизводных углеводородов - композиции АПК с плотностью 1550 кг/м³ (ТУ 2122-199-05-76-34-68-94) в таком соотношении объемов, при котором плотность смеси равна плотности воды пресной или минерализованной, в которой приготавливают из предлагаемого состава водную эмульсионно-суспензионную систему. Это не только повышает растворяющую способность названной смеси в отношении HПАВ и АСПО, но и повышает агрегативную и седиментационную стабильность конечной системы за счет выравнивания плотностей дисперсионной среды и дисперсионной фазы.

Указанная цель достигается также и тем, что способ приготовления состава для изоляции зон поглощения и притока пластовых вод в скважину, включающий смешение органического растворителя с отходом процесса подготовки нефти, причем и при приготовлении состава предварительно в органическом растворителе растворяют при перемешивании неионогенное поверхностно-активное вещество НПАВ, а плотность органического растворителя равняется плотности водной фазы - пресной или минерализованной, используемой для приготовления из состава водной эмульсионно-суспензионной системы, и его концентрация при введении в водную фазу для образования водной эмульсионно-суспензионной системы варьируется в пределах 0,1-5,0 мас.%.

Для осуществления процесса изоляции зон поглощения или ограничения водопритока пластовых вод предлагаемый состав закачивают в скважину (в зависимости от коллекторских свойств обрабатываемого пласта) в виде 0,1-5,0% водной эмульсионно-суспензионной системы. При этом необходимый объем закачиваемой эмульсионно-суспензионной системы устанавливают по изменению (снижению) приемистости скважины при постоянном давлении нагнетания или по повышению давления нагнетания при постоянном объеме закачки раствора.

Достижение положительного эффекта водоизоляции от применения предлагаемого состава обеспечивается тем, что данный состав при его введении в воду (независимо от ее минерализации) самопроизвольно образует тонкодисперсную эмульсионно-суспензионную систему, обладающую способностью при закачке ее в пласт не только гидрофобизировать в результате адсорбции на породе пласта асфальто-смолистых и парафиновых компонентов высокопроницаемые водонасыщенные интервалы пласта, но и делать их непроницаемыми для воды, но проницаемыми для нефти при адгезионном закреплении в высокопроницаемых участках пласта тонкодисперсных минеральных частиц, прежде всего - гидрофобных частиц сульфида железа и окислов железа.

Водоизолирующую способность предлагаемого состава определяли в лабораторных условиях на водонасыщенной двухпластовой насыпной модели. Проницаемость низкопроницаемого пласта составляла 0,15 мкм². Модель имела длину 50 см, диаметр см³. Пористая (высокопроницаемая) среда была представлена кварцевым песком различного фракционного состава, в результате чего достигалась неоднородность модели по проницаемости.

На первом этапе экспериментов в двухмерную модель подавалась вода и устанавливалось распределение фильтрационных потоков по отношению к воде.

На втором этапе в модель подавались водные эмульсионно-дисперсные системы с разной концентрацией анализируемых составов в объеме, равном суммарному объему двухмерной модели пласта. Оценку эффективности закупоривающего действия водной эмульсионно- суспензионной системы (в относит.%) производили по изменению безразмерной величины K=Q1/Q2, где Q1 и Q2 - количество жидкости, отобранной из высоко- и низкопроницаемых зон модели пласта до и после воздействия на модель пласта.

В таблице приведены результаты опытов по исследованию закупоривающего действия водной эмульсионно-суспензионной системы, образуемой предлагаемым составом в зависимости от содержания в системе анализируемого состава (мас. %). Закупоривающий эффект можно получить при использовании предлагаемого состава при его концентрации в воде 0,5 мас.%, т.е. в 20 раз меньшем расходе. Из данных таблицы также следует, что оптимальный диапазон концентраций в воде предлагаемого состава колеблется в пределах 0,1-5,0 мас.%, т.к. при концентрации состава в воде ниже 0,1 мас.% эффект закупоривания высокопроницаемых участков пласта не превышает 10%, далее с повышением концентрации состава в воде эффект закупоривания достигает величины порядка 75% при 5,0% концентрации состава в воде. Дальнейшее повышение концентрации состава в воде нецелесообразно, т. к. эффект закупоривания от применения системы с 10% содержанием состава достигает величины порядка 77,0%, т.е. практически не увеличивается.

Формула изобретения

1. Состав для изоляции зон поглощения и притока пластовых вод в скважину, включающий отход процесса подготовки нефти и органический растворитель, отличающийся тем, что он дополнительно содержит неионогенное поверхностно-активное вещество НПАВ - оксиэтилированный алкилфенол, например ОП-10 или неонол АФ_9-12, в качестве отхода процесса подготовки нефти используют сгущенный на ленточных пресс-фильтрах нефтешлам-кек до содержания, мас.%: минеральная часть 55-65, органическая часть 20-25, вода - остальное, причем минеральная часть содержит SiO₂+CaCО₃+MgCО₃ - 50 мас.%, FeO+Fе₂О₃+FеS+Fe₂S - 50 мас.%, а органическая часть состоит из асфальтенов, смол, парафинов и масел, в качестве органического растворителя используют смесь ароматического растворителя - нефрас АР 120/200 с плотностью 870 кг/м³ и смеси галопроизводных углеводородов - композиции АПК с плотностью 1550 кг/м³ при следующем соотношении, мас.%: НПАВ - 7,5-25,0 Указанный сгущенный на ленточных пресс-фильтрах нефтешлам-кек - 25,0-50,0
Указанный органический растворитель - Остальное
2. Состав по п.1, отличающийся тем, что плотность органического растворителя равняется плотности водной фазы - пресной или минерализованной, используемой для приготовления из состава водной эмульсионно-суспензионной системы.

3. Состав по п.1 или 2, отличающийся тем, что его концентрация при введении в водную фазу для образования водной эмульсионно-суспензионной системы варьируется в пределах 0,1-5,0 мас.%.

4. Способ приготовления состава для изоляции зон поглощения и притока пластовых вод в скважину, включающий смешение органического растворителя с отходом процесса подготовки нефти, отличающийся тем, что при приготовлении состава по п.1 предварительно в органическом растворителе растворяют при перемешивании неионогенное поверхностно-активное вещество НПАВ.

5. Способ по п.4, отличающийся тем, что плотность органического растворителя равняется плотности водной фазы - пресной или минерализованной, используемой для приготовления из состава водной эмульсионно-суспензионной системы.

6. Способ по п.4 или 5, отличающийся тем, что концентрация состава при введении в водную фазу для образования водной эмульсионно-суспензионной системы варьируется в пределах 0,1-5,0 мас.%.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2