Состав для повышения нефтеотдачи пластов и способ его получения
Владельцы патента RU 2382191:
Институт химии нефти Сибирского отделения Российской Академии наук (RU)
Институт проблем переработки углеводородов Сибирского отделения Российской Академии наук (RU)
Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к составам для повышения нефтеотдачи нефтяных скважин за счет применения физико-химических методов воздействия на пласт, и может быть использовано для ограничения притока пластовых вод. Способ получения состава включает перемешивание водного раствора и технического углерода, причем технический углерод предварительно диспергируют в водном разбавленном растворе метилцеллюлозы при соотношении компонентов, масс.%: технический углерод 15,0, метилцеллюлоза 0,05, вода - остальное. Затем полученную концентрированную суспензию перемешивают с водным раствором метилцеллюлозы и карбамида при следующем соотношении компонентов, масс.%: метилцеллюлоза 0,5-2,0, карбамид 2,0-20,0, технический углерод 0,5-5,0, вода - остальное. Состав для повышения нефтеотдачи пластов характеризуется вышеуказанным способом получения. 2 н.п. ф-лы, 1 табл.
Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к составам для повышения нефтеотдачи нефтяных скважин за счет применения физико-химических методов воздействия на пласт, и может быть использовано для ограничения притока пластовых вод.
Известны способы повышения нефтеотдачи пластов за счет применения составов на основе суспензий дисперсного наполнителя в жидкости-носителе, содержащих высокодисперсные гидрофобные наполнители - химически модифицированные по поверхности материалы тетрафторэтилена, поливинилового спирта, оксидов титана, кремния (белая сажа или аэросил, или тальк, или перлит), железа, хрома, алюминия, цинка. В качестве жидкости-носителя используются органические растворители - легкие фракции нефти, или дистиллят, или уайт-спирит, или ацетон, или бензин, или керосин или другие органические растворители (Пат. РФ №2105142, опубл. 20.02.1998 г., пат. РФ №2125649, опубл. 27.01.1999 г.). После обработки призабойной зоны нагнетательной и добывающей скважин составами увеличивается приемистость пласта и дебит по нефти. Однако использование состава не позволяет значительно снизить обводненность скважин.
Известен способ интенсификации добычи нефти за счет физико-химического воздействия на призабойную зону добывающих скважин составом на основе суспензии порошкообразной серы в жидкости-носителе - инвертной эмульсии раствора соляной или фтористоводородной кислоты, или гидроксохлористого алюминия в органическом растворителе - ПАЛР(О), СНПХ78/70, нефрас АР 120/200 (Пат. РФ №2263204, опубл. 27.10.2005 г.). Недостатками являются низкая стабильность эмульсий при высоких пластовых температурах и высокая доля углеводородной фракции, повышающая общие затраты на проведение изоляционных работ.
Известен состав, используемый для повышения нефтеотдачи пластов, на основе суспензии дисперсного наполнителя в жидкости - носителе (Пат. РФ №2226606 опубл. 10.04.2004 г.). В качестве дисперсного носителя используют высокодисперсный гидрофобный материал углерод-газовую сажу, а в качестве жидкости-носителя нефтяной конденсат, бензин, керосин или безводную нефть. Физико-химическая сущность восстановления фильтрационных характеристик пласта после их обработки гидрофобными суспензиями объясняется изменением смачиваемости поверхности породы пласта по отношению с пластовыми флюидами. Однако использование состава не позволяет эффективно блокировать промытые пропластки.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому составу является состав, используемый для изоляции притока пластовых вод, на основе суспензии дисперсного наполнителя в жидкости-носителе (Пат. РФ №2080450 опубл. 27.05.1997 г. в БИ №15). В качестве дисперсного наполнителя используют сульфат кальция, технический углерод или диоксид кремния, а в качестве жидкости-носителя - раствор соли многоосновной кислоты и одновалентного катиона, например сульфат аммония или силикат натрия. Наличие в жидкости-носителе солей многоосновных кислот позволяет регулировать плотность и вязкость закачиваемой суспензии, что немаловажно для ее седиментационной устойчивости. После закачки в скважину суспезии дисперсного наполнителя в жидкости-носителе в пласт закачивают раствор хлорида кальция, происходит кольматация водонасыщенных пор и трещин пласта дисперсным наполнителем и осадками, образующимися в результате реакции между солью многоосновной кислоты и хлоридом кальция, что приводит к изоляции притока пластовых вод и выравниванию профиля приемистости нагнетательных и добывающих скважин. Однако применяемые в виде двух растворов компоненты состава в пористой среде пласта плохо перемешиваются, в результате не достигается желаемый эффект изоляции притока пластовых вод. Кроме того, использование состава не позволяет значительно увеличить дебит по нефти.
Задачей данного изобретения является повышение эффективности ограничения водопритока за счет улучшения структурно-механических свойств водоизолирующего экрана без снижения проницаемости призабойной зоны пласта по нефти в широком интервале пластовых температур.
Технический результат в предлагаемом изобретении достигается тем, что состав для повышения нефтеотдачи пластов за счет ограничения водопритока на основе суспензии дисперсного наполнителя в жидкости-носителе содержит в качестве дисперсного носителя технический углерод, а в качестве жидкости-носителя - водный раствор полимера метилцеллюлозы с добавлением карбамида. Способ получения состава для повышения нефтеотдачи пластов включает перемешивание водного раствора и технического углерода, причем технический углерод предварительно диспергируют в водном разбавленном растворе метилцеллюлозы при соотношении компонентов, масс.%: технический углерод - 15.0, метилцеллюлоза - 0.05-0.1, вода - остальное, затем полученную концентрированную суспензию перемешивают с водным раствором метилцеллюлозы и карбамида при следующем соотношении компонентов, масс.%:
метилцеллюлоза - 0.5-2.0
карбамид - 2.0-20.0
технический углерод - 0.5-5.0
вода - остальное.
В лабораторных условиях для получения концентрированной суспензии дисперсного технического углерода технический углерод диспергируют в водном разбавленном растворе метилцеллюлозы с помощью лабораторной верхнеприводной мешалки при скорости перемешивания 2000 об/мин с добавлением стеклянного бисера диаметром 2 мм в течение 3 часов.
Вязкость раствора полимера придает суспензии технического углерода седиментационную устойчивость. Возможность повышения нефтеотдачи за счет ограничения водопритока данным составом основана на способности систем метилцеллюлоза - вода при пластовой температуре образовывать объемные гели в пористой среде коллектора. При закачке суспензии в пласт основное количество состава попадает в промытые высокопроницаемые части пласта, под действием высокой пластовой температуры происходит образование водоизолирующего экрана с высокими структурно-механическими и гидрофобными свойствами за счет присутствия в суспензии высокодисперсного гидрофобного материала.
В таблице приведены результаты исследований структурно-механических свойств гелей (вязкость, модуль упругости) и степени гидрофобности поверхностей полученных гелей.
Измерение вязкости гелей проводят с использованием вибрационного вискозиметра с камертонным датчиком «Реокинетика». В качестве калибровочной жидкости используют дистиллированную воду.
Определение модуля упругости гелей проводят на основании диаграмм «напряжение - деформация», полученных в квазистатическом режиме сжатия цилиндрических образцов. Использовалась оригинальная аппаратура на базе микрометра и электронных весов. Модуль упругости рассчитывают как угол наклона начального линейного участка зависимости напряжения сжатия от величины деформации, для которого соблюдается закон Гука.
Степень гидрофобности поверхности геля определяют методом компьютерного видеосканирования. На поверхности полученных из суспензий гелей наносят капли нефти и воды, регистрируют через микроскоп видеоклипы поведения капель. С помощью программы компьютерной обработки изображения определяют площадь, которую занимает капля воды или нефти через определенное время. Степень гидрофобности поверхности гелей рассчитывают относительно площади растекания капель воды и нефти по поверхности известной гидрофобности.
Приводим примеры конкретных составов.
Пример 1. В 966.6 г жидкости-носителя, которая состоит из 19.98 г метилцеллюлозы марки МЦ-100, 100.0 г карбамида и 846.62 г воды, добавляют 33.4 г предварительно диспергированием приготовленной концентрированной суспензии технического углерода марки N 339, состоящей из 0.02 г метилцеллюлозы марки МЦ-100, 5.0 г технического углерода и 28.38 г воды. Жидкость-носитель содержит 2.07% масс. метилцеллюлозы марки МЦ-100, 10.34% масс. карбамида и 87.59% масс. воды. Предварительно диспергированием приготовленная концентрированная суспензия технического углерода марки N 339 содержит 0.06% масс. метилцеллюлозы марки МЦ-100, 15.0% масс. технического углерода и 84.94% масс. воды. После тщательного перемешивания получают 1000.0 г состава, содержащего 2.0% масс. метилцеллюлозы, 10.0% масс. карбамида, 0.5 % масс. технического углерода и 87.5% масс. воды. Результаты измерений вязкости, модуля упругости геля и степени гидрофобности поверхности геля 0.5%-ной суспензии технического углерода марки N 339 в жидкости-носителе приведены в таблице.
Примеры 2-6. Аналогично примеру 1. Результаты измерений вязкости, модуля упругости геля и степени гидрофобности поверхности геля 0.5%-ной суспензии технического углерода марок П 702, П 161, П 145, П 267-Э и П 366-Э в жидкости-носителе приведены в таблице.
Пример 7. 66.7 г предварительно диспергированием приготовленной концентрированной суспензии технического углерода марки N 339, содержащей 0.04 г метилцеллюлозы марки МЦ-100, 10.0 г технического углерода и 56.63 г воды, добавляют в 933.3 г жидкости-носителя, в которой находится 14.96 г метилцеллюлозы марки МЦ-100, 50.0 г карбамида и 868.34 г воды. Жидкость-носитель содержит 1.60% масс. метилцеллюлозы марки МЦ-100, 5.36% масс. карбамида и 93.04% масс. воды. Предварительно диспергированием приготовленная концентрированная суспензия технического углерода марки N 339 содержит 0.06% масс. метилцеллюлозы марки МЦ-100, 15.0% масс. технического углерода и 84.94% масс. воды. После тщательного перемешивания получают 1000.0 г состава, содержащего 1.5% масс. метилцеллюлозы марки МЦ-100, 5.0% масс. карбамида, 1.0% масс. технического углерода и 92.5% масс. воды. Результаты измерений вязкости, модуля упругости геля и степени гидрофобности поверхности геля 1.0%-ной суспензии технического углерода марки N 339 в жидкости-носителе приведены в таблице.
Примеры 8-12. Аналогично примеру 7. Результаты измерений вязкости, модуля упругости геля и степени гидрофобности поверхности геля 1.0%-ной суспензии технического углерода марок П 702, П 161,П 145,П 267-Э и П 366-Э в жидкости-носителе приведены в таблице.
Пример 13. 133.3 г предварительно диспергированием приготовленной концентрированной суспензии технического углерода марки N 339, состоящей из 0.07 г метилцеллюлозы, 20.0 г технического углерода и 113.23 г воды, добавляют в 866.7 г жидкости-носителя, содержащей 14.93 г метилцеллюлозы марки МЦ-100, 20.0 г карбамида и 831.77 г воды, и тщательно перемешивают. Жидкость-носитель содержит 1.72% масс. метилцеллюлозы марки МЦ-100, 2.31% масс. карбамида и 95.97% масс. воды. Предварительно диспергированием приготовленная концентрированная суспензия технического углерода марки N 339 содержит 0.05% масс. метилцеллюлозы марки МЦ-100, 15.0% масс. технического углерода и 84.95% масс. воды. После перемешивания получают 1000.0 г состава, содержащего 1.5% масс. метилцеллюлозы марки МЦ-100, 2.0% масс. карбамида, 2.0% масс. технического углерода и 94.5% масс. воды. Результаты измерений вязкости, модуля упругости геля и степени гидрофобности поверхности геля 2.0%-ной суспензии технического углерода марки N 339 в жидкости-носителе приведены в таблице.
Примеры 14-18. Аналогично примеру 9. Результаты измерений вязкости, модуля упругости геля и степени гидрофобности поверхности геля 2.0%-ной суспензии технического углерода марок П 702, П 161, П 145, П 267-Э и П 366-Э в жидкости-носителе приведены в таблице.
Пример 19. В 666.6 г жидкости-носителя, содержащей 8.33 г метилцеллюлозы марки МЦ-100, 20.0 г карбамида и 638.27 г воды, добавляют 333.4 г предварительно диспергированием приготовленной концентрированной суспензии технического углерода марки N 339, состоящей из 1.67 г метилцеллюлозы, 50.0 г технического углерода и 281.73 г воды. Жидкость-носитель содержит 1.25% масс. метилцеллюлозы марки МЦ-100, 3.0% масс. карбамида и 95.75% масс. воды. Предварительно диспергированием приготовленная концентрированная суспензия технического углерода марки N 339 содержит 0.05% масс. метилцеллюлозы марки МЦ-100, 15.0% масс. технического углерода и 84.95% масс. воды. После тщательного перемешивания получают 1000.0 г состава, содержащего 1.0% масс. метилцеллюлозы марки МЦ-100, 2.0% масс. карбамида, 5.0% масс. технического углерода и 92.0% масс. воды. Результаты измерений вязкости, модуля упругости геля и степени гидрофобности поверхности геля 5.0%-ной суспензии технического углерода марки N 339 в жидкости-носителе приведены в таблице.
Примеры 20-24. Аналогично примеру 19. Результаты измерений вязкости, модуля упругости геля и степени гидрофобности поверхности геля 5.0%-ной суспензии технического углерода марок П 702, П 161, П 145, П 267-Э и П 366-Э в жидкости-носителе приведены в таблице.
Эффективность предлагаемого состава оценивают по результатам исследования фильтрации через нефтенасыщенные модели пласта в процессе доотмыва остаточной нефти из двух параллельных колонок с различной проницаемостью применительно к условиям нагнетательных и добывающих скважин с использованием 1.0%-ной суспензии технического углерода марки П 702 в жидкости-носителе, содержащей 1.5% масс. метилцеллюлозы и 2.0% масс. карбамида в воде. Используют насыпные модели пласта, приготовленные из дезинтегрированного кернового материала, нефть и модели закачиваемых вод пластов нефтяных месторождений. Исследование проводят следующим образом. Сначала осуществляют вытеснение нефти водой до полной обводненности продукции из обеих колонок. Через 5-15 минут замеряют температуру, давление на входе и выходе из колонок, объемы вытесненной нефти и воды из каждой колонки. По полученным данным рассчитывают градиент давления grad Р, атм/м, подвижность жидкостей k/µ, мкм2/(мПа·с) и коэффициент вытеснения нефти водой Кв, %. После вытеснения нефти водой одновременно в обе колонки закачивают оторочку состава на основе суспензии, продвигают на заданное расстояние водой и термостатируют определенное время для образования геля. Затем продолжают нагнетание водой. Измерение указанных выше параметров -температуры, давления на входе и выходе, объемов вытесненной нефти и воды из каждой колонки - производят постоянно, через 5-15 минут. По полученным данным также рассчитывают градиент давления, подвижность жидкостей, абсолютный коэффициент вытеснения нефти составом и водой.
Проницаемость низкопроницаемой колонки составляла 0.086 мкм2, высокопроницаемой - 0,532 мкм2. Проницаемость колонок различалась в 6.2 раза. Температура опыта составляла 90°С. Исследования показали, что образование геля непосредственно в модели пласта приводит к перераспределению фильтрационных потоков, выравниванию подвижностей жидкости в неоднородной модели пласта. Скорость фильтрации воды через высокопроницаемую колонку снижается с 5.2 до 0-0.15 м/сут, т.е. в 35 раз вплоть до практически полного прекращения фильтрации. Прирост коэффициента нефтевытеснения в среднем по модели составляет 16.67%, по прототипу при использовании 0.05-2.0%-ной суспензии дисперсного наполнителя в растворе соли многоосновной кислоты и одновалентного катиона скорость фильтрации воды через высокопроницаемый пропласток снижается более чем в 5 раз вплоть до практически полного прекращения фильтрации, прирост коэффициента нефтевытеснения колеблется от 4.7 до 14.1%.
Таким образом, при использовании предлагаемого состава на основе суспензии технического углерода различного морфологического строения и дисперсности в жидкости-носителе происходит повышение эффективности ограничения водопритока за счет улучшения структурно-механических свойств водоизолирующего экрана - вязкость геля, полученного из суспензии, составляет от 0.95 до 2.16 Па·с; модуль упругости от 2.42 до 24.35 кПа, без снижения проницаемости призабойной зоны пласта по нефти в широком интервале пластовых температур - степень гидрофобности составляет от 36 до 98%, что обеспечивает увеличение прироста коэффициента нефтевытеснения.
| Таблица | ||||||
| № п/п | Вещества | Марка дисперсного углерода | Концентрация, % масс. | Вязкость, Па·с | Модуль упругости, кПа | Степень гидрофобности, % |
| 1 | Метилцеллюлоза | 2.0 | ||||
| Карбамид | N339 | 10.0 | 1.08 | 4.03 | 36.62 | |
| Технический углерод | 0.5 | |||||
| Вода | 87.5 | |||||
| 2 | Метилцеллюлоза | 2.0 | ||||
| Карбамид | П702 | 10.0 | 1.06 | 7.58 | 49.11 | |
| Технический углерод | 0.5 | |||||
| Вода | 87.5 | |||||
| 3 | Метилцеллюлоза | 2.0 | ||||
| Карбамид | П145 | 10.0 | 1.14 | 8.08 | 70.44 | |
| Технический углерод | 0.5 | |||||
| Вода | 87.5 | |||||
| 4 | Метилцеллюлоза | 2.0 | ||||
| Карбамид | П161 | 10.0 | 1.21 | 8.20 | 57.12 | |
| Технический углерод | 0.5 | |||||
| Вода | 87.5 | |||||
| 5 | Метилцеллюлоза | 2.0 | ||||
| Карбамид | П 267-Э | 10.0 | 0.95 | 8.79 | - | |
| Технический углерод | 0.5 | |||||
| Вода | 87.5 | |||||
| 6 | Метилцеллюлоза | 2.0 | ||||
| Карбамид | П 366-Э | 10.0 | 1.17 | 19.82 | - | |
| Технический углерод | 0.5 | |||||
| Вода | 87.5 | |||||
| 7 | Метилцеллюлоза | 1.5 | ||||
| Карбамид | N339 | 5.0 | 1.05 | 4.64 | 41.04 | |
| Технический углерод | 1.0 | |||||
| Вода | 92.5 | |||||
| 8 | Метилцеллюлоза | 1.5 | ||||
| Карбамид | П702 | 5.0 | 1.22 | 7.91 | 61.65 | |
| Технический углерод | 1.0 | |||||
| Вода | 92.5 | |||||
| 9 | Метилцеллюлоза | 1.5 | ||||
| Карбамид | П145 | 5.0 | 1.31 | 8.97 | 69.15 | |
| Технический углерод | 1.0 | |||||
| Вода | 92.5 | |||||
| 10 | Метилцеллюлоза | 1.5 | ||||
| Карбамид | П161 | 5.0 | 1.14 | 6.59 | 66.18 | |
| Технический углерод | 1.0 | |||||
| Вода | 92.5 | |||||
| 11 | Метилцеллюлоза | 1.5 | ||||
| Карбамид | П 267-Э | 5.0 | 1.33 | 10.54 | - | |
| Технический углерод | 1.0 | |||||
| Вода | 92.5 | |||||
| 12 | Метилцеллюлоза | 1.5 | ||||
| Карбамид | П 366-Э | 5.0 | 1.49 | 21.02 | - | |
| Технический углерод | 1.0 | |||||
| Вода | 92.5 | |||||
| 13 | Метилцеллюлоза | 1.5 | ||||
| Карбамид | N339 | 2.0 | 1.04 | 4.65 | 46.62 | |
| Технический углерод | 2.0 | |||||
| Вода | 94.5 | |||||
| 14 | Метилцеллюлоза | 1.5 | ||||
| Карбамид | П 702 | 2.0 | 1.14 | 8.43 | 59.38 | |
| Технический углерод | 2.0 | |||||
| Вода | 94.5 | |||||
| 15 | Метилцеллюлоза | 1.5 | ||||
| Карбамид | П 145 | 2.0 | 1.38 | 5.25 | 94.51 | |
| Технический углерод | 2.0 | |||||
| Вода | 94.5 | |||||
| 16 | Метилцеллюлоза | 1.5 | ||||
| Карбамид | П 161 | 2.0 | 1.25 | 5.84 | 67.83 | |
| Технический углерод | 2.0 | |||||
| Вода | 94.5 | |||||
| 17 | Метилцеллюлоза | 1.5 | ||||
| Карбамид | П 267-Э | 2.0 | 1.28 | 12.96 | - | |
| Технический углерод | 2.0 | |||||
| Вода | 94.5 | |||||
| 18 | Метилцеллюлоза | 1.5 | ||||
| Карбамид | П 366-Э | 2.0 | 1.55 | 21.40 | - | |
| Технический углерод | 2.0 | |||||
| Вода | 94.5 | |||||
| 19 | Метилцеллюлоза | 1.0 | ||||
| Карбамид | N 339 | 2.0 | 1.56 | 4.99 | 49.17 | |
| Технический углерод | 5.0 | |||||
| Вода | 92.0 | |||||
| 20 | Метилцеллюлоза | 1.0 | ||||
| Карбамид | П 702 | 2.0 | 1.96 | 10.29 | 61.35 | |
| Технический углерод | 5.0 | |||||
| Вода | 92.0 | |||||
| 21 | Метилцеллюлоза | 1.0 | ||||
| Карбамид | П 145 | 2.0 | 1.60 | 2.42 | 97.97 | |
| Технический углерод | 5.0 | |||||
| Вода | 92.0 | |||||
| 22 | Метилцеллюлоза | 1.0 | ||||
| Карбамид | П 161 | 2.0 | 1.58 | 4.54 | 75.91 | |
| Технический углерод | 5.0 | |||||
| Вода | 92.0 | |||||
| 23 | Метилцеллюлоза | 1.0 | ||||
| Карбамид | П 267-Э | 2.0 | 1.86 | 13.10 | ||
| Технический углерод | 5.0 | |||||
| Вода | 92.0 | |||||
| 24 | Метилцеллюлоза | 1.0 | ||||
| Карбамид | П 366-Э | 2.0 | 2.16 | 24.35 | - | |
| Технический углерод | 5.0 | |||||
| Вода | 92.0 |
1. Способ получения состава для повышения нефтеотдачи пластов - суспензии дисперсного наполнителя в жидкости-носителе, включающий перемешивание водного раствора и технического углерода, отличающийся тем, что предварительно технический углерод диспергируют в водном разбавленном растворе метилцеллюлозы при соотношении компонентов, мас.%: технический углерод 15,0, метилцеллюлоза 0,05, вода - остальное, затем полученную концентрированную суспензию перемешивают с водным раствором метилцеллюлозы и карбамида при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| метилцеллюлоза | 0,5-2,0 |
| карбамид | 2,0-20,0 |
| технический углерод | 0,5-5,0 |
| вода | остальное |
2. Состав для повышения нефтеотдачи пластов, характеризующийся тем, что он получен способом по п.1.
