Гелеобразующий состав


 


Владельцы патента RU 2428451:

Общество с ограниченной ответственностью "ЛеЛ" (RU)

Изобретение относится к нефтяной промышленности, в частности к составам для проведения водоизоляционных работ, и может быть использовано для регулирования фильтрационных потоков нефтяных и газовых пластов, ограничения водопритоков в нефтяных и газовых скважинах, ликвидации заколонных перетоков воды и газа, отключения отдельных обводнившихся интервалов пласта, при капитальном ремонте скважин. Технический результат - повышение эффективности водоизоляции, снижение обводненности добываемой скважиной продукции и увеличение добычи нефти игаза. Гелеобразующий состав содержит, мас.%: шлам - отход производства глинозема, полученный со стадии промывки шлама алюминатного раствора, состава, мас.%: 2CaO·SiO2 82-85; Na2O·Al2O3·2SiO2·H2O 5-8; 3CaO·Al2O3·xSiO2·(6-2x)H2O 2-3; СаСО3 3-4; 2CaO·Fe2O3 3-4; Na2O·CaO·SiO2 1-2, где х - 2-4, 5-11, соляная кислота (в пересчете на 100% сухого вещества) 20-50, вода - остальное. 3 табл.

 

Изобретение относится к нефтяной промышленности, в частности к составам для проведения водоизоляционных работ, и может быть использовано для регулирования фильтрационных потоков нефтяных и газовых пластов, ограничения водопритоков в нефтяных и газовых скважинах, ликвидации заколонных перетоков воды и газа, отключения отдельных обводнившихся интервалов пласта, при капитальном ремонте скважин.

Наибольший эффект в регулировании фильтрационных потоков обводненных пропластков достигается при использовании гелеобразных композиций. Наиболее перспективным является применение гелеобразующих композиций.

Известны гелеобразующие составы на основе различных химических реагентов, в частности: полимеров [1], солей алюминия [2, 3], силикатов щелочных металлов [4], алюмосиликатов [5].

Недостатками известных составов являются их низкая эффективность из-за сложности регулирования скорости гелеобразования, низкой структурной устойчивости, а также высокая стоимость гелеобразующих компонентов, что существенно ограничивает область применения составов.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому, т.е. прототипом, является гелеобразующий состав [5], включающий соляную кислоту, воду и компонент из класса алюмосиликатов, в качестве которого используется нефелин, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Нефелин 4-10
Соляная кислота 20-50
Вода остальное

Недостатками этого состава являются недостаточная прочность получаемых гелей, низкая растворимость алюмосиликата в растворе соляной кислоты.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение эффективности водоизоляции, снижение обводненности добываемой скважинной продукции и увеличение добычи нефти и газа.

Поставленная задача решается тем, что гелеобразующий состав, включающий силикатсодержащий компонент, соляную кислоту и воду, в качестве силикатсодержащего компонента содержит шлам - отход производства глинозема, полученный со стадии промывки шлама алюминатного раствора, состава, мас.%: 2CaO·SiO2 - 82-85; Na2O·Al2O3·SiO2·H2O- 5-8; 3CaO·Al2O3·xSiO2·(6-2х)H2O - 2-3; СаСО3 -3-4; 2CaO·Fe2O3 - 3-4; Na2O·CaO·SiO2 - 1-2, где х - 2-4, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Указанный шлам 5-11
Соляная кислота (в пересчете на 100% сухого вещества) 20-50
Вода остальное

Использование в предлагаемом составе указанного шлама, хорошо растворяемого в соляной кислоте, повышает устойчивость геля, образующегося непосредственно в обводненном поровом пространстве, оказывает более продолжительное сопротивление режиму фильтрации через участки с высокой проницаемостью и направляет вытесняющий агент в новые зоны, тем самым увеличивается охват пласта вытеснением.

Применение указанного шлама дает ранее неизвестный эффект повышения прочности геля. Это обусловлено тем, что шлам содержит оксид кальция - СаО и некоторое количество оксида алюминия - Al2O3. Благодаря проявлению алюминием амфотерных свойств в системе образуется гидрооксид алюминия, способствующий созданию пространственной структуры, упрочняющей образуемый гель. Благодаря присутствию СаО и Al2O3 возможно также образование гидроалюминатиов кальция, которые также вносят свой вклад в формирование прочности полученного геля.

Границы концентраций шлама в составе композиции обусловлены результатами лабораторных экспериментов. При понижении его содержания время гелеобразования и прочность композиции значительно понижаются, а при повышении - количество нерастворившегося осадка неоправданно растет.

Границы концентраций соляной кислоты обусловлены ее реакционной способностью. Если концентрация будет меньше указанной, то время гелеобразования значительно уменьшается, что технологически неоправданно, если выше - время гелеобразоваиия и неоправданный расход кислоты значительно увеличиваются.

В качестве компонентов гелеобразующей композиции используются:

- шлам, образующийся на стадии промывки шлама алюминатного раствора при производстве глинозема после процессов спекания нефелинового концентрата и известняка, выщелачивания полученного спека, сгущения и промывки шлама алюминатного раствора, который является многотоннажным отходом производства и имеет следующий химический состав, %: SiO2 - 30,3-32; СаО - 58,05-59; MgO - 1,1-1,5; Fe2O3 - 2,1-2,6; Al2O3 - 2,1-2,6; Na2O - 0,8-1; K2O - 0,6-0,8, СТП 55145272.33-001-2001. Минералогический состав представлен, мас.%: 2CaO·SiO2 - 82-85; Na2O·Al2O3·SiO2·H2O - 5-8; 3CaO·Al2O3·xSiO2·(6-2x)H2O - 2-3; СаСО3 - 3-4; 2CaO·Fe2O3 - 3-4; Na2O·CaO·SiO2 - 1-2, где х - 2-4;

- соляная кислота, выпускаемая по ТУ 6-01-04689381-85-92, жидкость прозрачного цвета, плотностью 1,11-1,55 г/см3 (22-31%-ной концентрации);

- вода пресная.

Гелеобразующая композиция готовится обычным смешением шлама с раствором соляной кислоты и изначально имеет широкий диапазон времени гелеобразования 1-48 ч - (1,1-1,6 м2/с).

В лабораторных условиях исследовались время гелеобразования состава и его прочность.

Для определения времени гелеобразования в пробирку с соляной кислотой плотностью 1,11 г/см3 22%-ной концентрации и водой добавляют навеску белитового шлама минералогического состава, мас.%: 2CaO·SiO2 - 83; Na2O·Al2O3·2SiO2·H2O - 6; 3CaO·Al2O3·xSiO2·(6-2х)H2O - 2,5; СаСО3 - 3,6; 2CaO·Fe2O3 - 3; Na2O·CaO·SiO2 - 1,2, где х - 2 и перемешивают в течение 20 мин.

Приготовленные композиции помещают в термостат при исследуемой температуре. Временем гелеобразования считается потеря текучести раствора (табл.1).

Таблица 1
Время гелеобразования композиции
№ примера Гелеобразующийся состав, об.% Время гелеобразования, ч-мин
Белитовый шлам 22%-ная соляная кислота вода
1 11 32 57 10-32
2 5 34 61 44-40
3 8 42 50 21-35
4
(состав по прототипу) 8 (нефелин) 42 50 18
Таблица 2
Результаты исследования по изучению вязкости гелеобразующих композиций
Скорость сдвига, 1/с Динамическая вязкость, сП
примеры
1 2 3 4 (по прототипу)
0,33 28700 20230 26900 24240
1,0 9790 7510 8200 8000
9,0 1470 1210 1300 1170
48,0 390 170 280 210
145,0 140 110 130 120

Прочность образующихся гелей определялась по предельному напряжению разрушения с помощью ротационного вискозиметра. Измерения проводились при температуре 30°С и атмосферном давлении (табл.2 и 3).

Таблица 3
Предельное напряжение сдвига для составов
№ примера Прочность τ0, Па
1 13
2 7,8
3 9,8
4 (по прототипу) 8,6

Из полученных экспериментальных данных видно, что предлагаемые гелеобразующие составы имеют более высокую прочность по сравнению с прототипом.

Таким образом, на основании результатов лабораторных исследований гелеобразующего состава для регулирования проницаемости пластов следует, что заявляемый состав:

1) структурируется во всем объеме, образуя высокопрочный гель;

2) имеет низкую начальную вязкость, высокую фильтруемость в пласт и регулируемое время гелеобразования;

3) состоит из доступных и дешевых компонентов.

Пример 1 (прототип, пример 4 в табл.1). 8 мас.% нефелина, 42 мас.% соляной кислоты (в пересчете на 100% сухого вещества) растворяли в 50 мас.% воды, перемешивая с помощью магнитной мешалки в течение 20 минут. Затем раствор сливали с осадка. Время гелеобразования при 30°С составляет 18 часов (табл.1). Динамическая вязкость образовавшегося геля составила при скорости сдвига 0,33 об/с - 24242 сП (табл.2) с прочностью 8,6 Па (табл.3).

Пример 2. Смесь, содержащую 8 мас.% белитового шлама, 42 мас.% соляной кислоты (в пересчете на 100% сухого вещества), растворяли в 50 мас.% воды, перемешивая с помощью магнитной мешалки в течение 20 минут. Затем раствор сливали с осадка. Время гелеобразования при 30°С составляет 21 час 35 мин (табл.1). Динамическая вязкость образовавшегося геля составила при скорости сдвига 0,33 об/с - 26900 сП (табл.2) с прочностью 9,8 Па (табл.3).

Пример 3. Смесь, содержащую 5 мас.% белитового шлама, 34 мас.% соляной кислоты (в пересчете на 100% сухого вещества), растворяли в 61 мас.% воды, перемешивая с помощью магнитной мешалки в течение 20 минут. Затем раствор сливали с осадка. Время гелеобразования при 30°С составляет 44 час 40 мин (табл.1). Динамическая вязкость образовавшегося геля составила при скорости сдвига 0,33 об/с - 20233 сП (табл.2) с прочностью 7,8 Па (табл.3).

При промышленной реализации предлагаемого изобретения получение гелеобразующего состава проводится следующим образом.

В емкость цементировочного агрегата заливается 1500 кг (50 мас.%) воды, в которой разводится 1260 кг (42 мас.%) соляной кислоты (в пересчете на сухое вещество), после тщательного перемешивания полученной смеси к ней добавляется 240 кг (8 мас.%) белитового шлама. Полученная смесь перемешивается не менее 20 минут путем круговой циркуляции. Затем полученная смесь через насосно-компрессорные или бурильные трубы закачивается в пласт и оставляется для ее структурирования и упрочнения геля в порах пласта.

Концентрация кислоты подбиралась таким образом, чтобы время гелеобразования было больше, чем время между смешиванием композиции и прохождением этой композиции до забойной зоны скважины.

Источники информации

1. Сургучев М.Л. Вторичные и третичные методы увеличения нефтеотдачи пластов. - М.: Недра, 1985 г.

2. Пат. РФ №2061856 «Способ разработки нефтяных месторождений с разнопроницаемыми пластами», 10.06.96.

3. Пат. РФ №2066743 «Состав для повышения нефтеотдачи пластов», 20.09.96.

4. Пат. РФ №2065442 «Способ изоляции водопритоков с помощью гелирования растворов производных кремневой кислоты», 20.08.96.

5. Пат. РФ №2089723 «Способ разработки нефтяных месторождений», 11.12.97 (прототип).

Гелеобразующий состав, включающий силикатсодержащий компонент, соляную кислоту и воду, отличающийся тем, что в качестве силикатсодержащего компонента содержит шлам - отход производства глинозема, полученный со стадии промывки шлама алюминатного раствора, состава, мас.%: 2CaO·SiO2 82-85; Na2O·Al2O3·2SiO2·H2O 5-8; 3CaO·Al2O3·xSiO2(6-2x)H2O 2-3; СаСО3 3-4; 2CaO·Fe2O3 3-4; Na2O·CaO·SiO2 1-2, где х - 2-4 при следующем соотношении компонентов, мас.%:

указанный шлам 5-11
соляная кислота (в пересчете на 100% сухого вещества) 20-50
вода остальное


 

Похожие патенты:

Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин, в частности к безглинистым полисахаридным растворам, применяемым для бурения горизонтальных и пологих скважин с большим углом отклонения, а также и боковых стволов с горизонтальным окончанием.
Изобретение относится к заканчиванию и ремонту нефтяных и газовых скважин и может быть использовано в условиях аномально высоких пластовых давлений и высоких температур, для разбуривания соленосных отложений, первичного и вторичного вскрытия продуктивных пластов, для глушения скважин и выполнения различных видов работ при их ремонте.
Изобретение относится к заканчиванию и ремонту нефтяных и газовых скважин и может быть использовано в условиях аномально высоких пластовых давлений и высоких температур, для разбуривания соленосных отложений, первичного и вторичного вскрытия продуктивных пластов, для глушения скважин и выполнения различных видов работ при их ремонте.
Изобретение относится к способу изоляции обводненных участков нефтяного пласта и может найти применение в нефтедобывающей отрасли. .

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности. .
Изобретение относится к нефте- и газодобывающей промышленности, а именно к тампонажному составу на основе кремнийорганических соединений, и может быть использовано для селективной изоляции водопритоков в скважины, в том числе в условиях низкопроницаемых коллекторов.
Изобретение относится к нефтяной промышленности и может найти применение при водоизоляционных работах в скважине. .
Изобретение относится к нефтяной промышленности и может найти применение при бурении скважин, при вскрытии продуктивных пластов, при глушении скважин, при обработке призабойных зон добывающих и нагнетательных скважин, при промывке и освоении скважин, при проведении работ по повышению нефтеотдачи пластов

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может найти применение при приготовлении технологической жидкости при ремонтных работах на нагнетательной скважине

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к составам для регулирования разработки нефтяных месторождений, и может применяться для изоляции водопритока в нефтяные скважины, а также для регулирования профиля приемистости нагнетательных скважин, для обработки пласта, для ликвидации негерметичности эксплуатационных колонн, заколонного пространства и ликвидации проблемы пескопроявления
Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к буровым и нефтегазопромысловым технологическим жидкостям и способам их применения

Изобретение относится к обработке несущих углеводород геологических формаций

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности, а именно к составу для изоляции зон поглощений в трещиновато-кавернозных коллекторах в условиях интенсивных (катастрофических) поглощений в широком диапазоне температур
Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и предназначено для ремонтно-изоляционных работ в скважинах и может быть использовано с применением колтюбинга
Наверх