Состав для изоляции пластов

 

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к составам для изоляции водопритока в нефтяных скважинах или регулирования профиля приемистости в нагнетательныхскважинах. Цель изобретения - повышение изоляционных свойств (Состава за счет увеличения прочности структуры сшитого полимера. Состав содержит следующие, компоненты, мас.%: гидролизованный полиакриламид 0,35-1,0; смесь хромкапиевых и алюмоаммониевых квасцов чО,025-0,07; низкомолекулярный одноатомный спирт 7.85-39,25; вода остальное. Смесь хромкалиевых и алюмоаммониевых квасцов используется в соотношении 1:1- 4. Водорастворимый спирт вводится в состав с целью предотвращения распада микрогелей в растворе ПАА при его приготовлении. Сшивающее действие смеси ионов алюминия и хрома обладает синергизмом, аналогично сиккативам. 1 з.п.флУ. 1 табл., 2 ил.(Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 Е 21 В 33/138

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

flO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

О 4

О

С> (21) 4753007/03, (22) 27.10.89 (46) 07.02.92. Бюл. N. 5 (71) Нижневартовский научно-исследовательский и проектный институт нефтяной промышленности (72) Ф.Я,Канзафаров и С.Г.Канзафарова

{53) 622.245.4(088.8) (56) Патент CWA N . 3809160, кл. 166-294, опублик, 1974.

Авторское свидетельство СССР

М 985255, кл. Е 21 В 33/138, 1980. (54} СОСТАВ ДЛЯ ИЗОЛЯЦИИ ПЛАСТОВ (57) Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к со-ставам для изоляции водопритока в нефтяных скважинах или регулирования профиля приемистости в нагнетательных

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к составам для изоляции водопритока в нефтедобывающие скважины или регулиро-" вания профиля приемистости нагнетательных скважин.

Известен состав для изоляции .родопритока в скважину, содержащий полиакриламид, воду и сшивающий агент, соли поливалентных металлов неорганических кислот, в частности сульфат хрома.

Недостаток состава заключается в том, что гелеобразование происходит быстро и не во всем объеме водного. раствора полиакриламида, что является причиной низкой эффективности водоизоляции.

Известен состав для изоляции водопритока в скважину, включающий гидролизо„, SU„„1710700 А1 скважинах. Цель изобретения — повышение изоляционных свойств Состава за счет увеличения прочности структуры сшитого полимера. Состав содержит следующие компоненты, мас. j: гидролизованный полиакриламид 0;35-1.0; смесь хромкалиевых и алюмоаммониевых квасцов ,0,025-0,07; низкомолекулярный одноатомный спирт 7.85-39,25; вода остальное.

Смесь хромкалиевых и алюмоаммониевых квасцов используется в соотношении 1:14. Водорастворимый спирт вводится в состав с целью предотвращения распада микрогелей в растворе ПАА.npu его приготовлении. Сшивающее действие смеси ионов алюминия и хрома обладает синергиэмом, аналогично сиккативам. 1 з.п.фл ы, 1 табл., 2 ил. ванный полиакриламид, сшивающий агент, содержащий хромовые квасцы и воду.

Недостатками известного способа являются низкие водоизоляционные свойства образующегося геля вследствие адсорбции катиона хрома на породе,.что является причиной неполной сшивки Молекул полиакриламида в водном растворе. Увеличение содержания хромовых квасцов выше 0.03 не дает положительных результатов, так как это приводит к быстрому образованию геля на поверхности, который нельзя закачать в скважину.

Цель изобретения — повышение изоляционных свойств состава.

Поставленная цель достигается тем, что состав для изоляции пластов, включающий гидролизованный полиакриламид, сшиваю1710700

0,025 — 0,07 щий агент, содержащий квасцы и воду, содержит дополнительно низкомолекулярный одноатомный спирт (например, иэопропанол), при следующем соотношении компонентов, мас.g:

Гидролизованный полиакриламид 0,35 — 1,0

Смесь хромкалиевых и алюмоаммониевых квасцов

Одноатомный спирт С вЂ” Сз 7,85 — 39,25

Вода Остальное

Другим отличием состава является то, что сшивающий агент содержит смесь хромкалиевых и алюмоаммониевых квасцов в соотношении 1:1-4.

Использование предлагаемого состава позволит повысить качЕство изоляционных работ по ограничению водопритока в нефтяные скважины и по регулированию профиля приемистости сложно-неоднородных нефтяных и нефтегазовых залежей, что приводит к повышению продолжительности эффекта и увеличению добычи нефти (с одновременным уменьшением добычи воды) на каждую скважино-операцию.

Сущность изобретения заключается в следующем, Известно, что порошкообразный полиакриламид (ПАА), помимо макромолекул различной величины, содержит гелеобразные агрегаты или микрогели. Образование таких микрогелей в ПАА происходит за счет поперечных "сшивок" молекул по кислородным связям в процессе осаждения и сушки

ПАА. При растворении в воде ПАА часть микрогелей распадается за счет разрыва

"сшивок", но часть микрогелей сохраняется, поэтому растворы обладают свойствами суспензий, а микрогели могут быть даже отфильтрованы на тонких фильтрах. Размеры частиц микрогелей более 0.45 мк.

При использовании ПАА для водоизоляции водопритоков в скважины, микрогели проникают в поры коллектора и перекрывают сужение пор, приводя к дополнительному закупориванию коллектора.

Водорастворимый спирт вводится в состав с целью предотвращения распада микрогелей в растворе ПАА при его приготовлении. Так как микрогели в спиртах нерастворимы, поэтому добавка спирта до определенного значения (в данном случае до 39,25 ) способствует более полному осаждению микрогелей из раствора и максимальному их сохранению.

В качестве сшивающего агента используется смесь хромкалиевых и алюмоаммо-.

35 ниевых квасцов, диссоциирующих в водном растворе на катионы Сг и Al Адсорбционная способность катионов металлов постоянной валентности Al выше, чем у металлов переменной валентности Cr +, поэтому активная поверхность породы пласта насыщается преимущественно катионами

Al, а катионы Cr принимают более пол3+ з+ ное участие в сшивке молекул полиакриламида. А за счет высокой адсорбции ионов

А! на поверхности породы улучшается адсорбция геля к породе. Кроме того, сшивающее действие смеси металлов не аддитивно, оно обладает синергиэмом, аналогично сиккативам.

Таким образом, в предлагаемом составе кроме сшивки молекул ПАА катионами металлов, происходит дополнительное осаждение сшитых микрогелей, что ведет к повышению водоизоляционных свойств состава.

Для изучения водоизоляционных свойств состава приготовляют образцы с различным содержанием спирта и квасцов.

У полученных образцов определяют динамическую вязкость на реовискозиметре типа "Реотест-2" и их испытывают на эффективность водоиэоляции.

Состав готовится следующим образом.

Рассчитанные количества водных растворов полиакриламида и квасцов смешиваются и приливается необходимое количество спирта, смесь перемешивают до получения однородного раствора и выдерживают в течение 24 — 48 ч до полного сшивания полимера.

Пример 1. Навеска 1 г полиакриламида растворяется в 25 мл пресной воды при перемешивании, навеска 0,035 г хромкалиевых и 0,035 г алюмоаммониевых квасцов (1:1) растворяется в б5 мл пресной воды

Растворы полимера и квасцов смешиваются к смеси и добавляется 7,85г(10мл) изопропилового спирта. После перемешивания смесь выдерживают 24 ч и определяют динамическую вязкость. Динамическая . вязкость при скорости сдвига 0,33 с составляет 63б П.

Пример 2, Аналогично примеру 1, 15 мл водного раствора, содержащего 0,7 г по-, лиакриламида смешивается с 50 мл водного раствора, содержащего 0,025 r хромкалиевь х и 0,025 г алюмоаммониевых квасцов (1:1), к смеси приливается 19,б г (25 мл) изопропилового спирта. Через 24 ч динамическая вязкость составляет 409 П.

Пример 3. Аналогично примеру 1, смешивается раствор 1 г полиакриламида в 25 мл воды с раствором 0,035 г хромкалиевых и 0,035 г алюмоаммониевых квас1710700

55 цов в 25 мл воды, к смеси приливается 39,25 г (50 мл) иэопропанола. Через 24 ч динами. ческая вязкость составляет 465 П, Пример 4, Аналогично примеру,1, навеска 0,35 r полиакриламида в 25 мл пресной воды смешивается с 65 мл водного раствора, содержащего 0,0125 г хромкалиевых и 0,0125 r алюмоаммониевых квасцов, к смеси приливают 7,85 г (10 мл) иэопропилового спирта. Динамическая вязкость составляет 106 П.

Свойства других составов приведены в таблице.

Водоизоляционные свойства определялись по следующей методике. В качестве насыпной модели пласта использовали керн длиной 0,5 м и диаметром 15 мм, заполненный песком с размерами частиц

0,10-0,36 мм. Нефть из нефтенасыщенного ,керна вытесняют пластоеой водой до максимальной обеодненности выходящих проб жидкости из керна и определяют начальную водопроницаемость керна (например, в мл/5 мин) при избыточном давлении, Затем в керн закачивают приготовленный состав в количестве двух паровых объемов и через 24 ч закачивают пластоеую воду и определяют конечную водопроницаемость керна при таком же избыточном давлении, затем рассчитывают относительное. снижение исходной проницаемости керна (Котн), рассчитываемой по формуле

Коти =- Кн/Кк где К и KK — начальная (до закачки состава) и конечная (после закачки состава) прони; цаемость керна по воде соответственно, Как показывают результаты исследований (табл.) наибольшая динамическая вязкость 768 П наблюдается у составов с содержанием иэопропанола 19,6О/ и ПАА

1% (состав 12), при увеличении содержания спирта до 39,25% вязкость падает до 465

П (состав 13), а при содержании спирта

54,95% происходит коагуляция полиакриламида и осаждение его иэ раствора (состав 14), Использование в качестве сшивающего. агента смеси хромовых и алюминиевых квасцов позволяет регулировать процесс гелеобразования, .Так, например, при увеличении содержания хромовых или алюминиевых квасцов до.0,07% происходит мгновенная сшивка полимера сразу после смешения компонентов (составы 8 и 9), тогда как при использовании смеси хромовых и алюминиевь.х квасцов (1:1) в количестве 0,07 $ образуются вязко-упругие составы со временем гелеобразования 20-24 ч (составы 11 — 13). Составы

18 и 19 сшиваются быстро (через 0,5 ч); что обьясняется повышенным содержанием смеси квасцов (0,08%) или полиакриламида (1,5%) соответственно.

Водоиэоляционные свойства составов

5 10-13 очень высоки, практически вода не фильтруется через керн.

Введение иэопропилового спирта способствует увеличению динамической вязкости составов. Это наглядно подтверждается

10 экспериментальными данными (фиг.1) для составов с содержанием ПАА 0,7%.

На фиг.1 показана зависимость динамической вязкости раствора ПАА от концент рации I-пропанола; на фиг.2 — зависимость

15 динамической вязкости состава от концентрации спиртов.

На фиг.1 обозначено: I — 0,7%-ный раствор ПАА; !! — раствор ПАА+ 0,07 r KCr(S04)z;

II! — раствор ПАА + 0,07 г NH4AI(S04)2; IV—

20 раствор ПАА + 0,035 г ИН4А!(ЯОi!)2+ 0,035 r

КСг(304)2. На фиг.2 обозначено: — 0,7%ный раствор ПАА + метанол; !! — 0,7%-ный . раствор ПАА+ этанол; !!! — 0,7,-ный раствор ПАА + I-пропанол; IV — 0,7%-ный рас25 теор ПАА + метанол + 0,035 r КСг(ЯО4)2 +

0,035 г NHqAI(S04)2; V — 0,7%-ный раствор

ПАА + этанол + 0,035 г КСг(ЯО!) + 0,035 г

ИН!А!(ЯО ф; VI — 0,7%-ный раствор ПАА +

I-пропанол + 0,035 r КСг(504)2 + 0,035 г

30 NH aA I(S04)z.

Влияние спирта на составы неоднозначно. Так, например, динамическая вязкость состава без сшивателя резко увеличивается при введении изопропано35 ла в количестве 10% (об), дальнейшее увеличение спирта не оказывает заметного влияния на этот состав (кривая !).

Y составов со сшивателями (квасцами) динамическая вязкость повышается прямо

40 пропорционально увеличению добавки спирта вплоть до концентрации 50 (об); (дальнейшее увеличение спирта нежелательно, так как составы претерпевают синереэис), Наибольшая динамическая вязкость наблюдается у состава со смесью квасцов (прямая !Ч) ео всей области концентрации спирта (от 0 до 50%), наименьшая — у состава с хромкалиевыми квасцами (прямая II).

Как видно иэ фиг.1, состав с хромовыми квасцами с добавкой 25% спирта имеет примерно такое же значение динамической вязкости (около 350 дПа с), как и состав с алюмоаммониевыми квасцами без добавки спирта.

Таким образом, положительный эффект при введении спирта для составов с различными квасцами имеет некоторое различие между собой.

1710700

Вяэкастк дмнвммнескя я арм О.ЗЗ с . л. с

14тн

Со е канне канаанентов. мяс

Состав

МНкд!(50кд

Иэопрапвная

Вода

КС450кээ

Прадяятяемый

2

4

6

6

9 !

0 !

12

СЗ

14

91.775

91,425

79,675

79,330

59.725

91.080

79.330

59.680

43.980

О,O125 о,аоо о,а5

0.0125 о.аоо

0,07

О.О!25

ÎO3S

106

104

96 . 102

286

290

347О

6055

7,85

О,0125

О,ОО50

0.025

0,0125 о,aoso

О07 .

0 0125

О.ОЗ5

0,0140

0,35

7.85

19.60

19.60

39,25

7.6S

19.60

39 25

54,95

0.7

Свмекя сразу

То хе

Ваде не омяь

7e7e1cN

Каетуяяамя

Вадя нв фмя1труется

Сяэмвка сразу

Та we

1,О

407

636

786

466

415

0,0560

0,0580

o,à3î

О 040

0 035

0,0120

0.0470.

0,40

0,035

16 !

7 ! в

19

Известныд

39,25

7.85

1,5

136

322

0.0125

О 035

0,0125

О 035

1,0 ! о

Экспериментальные данные подтверждают, что ниэкомолекулярные одноатомные спирты (метанол, этанол); как и изопропанол также способствуют увеличению динамической вязкости составов.

Нами была изучена зависимость динамической вязкости составов от содержания спиртов (метанол, этанол, изопропанол) как со сшивателем (смесь хромкалиевых и ат!юмоаммониевых квасцов), так и без сшивателя, Как видно иэ фиг.2, зависимость вязкости от содержания спирта для всех составов имеет: общий характер. Если для составов беэ сшивателя влияние спирта невелико для различных спиртов, то для составов-со сшивателем влияние это весьма заметно, Наибольший эффект оказывает добавка изопропанола, наименьший — этанола.

Как и в случае с изопропанолом, добавка метанола и этанола в значительных количествах (около 75ф> по объему) ведет к синерезису.

Формула изобретения

1. Состав для изоляции пластов, включающий гидролизованный полиакриламид, сшивающий агент, содержащий квасцы, и

5воду,,о т л и ч s !0 шийся тем, что, с целью повышения изоляционных свойств состава эа счет увеличения прочности структуры сшитого полимера, он дополнительно содержит одноатомный спирт С7-Сз, а в каче10 стве сшивающего агента он содержит смесь хромкалиевых и алюмоаммониевых квасцов при следующем соотношении компонентов, мас.ф:

Гидролизованный

15 полиэкриламид 0,35 — 1,0

Смесь хромкалиевых и алюмо- аммониевых квасцов 0.025-0,07

Одноатомный спирт С1-Сз 7,85-39,25

Вода Остальное.

2. Состав по пЛ, о т л. и ч а ю шийся тем, что смесь хромкалиевых и алюмоаммониевых квасцов содержит ингредиенты

25 в соотношении 1:1-4.

1710700

9 а с

С -nppnaeapa, МаС. ба

g д 7а.

Редактор Н.Химчук

Заказ 318 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР, 113035, Москва, Ж-З6, Раушская нэб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

I з у sou ф Ъ с з с

1 з ъ а

М

Ъ

Ь

М и

Ф, 750

ADD

250 г

1Р N. М М, eui.z

Составитель Ф.Канзафаров

Техред M.Mîðãåíòàë Корректор Н.Ревская