Вязкоупругий состав для заканчивания и капитального ремонта скважин

 

Состав может быть использован в качестве жидкости глушения, перфорационной среды, жидкости гидроразрыва и песконосителя, а также в качестве вязкоупругого разделителя при цементировании скважин. Цель: снижение проникающего и кольматирующего воздействия состава на продуктивный пласт за счет сокращения времени структурообразования, снижения фильтрации, повышения вязкости, сохранения проницаемости для нефти зоны кольматации и обеспечения при этом безусадочной равномерной деструкции состава с сохранением низкой фильтрации состава после деструкции при одновременном сохранении высокой газоудерживающей способности. Сущность: состав содержит (мас.%) реагент на основе полисахаридов 1-3, гидроксид щелочного металла 0,05-0,45, сульфат алюминия или меди 0,15-0,3, монопероксигидрат мочевины 0,1-0,2, вода остальное. 2 табл.

Изобретение относится к области нефтедобычи, в частности, к технологическим составам, используемым при заканчивании скважин, их капитальном ремонте в качестве жидкости глушения, перфорационной среды, жидкости гидроразрыва и песконосителя, а также в качестве вязкоупругого разделителя при цементировании скважин.

Известен состав для вскрытия продуктивного пласта, содержащий, мас.%: оксиэтилцеллюлозу или карбоксиметилоксиэтилцеллюлозу 0,1-1,0, крахмал 0,05-3,0, хлорид калия, или натрия, или кальция 1,0-20,0 и воду - остальное /см.а.с. СССР N 1724671, кл. C 09 K 7/02, от 1989 г./.

Известный состав имеет низкие значения показателя фильтрации, пониженное поверхностное натяжение на границе с породой, что позволяет использовать его для вскрытия продуктивного пласта.

Существенным недостатком известного состава является его высокая проникающая способность в пласт за счет низких значений вязкости и структурных свойств, низкая седиментационная устойчивость и газоудерживающая способность.

Кроме того, известный состав не обладает достаточно высокой деструктурирующей способностью, что не позволяет полностью восстановить проницаемость продуктивного пласта после проведения ремонтных работ в скважине.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению по технической сущности является вязкоупругий состав, содержащий реагент на основе полисахаридов, например, карбоксиметилцеллюлозу /КМЦ/, структурообразователь /бихроматы натрия, калия или аммония в сочетании с лигносульфонатами/ деструктор/соль хлорноватой кислоты/ и воду при следующем содержании ингредиентов, мас.%: КМЦ 1,0-2,5, хроматы 1,0-3,0, лигносульфонаты 0,2-0,7, соль хлорноватой кислоты 0,75-2,1 и вода - остальное /см. РД 39-0147035-236-89 "Инструкция по технологии глубокопроникающего гидравлического разрыва пласта", М, 1988 г. с.16-17/.

Известный состав имеет высокие вязкоупругие свойства, высокую газоудерживающую способность и высокие деструктурирующие свойства.

Однако этот известный состав не обеспечивает сохранение первоначальной проницаемости пласта, т.к. процесс структурообразования у известного состава /появление вязкоупругих свойств/ происходит в течение длительного времени/ не менее 8-10 ч/, в результате чего известный состав успевает проникнуть в продуктивный пласт на большую глубину, образуя зону кольматации с низкой проницаемость для нефти.

Кроме того, в процессе деструкции происходит "усадка" состава с образованием хрупкого упругого осадка и отделением большого количества дисперсионной среды, характеризующейся низкой вязкостью и высокими фильтрационными свойствами. Это приводит к дополнительной кольматации продуктивного пласта.

Вместе с этим, для приготовления известного состава требуется повышенный расход реагентов, в частности, структурообразователя и деструктора, а процесс приготовления требует значительных затрат времени.

В качестве структурообразователя в известном составе используют экологически опасные вещества, а именно: хроматы и лигносульфонаты.

Целью настоящего изобретения является снижение проникающего и кольматирующего воздействия состава на продуктивный пласт за счет сокращения времени структурообразования, снижение фильтрации, повышения вязкости, сохранения проницаемости для нефти зоны кольматации и обеспечения при этом безусадочной равномерной деструкции состава с сохранением низкой фильтрации состава после деструкции при одновременном сохранении высокой газоудерживающей способности.

Дополнительной целью является обеспечение экологичности состава и снижение расхода химических реагентов.

Поставленная цель достигается тем, что известный вязкоупругий состав для заканчивания и ремонта скважин, включающий реагент на основе полисахаридов, структурообразователь, деструктор и воду, дополнительно содержит гидроксид щелочного металла, в качестве структурообразователя состав содержит сульфат алюминия или сульфат меди, а в качестве деструктора - монопероксигидрат мочевины при следующем соотношении ингредиентов, мас.%: реагент на основе полисахаридов 1,0-3,0 гидроксид щелочного металла 0,05-0,45 структурообразователь - сульфат алюминия или сульфат меди 0,15-0,3 деструктор-монопероксигидрат мочевины 0,1-0,2 вода остальное.

Благодаря совместной обработке полисахаридного реагента комплексообразующей солью и гидроксидом щелочного металла с одновременной обработкой монопероксигидратом мочевины в предложенном количестве соотношении ингредиентов, оказалось возможным получить высокоструктурированный вязкоупругий состав, обеспечивающий сохранение проницаемости пород продуктивного пласта за счет ускорения структурообразования, снижения фильтрации, повышения вязкости и предупреждения усадки состава в начале деструкции, а также за счет сохранения низких фильтрационных свойств состава после деструкции. Причем вышеуказанные свойства предлагаемый состав имеет при меньшем расходе реагентов.

Это объясняется тем, что при вводе комплексообразующих ионов /алюминия и меди/ в водный раствор полисахарида в присутствии гидроксида щелочного металла, по-видимому, образуется пространственная органоминеральная структура с выраженными вязкоупругими свойствами, устойчивость которой во времени определяется концентрацией комплексообразующих солей и щелочи. Дополнительный ввод монопероксигидрата мочевины, в структуру которого входит как перекисная группа, способствующая окислительной деструкции полисахаридов, так и амины, являющиеся антиоксидантами, также определяет устойчивость вязкоупругого состава во времени, при этом монопероксигидрат мочевины оказывает более мягкое воздействие и способствует тому, что процесс деструкции сопровождается равномерным снижением вязкости предлагаемого состава во всем объеме без отделения дисперсионной среды и усадки состава.

Для получения предлагаемого состава в лабораторных условиях были использованы следующие вещества: оксиэтилцеллюлоза марки Tylose EHM, карбоксиметилцеллюлоза марки Камцел-2, ТУ 2231-001-35193780-96, крахмал модифицированный, ТУ 18-РСФСР-91-72, гидроксид натрия, ГОСТ 6-01-204847-06-90,
гидроскид калия, ГОСТ 9285-78,
сульфат алюминия ГОСТ 4165-75,
монопероксигидрат мочевины, СТП 9-30-79,
техническая вода с жесткостью не более 3 мг/экв/л.

Учитывая различные пластовые условия, в которых будет использоваться предлагаемый состав, рекомендуется для повышения его плотности применять хлориды калия, натрия и кальция.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется следующим примером.

Пример. Для получения заявляемого состава к 317 г технической воды добавляли 175 г хлорида кальция, перемешивали 15 мин, добавляли 5 г ОЭЦ, перемешивали 20 мин, при перемешивании вводили 0,75 г сульфата меди, 1,5 г щелочи и 0,75 г монопероксигидрата мочевины и получали состав со следующим соотношением ингредиентов, мас.%: ОЭЦ - 1,0, сульфат алюминия - 0,15, NaOH - 0,3, монопероксидгидрат мочевины - 0,15, хлорид кальция - 35 и вода - остальное.

Аналогичным образом готовили другие заявляемые составы с различным соотношением ингредиентов.

В ходе лабораторных исследований определяли следующие свойства заявляемого состава: время гелеобразования /час-мин/, показатель фильтрации /см³ за 30 мин/ напряжение сдвига /г/см²/ и динамическую вязкость сП)/ замеряли на Рео-Вискозиметре Кепплера/, фильтрацию состава через пористый фильтр с диаметром пор фильтра 160 мкм /см³/, фильтрацию нефти через зону кольматации после фильтрации состава через фильтр с диаметром пор 160 мкм /см³/ время начала деструкции состава, показатель фильтрации /см³ за 30 мин/ и динамическую вязкость /сП/ состава после начала деструкции.

Кольматирующую способность состава определяли по объему фильтрата, отфильтровавшегося через стеклянный пористый фильтр воронки Шотта с диаметром пор фильтра 160 мкм при перепаде давления 0,1 МПа. Для этого воронку Шотта вставляли в колбу Бунзена, соединенную с вакуум-насосом, смачивали фильтрат нефтью, помещали исследуемый состав и определяли количество фильтрата, отфильтровавшееся через 30 мин, при перепаде давления 0,1 МПа. По количеству фильтрата судили о кольматирующей способности состава. После удаления состава в воронку наливали 10 мл нефти и определяли скорость фильтрации нефти через зону кольматации. По скорости отфильтровывания нефти судили о кольматирующем действии состава на продуктивный пласт.

Время структурообразования и появления вязкоупругих свойств определяли по времени потери текучести состава, после чего замеряли предел прочности /напряжение сдвига/ и динамическую вязкость.

Время начала деструкции определяли по времени появления текучести состава и резкому снижению динамической вязкости и предела прочности /напряжения сдвига/.

Газоудерживающую способность состава определяли по скорости всплытия пузырьков воздуха в мерном цилиндре, для чего в цилиндр объемом 100 мл, заполненный предлагаемый составом, опускали до дна стеклянную трубку диаметром 1 мм и пропускали воздух при давлении, равном гидростатическому давлению в цилиндре.

В ходе лабораторных исследований изучали эти же свойства у известных по аналогу и прототипу составов.

Данные о содержании ингредиентов в заявляемом и известных составах приведены в табл. 1.

Данные о показателях свойств заявляемого и известных составов приведены в табл. 2.

Данные, приведенные в табл. 1-2 показывают, что предлагаемый вязкоупругий состав для заканчивания и капитального ремонта скважин имеет технологически необходимое время структурообразования /от 10 до 40 мин/ низкие значения показателя фильтрации /0-1 см³ за 30 мин/, высокий предел прочности /напряжение сдвига 160-200 г/см²/, высокие значения динамической вязкости /9540-12800 сП/, заявляемый состав имеет низкую проникающую способность даже в высокопроницаемых породах /через фильтр диаметром 160 мкм отфильтровывается всего 0-1 см³ фильтрата/, при этом состав не кольматирует продуктивный пласт, обеспечивая высокую скорость фильтрации нефти через зону кольматации /скорость фильтрации нефти 10 см³ за 2-5 мин/.

Одновременно с этим заявляемый состав сохраняет показатели свойств в течение времени, необходимого для проведения операций по заканчиванию и капитальному ремонту скважин /время начала деструкции через 1-6 суток/, но и после деструкции состав сохраняет низкие значения показателя фильтрации /2,5-6 см³ за 30 мин/.

Кроме того, заявляемый состав имеет высокую газоудерживающую способность /скорость всплытия пузырьков воздуха 0 м/мин/.

Для приготовления заявляемого состава требуется в 6,1-9,3 раза меньше структурообразователя и деструктора, чем в прототипе, при равном расходе полимера.

Указанные технические преимущества предлагаемого состава при использовании в промысловых условиях позволят:
повысить качество вторичного вскрытия продуктивных пластов при проведении капитального ремонта скважин /например, при глушении и последующем освоении скважин/ за счет полного сохранения проницаемости пород продуктивного пласта в результате предупреждения проникновения состава в призабойную зону на большую глубину, последующей деструкции состава и удаления его из скважины без дополнительных кислотных обработок,
полностью предупредить осложнения и аварии в процессе капитального ремонта скважин, связанные с газопроявлениями, за счет высокой газоудерживающей способности состава,
сократить затраты времени и средств в 5-10 раз на приготовление состава за счет сокращения расхода химических реагентов, ускорения времени структурообразования и предупреждения проникновения состава в пласт.

повысить экологичность состава за счет исключения экологически опасных химических веществ,
предупредить осложнения, связанные с поглощениями состава в процессе глушения скважин, за счет высокой вязкости и низкой проникающей способности состава,
обеспечить качественный гидроразрыв процесса пластов благодаря высокой пескоудерживающей способности, низкой фильтрации и деструктурирующей способности,
обеспечить высокое качество цементирования скважин благодаря полной очистке ствола скважины от остатков бурового раствора ввиду высокой вытесняющей способности состава за счет вязкоупругих свойств.

Формула изобретения

Вязкоупругий состав для заканчивания и капитального ремонта скважин, содержащий реагент на основе полисахаридов, структурообразователь, деструктор и воду, отличающийся тем, что состав дополнительно содержит гидроксид щелочного металла, а в качестве структурообразователя - сульфат алюминия или сульфат меди, а в качестве деструктора - монопероксигидрат мочевины при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:
Реагент на основе полисахаридов - 1,0 - 3,0
Гидроксид щелочного металла - 0,05 - 0,45
Сульфат алюминия или сульфат меди - 0,15 - 0,3
Монопероксигидрат мочевины - 0,1 - 0,2
Вода - Остальноео

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2

QZ4A - Регистрация изменений (дополнений) лицензионного договора на использование изобретения

Лицензиар(ы): Общество с ограниченной ответственностью "ПермНИПИнефть"

Вид лицензии*: НИЛ

Лицензиат(ы): ООО "Пермская сервисная компания "Буртехнологии"

Характер внесенных изменений (дополнений):
Изменен адрес лицензиата: 614000, г. Пермь, ул. Газеты "Звезда", 12, оф. 301 Изменены порядок оплаты и размер вознаграждения.

Дата и номер государственной регистрации договора, в который внесены изменения:
22.04.2003 № 16579

Извещение опубликовано: 10.06.2008        БИ: 16/2008

* ИЛ - исключительная лицензия НИЛ - неисключительная лицензия

QZ4A Государственная регистрация изменений в зарегистрированный договор

Дата и номер государственной регистрации договора, в который внесены изменения:
22.04.2003 № 16579

Вид договора: лицензионный

Лицо(а), передающее(ие) исключительное право:
Общество с ограниченной ответственностью "Пермский научно-исследовательский и проектный институт нефти" (ООО "ПермНИПИнефть")

Лицо, которому предоставлено право использования:
ООО "Пермская сервисная компания "Буртехнологии"

Дата и номер государственной регистрации изменений, внесенных в зарегистрированный договор:
21.01.2011 РД0075538

Изменения:
Из предмета договора исключен патент №2149981. Изменения, не относящиеся к сведениям, приведенным в патенте.

Дата публикации: 10.03.2011

QZ4A Государственная регистрация изменений в зарегистрированный договор

Дата и номер государственной регистрации договора, в который внесены изменения:
22.04.2003 № 16579

Вид договора: лицензионный

Лицо(а), передающее(ие) исключительное право:
Общество с ограниченной ответственностью «ЛУКОЙЛ-Инжиниринг» (RU)

Лицо, которому предоставлено право использования:
Общество с ограниченной ответственностью "Пермская сервисная компания "Буртехнологии" (RU)

Дата и номер государственной регистрации изменений, внесенных в зарегистрированный договор:
26.12.2011 РД0092372

Изменения:
Изменена сторона договора: Лицензиар - Общество с ограниченной ответственностью "ЛУКОЙЛ-Инжиниринг".

Дата публикации: 10.02.2012