Состав для изоляции водопритока к скважинам и повышения нефтеотдачи

 

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может применяться для увеличения нефтеотдачи пластов при обработке обводненных скважин заводнением. Цель изобретения - повышение нефтеотдачи пластов и изоляции водопритока к скважинам за счет повышения устойчивости образующегося в пласте геля. Состав содержит соли алюминия, карбамид, полиакриламид и воду при следующем соотношении компонентов, мас.%: полиакриламид 0,5 - 2,5; хлорид алюминия 0,4 - 17,0; карбамид 1,5 - 30,0; вода остальное. 1 табл.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может применяться для увеличения нефтеотдачи пластов при обработке обводненных скважин.

Известны полимерные составы для увеличения нефтеотдачи за счет выравнивания профиля приемистости нагнетательных скважин (Григоращенко Г.И. Зайцев Ю.В. Кукин В.В. и др. Применение полимеров в добыче нефти. М. Недра, 1978).

К недостаткам вышеназванного состава можно отнести: а) невысокую экономическую эффективность вследствие использования исходных компонентов в больших концентрациях; б) для увеличения вязкости водных растворов полиакриламида, используемых в минимально возможных концентрациях, применяются "сшивающие" катионы тяжелых металлов, например, хрома, которые требуют строгого соблюдения техники безопасности и определенных мероприятий по охране окружающей среды, т.к. являются экологически опасными (1 класс опасности по ГОСТ 12.1.007-76), что приводит к тяжелым экологическим последствиям.

Наиболее близкой к предлагаемой является гелеобразующая система соль алюминия карбамид вода (патент РФ N 1654554, кл. Е21В 43/22), содержащая 2,8 17% хлорида алюминия и 5 30% карбамида. Образующийся гель является неустойчивым вследствие синерезиса при повышенных пластовых температурах. Синерезис, сопровождающийся рекристаллизацией геля гидроксида алюминия, усиливается под действием сдвиговых нагрузок.

Целью изобретения является повышение нефтеотдачи пластов и изоляции водопритока к скважинам за счет повышения устойчивости образующегося в пласте геля при минимально возможных концентрациях компонентов гелеобразующего состава.

Цель достигается тем, что состав содержит хлористый алюминий с концентрацией в интервале 0,4 17 мас. карбамид с концентрацией 1,5 30,0 мас. полиакриламид с концентрацией 0,5 2,5 мас. так, чтобы вязкость состава была не менее >1010^-3 Пас, и воду до 100% Известно, что величина характеристической вязкости тем больше, чем выше молекулярная масса полимера. Следовательно, значение минимально необходимой концентрации для высокомолекулярных полимеров меньше, чем для олигомеров. Увеличение содержания исходных компонентов приводит к увеличению вязкости и устойчивости образующегося геля, а значит верхние пределы концентраций полиакриламида, хлористого алюминия и карбамида ограничиваются их растворимостью в воде и экономической целесообразностью. Приготовленный исходный состав закачивают в промытые зоны пласта, где под действием высокой температуры образуется высоковязкий гель, что приводит к селективному блокированию высокопроницаемых участков.

Существенным отличием состава является использование полиакриламида и водорастворимых солей алюминия в сочетании с карбамидом, который, разлагаясь в пласте под действием высокой температуры, меняет рН, равное 3 4 ед. рН исходной композиции до рН 8-9 образующегося геля. Под действием щелочной среды и температуры пласта амидные группы полиакриламида гидролизуются до карбоксильных с последующей "сшивкой" через катионы алюминия и образованием высоковязкой пространственной сетки. Достоинством предлагаемой композиции является также то, что в момент закачки вследствие слабой кислотности среды она имеет вязкость меньшую, чем раствор полиакриламида той же концентрации. С течением времени возрастает щелочность и вязкость среды, что приводит к затуханию фильтрации через высокопроницаемую и доступную фильтруемому флюиду зону. Результаты приведены в таблице.

Методика испытаний: Экспериментальную проверку способности перераспределять фильтрационные потоки предлагаемой композицией проводили на установке, состоящей из насоса, двух параллельных колонок, помещенных в термошкаф, и мерников, снабженных газовой системой для создания повышенного давления в колонках. Колонки набивались диспергированным керновым материалом и путем вакуумной пропитки заполнялись водой и нефтью. Затем насосом нагнетали воду с постоянным расходом Q под давлением P в параллельные колонки длины L и радиуса R. По скорости накопления (Q₁ и Q₂) воды в мерниках оценивали ее подвижность. Согласно закону Дарси объемный расход пропорционален подвижности , где k проницаемость, h динамическая вязкость. Увеличение вязкости фильтруемого флюида в процессе "сшивки" приводит к уменьшению подвижности, а следовательно и величины объемного расхода. Поэтому после введения в одну из колонок оторочки в размере 0,5 объема пор (0,5V_пор.) раствора прототипа или предлагаемой композиции и термостатирования при 90^oC в течение 36 ч наблюдалось перераспределение фильтрационных потоков.

Пример 1. В две параллельные колонки с одинаковой проницаемостью по воздуху 2D, наполненные диспергированным керновым материалом и пропитанные нефтью, нагнетают воду. Полученное соотношение потоков Q₁: Q₂ 1 свидетельствует о равномерном вытеснении вначале нефти, а затем воды.

Пример 2 (Прототип). В две параллельные колонки с проницаемостью по воздуху 2D, наполненные диспергированным керновым материалом и пропитанные нефтью, нагнетают воду. Соотношение объемных потоков через колонки равняется единице, т. е. Q₁:Q₂ 1. После прокачивания двух поровых объемов воды насос останавливают и во вторую колонку вводят 0,5V_пор. композиции, содержащей 4,1% AlCl₃; 15% карбамида и 80,9% воды. Колонки термостатируют при 90^oC в течение 36 ч. Затем включают насос и продолжают фильтрацию с начальным соотношением расходов Q₁:Q₂ 8:1. После прокачивания трех поровых объемов воды соотношение Q₁/Q₂ уменьшается до 5.

Пример 3. После вытеснения нефти из двух параллельных колонок и установления равновеликих объемных расходов аналогично примерам 1 и 2 во вторую колонку закачивают 0,5V_пор. композиции, содержащей 0,5% полиакриламида; 0,4% AlCl₃; 1,5% карбамида и 97,6% воды. Колонки термостатируют в течение 36 ч при температуре 90^oC. Последующее нагнетание воды в количестве 3V_пор. дает соотношение потоков Q₁: Q₂ 12:1, которое не меняется при дальнейшем нагнетании.

Пример 4. После вытеснения нефти из двух параллельных колонок аналогично предыдущим примерам во вторую колонку закачивают 0,5V_пор. композиции, содержащей 2,5% полиакриламида; 17% AlCl₃; 30% карбамида и 50,5% воды. Колонки термостатируют в течение 36 ч при температуре 90^oC. Последующее нагнетание воды в количестве 3V_пор. дает соотношение потоков Q₁:Q₂ 55:1.

Пример 5. Две колонки, с проницаемостью по воздуху 0,5 Д и 2Д пропитывают нефтью до насыщения (18 и 30 мл нефти, соответственно). Вытеснение водой в количестве 2V_пор. приводит к вытеснению из первой колонки 10% (1,8 мл) содержащейся в ней нефти, а из второй 70% (21 мл) нефти. Соотношение расходов при этом составляет в начальный момент Q₁:Q₂ 1:8, а в конечный вся нагнетаемая вода фильтруется через вторую (высокопроницаемую) колонку. Общий коэффициент нефтевытеснения при этом составляет Изоляция второй колонки композицией состава, приведенного в примере 3, и термостатирование при 90^oC в течение 36 ч приводит к перераспределению фильтрационных потоков в соотношении Q₁:Q₂ 7:1, т.е. в пользу низкопроницаемой колонки. В результате этого перераспределения после прокачивания еще одного порового объема воды количество вытесненной нефти из первой колонки достигает 60% (10,8 мл) от исходного содержания, что приводит к увеличению суммарного коэффициента нефтевытеснения до Таким образом, предлагаемый состав блокирует высокопроницаемые (обводненные) зоны пласта, что приводит к перераспределению фильтрационных потоков в направлении низкопроницаемых (нефтенасыщенных) зон, в результате чего увеличивается количество дополнительно вытесненной нефти.

Формула изобретения

Состав для изоляции водопритока к скважинам и повышения нефтеотдачи, содержащий соли алюминия, карбамид и воду, отличающийся тем, что состав дополнительно содержит полиакриламид при следующем соотношении компонентов, мас.

Полиакриламид 0,5 2,5 Хлорид алюминия 0,4 17,0 Карбамид 1,5 30,0 Вода Остальноее

РИСУНКИ

Рисунок 1