жидкость для гидравлического разрыва пласта

Формула изобретения

Жидкость для гидравлического разрыва пласта, включающая полисахарид, структурообразователь и воду, отличающаяся тем, что жидкость дополнительно содержит гидроксид натрия и поверхностно-активное вещество, в качестве полисахарида она содержит крахмал, а в качестве структурообразователя - смесь тетрабората натрия и перекисного соединения, например пероксобората натрия или монопероксигидрата мочевины в соотношении 1 - 5:1, при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:

Крахмал - 5,0 - 10,0

Гидроксид натрия - 0,5 - 1,0

Поверхностно-активное вещество - 0,05 - 0,075

Смесь тетрабората натрия и перекисного соединения, например пероксобората натрия или монопероксигидрата мочевины в соотношении 1-5:1 - 0,7 - 1,5

Вода - Остальное

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области нефтедобычи, в частности к технологическим составам, используемым для повышения проницаемости продуктивных пластов посредством осуществления гидроразрыва пласта и может быть использовано преимущественно на нефтедобывающих предприятиях.

Известна жидкость для гидравлического разрыва пласта (ГПР), содержащая следующие ингредиенты, мас. %: сульфит-спиртовая дрожжевая барда 31,72 - 39,76; хлорид калия 3,37 - 6,92; полиакриланид 0,05-0,12; поверхностно-активное вещество марки МЛ-80 0,03-0,15 и пластовая вода остальное (см., например, патент РФ N 1710710, кл. E 21 B 43/26, от 1990 г).

Известная жидкость имеет хорошую пракачиваемость, низкие значения показателя фильтрации, обладает высокими антикоррозионными свойствами и высокой ингибирующей способностью по отношению к набуханию к набухающим глинистым породам.

Существенным недостатком известного состава является его низкая пескоудерживающая способность, т.к. даже при наиболее высоких показателях структурно-механических и реологических свойств, известная жидкость не удерживает в объеме более 10% песка, что в промысловых условиях требует существенно увеличить (в 5 - 7 раз) объем заканчиваемой жидкости в пласт.

Кроме того, известная жидкость не обладает деструктурирующей способностью, поэтому она не удаляется полностью из пласта, тем самым снижая проницаемость продуктивного пласта после проведения работ по гидроразрыву.

Наряду с указанным, известная жидкость не термостойка, т.к. при температуре выше +25^oC резко снижаются структурно-механические и реологические свойства известной жидкости, а следовательно и ее песконесущая и пескоудерживающая способность.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению по технической сущности является жидкость для ГРП (см., например, РД 39-0147035-236-89. Инструкция по технологии глубокопроникающего гидравлического разрыва пласта. М.: ВНИИ, 1988, с. 16 - 17), содержащая полисахарид, например, КМЦ, структурообразователь (бихроматы натрия, калия или аммония), деструктор (соль хлорноватой кислоты) и воду, при следующем соотношении 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.

Указанная известная жидкость имеет высокие реологические и структурно-механические свойства, высокую пескоудерживающую способность, обладает способностью разрушаться через определенный промежуток времени.

Однако эта известная жидкость имеет высокие значения показателя фильтрации (11 - 4 см³ за 30 минут), что приводит к повышенной проникающей способности фильтрата в пласт и дополнительной потере жидкости.

Одновременно с этим известная жидкость характеризуется низкой прокачиваемой способностью, т. е. при подаче ее в трубы и пласт создаются высокие гидравлические сопротивления, что затрудняет проведение работ по гидроразрыву и снижает их эффективность.

Вместе с тем, что стоимость известной жидкости достаточно высокая, для ее получения с необходимыми реологическими показателями и пескоудерживающей способностью требуются большие затраты времени (не менее 8 - 10 часов), т.к. структурообразование происходит в результате медленно протекающих окислительно-восстановительных реакций между лигносульфонатами и бихроматами и последующей реакции хрома трехвалентного с полисахаридами.

Кроме того, деструкция заявляемой жидкости происходит в течение длительного промежутка времени и только при повышенных температурах и в кислой среде, что ограничивает область применения жидкости. При этом, деструкция сопровождается образованием хрупкого осадка и выделением большого количества дисперсной среды, что может привести к необратимой кольматации обрабатываемого пласта и удлиняет сроки выхода скважин в эксплуатацию.

В качестве структурообразователя в известной жидкости используют экологически опасные вещества, в частности, бихроматы и лигносульфонаты.

Целью настоящего изобретения является снижение гидравлических сопротивлений жидкости за счет повышения ее прокачиваемости, снижение показателя фильтрации до и после деструкции, повышение скорости деструкции жидкости в пласте, при одновременном сохранении высоких значений вязкости и высокой пескоудерживающей способности.

Поставленная цель достигается тем, что известная жидкость для гидравлического разрыва пласта, включающая полисахарид, структурообразователь и воду, дополнительно содержит гидроксид натрия поверхностно-активное вещество, в качестве полисахарида жидкость содержит крахмал, а в качестве структурообразователя - смесь тетрабората натрия и перекисного соединения, например, пероксобората натрия или монопероксигидрата мочевины, в массовом соотношении (1 - 5):1, при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:

крахмал - 5,0 - 10,0

гидроксид натрия - 0,5 - 1,0

поверхностно-активное вещество - 0,05 - 0,075

смесь тетрабората натрия и перекисного соединения, например, пероксобората натрия или монопероксигидрата мочевины, в соотношении (1 - 5):1 - 0,7 - 1,5

вода - остальное

Благодаря совместной обработке полисахарида стуктурообразователем в виде смеси тетрабората натрия и перекисного соединения с одновременной обработкой поверхностно-активным веществом в предложенном количественном соотношении ингредиентов, оказалось возможным получить жидкость для ГРП с низкими значениями показателя фильтрации как после приготовления, так и после деструкции этой жидкости, с высокими реологическими свойствами и высокой пескоудерживающей способностью, и одновременно с высокой прокачиваемостью, низкими гидравлическими сопротивлениями, а также обеспечить быстрое, заранее определенное время начала деструкции в широком диапазоне температур.

При этом на придание заявляемой жидкости вышеуказанных свойств затрачивается меньше времени и средств.

Это объясняется, по-видимому, тем, что при совместной обработке полисахарида комплексообразующей солью, содержащей B⁴⁺, и перекисным соединением образуется высокоструктурированный гель, устойчивость во времени которого определяется количественным соотношением тетрабората и перекисного соединения.

Для получения заявляемой жидкости для ГРП в лабораторных условиях были использованы следующие вещества:

- крахмал экструзионный, немодифицированный, ТУ 18-8-14-85;

- гидроксид натрия, ГОСТ 6-01-204847-06-90;

- тетраборат натрия, ГОСТ 8429-77;

- пероксоборат натрия, ТУ 6-02-1187-79;

- монопероксигидрат мочевины СТП 6-14-11-112-77;

- поверхностно-активные вещества: МЛ-51, ТУ 84-228-89; реапон 4B, ТУ 6-05-221-886-86; сепарол WF-41 - BASF, ФРГ;

- техническая вода с жесткостью не более 3 мг-экв/л.

Учитывая различные пластовые условия, в которых будет использоваться предлагаемая жидкость, рекомендуется для повышения плотности применять:

- хлорид натрия, ТУ 6-13-14-77;

- хлорид калия, ГОСТ 4568-83;

Сущность предлагаемого изобретения поясняется следующим примером.

Пример. Получение заявляемой жидкости для ГРП осуществляли по следующей технологии: к 184,4 мл технической воды добавляли 12 г крахмала и 0,12 г ПАВ МЛ-51, перемешивали 10 мин, добавляли 1,2 г гидроксида натрия и перемешивали еще 30 мин, далее добавляли 2,4 г смеси тетрабората натрия и пероксобората натрия в соотношении 5: 1, перемешивали 20 мин до получения состава однородной консистенции. Получали жидкость для ГРП со следующим соотношением ингредиентов, мас.%: крахмал 6,0; гидроксид натрия 0,6; смесь тетрабората натрия и пероксобората натрия в соотношении 5:1 - 1,2; ПАВ МЛ-51 0,06; техническая вода остальное.

Аналогичным способом готовили другие составы заявляемой жидкости с различным соотношением ингредиентов.

В ходе лабораторных исследований определяли следующие свойства заявляемой жидкости: пескоудерживающую способность, т. е. способность жидкости удерживать определенное количество песка (% от объема жидкости, 50; 60% 70.. .) в течение заданного периода времени; показатель фильтрации, см³/за 30 мин при P= 0,7 и P= 0,1 МПа; динамическую вязкость, МПас (на вискозиметре Хепплера); время начала деструкции жидкости, час; показатель фильтрации после деструкции (через 18 час); прокачиваемость жидкости, см³/с (интенсивность истечения определенного объема жидкости в единицу времени).

Пескоудерживающую способность жидкости определяли следующим способом: при перемешивании в жидкость вводили определенное количество песка, перемешивали 10 мин на лабораторной мешалке и наливали в цилиндр емкостью 100 мл и наблюдали время осаждения песка в цилиндре. Через 1 и 8 час определяли стабильность, т.е. разницу плотностей между верхней и нижней частью.

Время начала деструкции определяли по изменению вязкости на приборе Хепплера.

Фильтратоотдачу определяли на фильтр-прессе фирмы "Бароид" при перепаде давления P=0,7 МПа и на приборе ВМ-6 при перепаде давления P=0,1 МПа.

Прокачиваемость состава определяли по времени истечения 150 мл состава при давлении 0,1 МПа из делительной воронки, соединенной с вакуумном насосом.

В ходе лабораторных исследований изучали эти же свойства у известных по аналогу и прототипу жидкостей. Данные об ингредиентном составе и о показателях свойств заявляемой и известных по аналогу и прототипу жидкостей приведены в табл. 1 и 2.

Данные, приведенные в табл. 1 и 2, показывают, что заявляемая жидкость для гидравлического разрыва пласта имеет следующие преимущества по сравнению с известными жидкостями:

- хорошую прокачиваемую способность (12,3 см³/с до 28,0 см³/с) при одновременно высоких показателях динамической вязкости (800 - 56340 МПас), что обеспечивает достаточно надежные пескоудерживающие и песконесущие свойства жидкости, стабильность которой остается в течение 2 час 0,3 - 1,0 кГ/м³;

- низкие показатели фильтрации (0 - 0,5 см³ при P=0,1 МПа, 2 - 5,0 см³ при P= 0,7 МПа) в момент приготовления и после деструкции жидкости (0,3 - 1,0 см³ при P=0,1 МПа; 3,0 - 6,0 при P=0,7 МПа).

Одновременно с этим заявляемая жидкость имеет свойство разрушаться в течение времени, необходимого для технологического процесса ГРП, равномерно снижая вязкость (в 5 - 100 раз) по всему объему.

Кроме того, заявляемая жидкость требует в 3 - 5 раз меньше времени на ее приготовление, и в ее состав входят реагенты, относящиеся к малоопасным вредным веществам.

Указанные технические преимущества заявляемой жидкости при использовании в промысловых условиях позволяет:

- снизить гидравлические сопротивления в трубах за счет хорошей прокачиваемости жидкости;

- повысить качество крепи трещин песком (пропантом) за счет высокой песконесущей способности жидкости;

- повысить качество проводимых работ за счет сохранения проницаемости продуктивного пласта в результате предупреждения проникновения жидкости на большую глубину, с последующей деструкцией состава и удаление продуктов деструкции из скважины без дополнительных кислотных обработок;

- сократить затраты средств и времени на приготовление состава за счет дешевизны применяемых реагентов;

- сократить объем закачиваемой жидкости в пласт а 2 - 7 раз за счет повышения пескоудерживающей способности жидкости;

- повысить экологичность состава за счет исключения экологически опасных химических веществ.