способ обработки пласта нефтяных месторождений

Формула изобретения

Способ обработки пласта нефтяных месторождений путем закачки в пласт водного раствора анионного полимера, неорганической или органической кислоты, растворимой в воде, и соли поливалентного металла, отличающийся тем, что закачиваемая композиция дополнительно содержит жидкое стекло, причем перед введением соли поливалентного металла в водный раствор полимера дозируют жидкое стекло и доводят pH реакционной массы до 0,5 - 2,5 путем добавления кислоты, а водный раствор анионного полимера, жидкого стекла и соли поливалентного металла берут при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Водорастворимый анионный полимер - 0,01 - 5,0

Жидкое стекло - 1,5 - 8,0

Соль поливалентного металла - 0,001 - 0,06

Вода - Остальноен

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к способам обработки пласта нефтяных месторождений.

Известны способы обработки пласта нефтяных месторождений, по которым закачиваемые композиции содержат жидкое стекло.

Известен способ, по которому в скважину закачивают водные растворы полиакриламида (ПАА), в смеси с жидким стеклом и 0,1 - 2,5% раствором оксиэтилированного алкила [1]. Однако этот способ недостаточно способствует снижению проницаемости пород и повышению охвата пласта.

Известен также способ изоляции водопритока [2], где используют гидрофильную эмульсию состава 0,1 - 0,2% неионогенного ПАВ, 30 - 40% нефти, 0,03 - 0,04% ПАА двумя порциями, в первую из которых вводят структурообразователь: жидкое стекло плотностью 1,099 г/см и раствор хлористого кальция плотностью 1,168 г/см³.

Однако, этот способ недостаточно эффективен в высокообводненных пластах, удаленных от ствола скважины, и недостаточно улучшает условия образования водоизолирующего экрана.

Наиболее близким к предлагаемому является способ, который включает закачку 0,01 - 5,0% водорастворимого анионного полимера, 0,003 - 0,2% соли поливалентного металла и воды, причем перед введением соли поливалентного металла в водный раствор полимера, pH водного раствора полимера доводят до 0,5 - 2,5 путем добавления кислоты [3].

Однако, этот способ, позволяя получить улучшенные фильтрационные свойства композиции, имеет ограниченную область применения и эффективен только при закачке в пласт, содержащий карбонатные коллектора. Учитывая неоднородность пластовых условий, необходимо отметить, что на практике часто встречаются терригенные и терригенно-слюдяные участки, где нет условий для подъема pH среды до нейтральной, и среда остается кислотой (pH не более 3-3,5), в результате чего сшивка карбоксильных групп полимера катионом поливалентного металла будет затруднена.

Задачей изобретения является снижение проницаемости обводненных пропластков для увеличения нефтеотдачи и интенсификации добычи нефти за счет увеличения структурной вязкости композиции, а также расширения диапазона pH (от 0,5 до 10), при которых образуются вязкоупругие композиции.

Поставленная задача решается тем, что предложен способ обработки пласта путем закачки в пласт водного раствора водорастворимого анионного полимера, неорганической или органической кислоты, растворимой в воде, и соли поливалентного металла, предусматривает, что закачиваемая композиция дополнительно содержит жидкое стекло, причем перед введением соли поливалентного металла в водный раствор полимера дозируют жидкое стекло и доводят pH реакционной массы до 0,5-2,5 путем добавления кислоты, а водный раствор водорастворимого анионного полимера, жидкого стекла и соли поливалентного металла берут при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Водорастворимый анионный полимер - 0,01 - 5,0

Жидкое стекло - 1,5 - 8,0

Соль поливалентного металла - 0,001 - 0,06

Вода - Остальное

В отличие от прототипа в предлагаемом способе используется новый компонент - жидкое стекло.

В известном способе используют в качестве сшивателя катионы поливалентных металлов. Увеличение структурной вязкости композиции в известном способе происходит за счет связывания катионом поливалентного металла карбоксильных групп полимера, в результате чего образуется сшитый до вязкоупругого состояния модифицированный полимер, причем сшивка катионом поливалентного металла происходит при pH не менее 3-3,5, поскольку при более низком pH молекулы анионного полимера находятся в неионизированном состоянии и размер молекул его значительно меньше пор пласта.

В заявляемом способе кроме катиона поливалентного металла используется другой сшиватель, который выступает в роли структурообразователя в зависимости от условий как в кислой, так и в нейтральной среде.

В кислой среде при pH 1-3 растворимый силикат натрия (жидкое стекло) превращается сначала в монокремниевую, а затем в результате полимеризации последней - в поликремниевую кислоту с образованием геля кремниевой кислоты.

В слабокислой и нейтральной среде наряду со сшивкой карбоксильных групп полимера поливалентными катионами или создаются благоприятные условия для дополнительной сшивки карбоксильных групп полимера катионом кремния , в результате чего образуется модифицированный полимер трехмерной структуры, структурная вязкость которого увеличивается за счет ярко выраженного синергетического эффекта вязкостей в результате дополнительной сшивки катионом карбоксильных групп полимера.

Поэтому отличительной положительной особенностью заявляемого способа является то, что гель образуется как в кислой, так и в нейтральной среде, причем сшивка в кислой среде до поликремниевой кислоты происходит медленно (10-20 ч), это не мешает закачать композицию далеко от скважины в пласт и сшивка полимера проходит в порах пласта, поэтому образующийся сшитый полимер по размеру не превосходит размер этих пор. Такие частички сшитого полимера могут двигаться вглубь пласта, прорабатывая (изолируя) высокопроницаемую часть его на значительные расстояния. Благодаря этому эффективность разработки месторождения методом заводнения существенно повышается.

Введение жидкого стекла в композицию по заявляемому способу достигается универсальность, увеличивается область применения композиции, дается возможность закачивать составы в любой тип коллекторов пласта.

Введение другого сшивателя позволяет снизить концентрацию сшивающего агента в 3 раза и значительно увеличить структурную вязкость композиции по предлагаемому способу по сравнению с прототипом (см. таблицу).

Применение предлагаемого способа позволит за счет увеличения вязкости композиции и широкого диапазона pH, в котором образуется гель, расширить область применения способа, снизить проницаемость обводненных пропластков для увеличения нефтеотдачи и интенсификации добычи нефти.

В качестве анионного полимера используют гидролизованный полиакриламид или карбоксиметилцеллюлозу, в качестве кислоты - неорганические, например, соляную, серную и органические кислоты, растворимые в воде, например, уксусную, муравьиную и другие, в качестве жидкого стекла - 30%-ный водный раствор силиката натрия, марки "Силином-30" (ТУ-2145-002-13002578-93), в качестве соли поливалентного металла используют сульфаты хрома и алюминия, хромкалиевые квасцы, отходы хромовых квасцов и другие соли.

Способ осуществляется следующим образом.

По способу-прототипу композицию для закачки готовят путем растворения полимера в воде до содержания 0,005 - 5,0 мас.%, введения в нее кислоты до pH 0,5-2,5 (в нашем примере соляной), а затем дозировки 1-5%-ного водного раствора соли поливалентного металла при механическом перемешивании.

По предлагаемому способу готовят композицию для закачки также, как и по известному способу, но перед введением 1-5%-ного водного раствора соли поливалентного металла и кислоты в раствор полимера дозируют жидкое стекло.

Данные таблицы иллюстрируют структурную вязкость композиции по известному и заявляемому способу.

Пример. Структурную вязкость композиций по заявляемому способу и способу-прототипу определяют на вискозиметре Хеплера по времени погружения шарика (t, с) под действием приложенной нагрузки (P, г/см²) и выражаются эффективной вязкостью композиции (М., Па, с), которая вычисляется по формуле: M = K P t, где K - постоянная вискозиметра.

Для приготовления композиций используют гидролизованные поликриламиды молекулярной массы 15 млн (П-1) и 10 млн (П-2) и степенью гидролиза 15 и 5% соответственно, или карбоксиметилцеллюлозу (КМЦ), в качестве сшивателей - сульфат хрома, хромовые квасцы и отходы хромовых квасцов.

После выдержки приготовленных композиций в течение 24 ч определяют вязкости образовавшихся гелей на реовискозиметре Хеплера при pH 1-3 и pH 8. Результаты замеров вязкостей композиций как по заявляемому способу, так и способу-прототипу приведены в таблице.

Данные таблицы показывают, что при введении в композицию по заявляемому составу жидкого стекла, гель образуется как в кислой, так и в нейтральной среде, причем с увеличением pH от 1-3 до 7-8 структурная вязкость увеличивается в 3-4 и более раз по сравнению с композицией по способу-прототипу (стр. оп. 1-3 с 4, 5 с 6, 7, 7-17, с. 4, 17 с 18, 19, с 20, 21 с 22, 23 с 24).

В нашем примере при введении жидкого стекла в исходную смесь по заявляемому способу вязкость увеличивается в кислой среде при pH 1-3 в результате превращения силиката натрия в моно-, а затем в результате полимеризации в поликремниевую кислоту с образованием геля кремниевой кислоты. В нейтральной среде вязкость увеличивается за счет связывания катионом поливалентного металла ( , и др.) карбоксильных групп полимера, в результате чего образуется сшитый до вязкоупругого состояния модифицированный полимер. Кроме того, в нейтральной среде происходит дополнительная сшивка карбоксильных групп полимера катионом кремния .

Поэтому вязкость композиций по заявляемому способу увеличивается за счет ярко выраженного эффекта вязкостей в результате дополнительной сшивки катионом кремния карбоксильных групп полимера.

При содержании в смеси по заявляемому способу ПАА менее 0,01 (ср. оп. 1 и 2), жидкого стекла менее 1,5 (ср. оп. 9 и 10), соли поливалентного металла менее 0,001 мас.% (ср. оп 13 и 14) вязкость композиции низкая и несущественно отличается от вязкости состава-прототипа. Поэтому нижний предел содержания компонентов по заявляемому способу принимаем для полимера 0,01 жидкого стекла 1,5, соли поливалентного металла 0,001 мас.%.

За верхний предел содержания компонентов в смеси по заявляемому способу принимаем из-за экономической целесообразности и незначительного повышения вязкости, увеличения хрупкости полученных композиций для полимера 5,0 (ср. оп. 3 и 18), для жидкого стекла 8,0 (ср. оп. 11 и 12), соли поливалентного металла 0,06 мас.% (ср. оп. 15 и 16).

Таким образом, введение жидкого стекла в композицию по заявляемому способу существенно увеличивает его структурную вязкость и дает возможность получать гели как в кислой, так и нейтральной среде.

Технология приготовления смеси по заявляемому способу в промысловых условиях проста. Готовят водный раствор 0,001-5,0% полимера, добавляют в этот раствор 1,5-8,0% жидкого стекла и неогранической кислоты до pH 0,5-2,5, а затем при перемешивании 1-5%-ный раствор соли поливалентного катиона до концентрации ее в растворе 0,001 - 0,06%. Приготовленную смесь закачивают в пласт добывающей или нагнетающей скважины от одного до сотен метров кубических на 1 м перфорации или толщины пласта в один прием или циклически (несколько оторочек) попеременно с водой.