способ получения добавки к закачиваемой в нефтяной пласт воде

Формула изобретения

Способ получения добавки к закачиваемой в нефтяной пласт воде, включающий обработку порошкообразного полиакриламида ионизирующим излучением, отличающийся тем, что порошкообразный полиакриламид подвергают воздействию ионизирующего излучения в присутствии газовой смеси с содержанием кислорода 10 - 50 об.%, при этом доза ионизирующего излучения составляет 5 - 50 кГр.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области нефтедобычи и может быть использовано для повышения эффективности отдачи нефтяных пластов.

Известен способ получения добавки к воде, нагнетаемой в пласт, включающий одновременную или последовательную термическую обработку порошкообразного полиакриламида, перемешанного до образования однородного сыпучего материала, при 150-250^oC в течение 0,5-2,5 ч (авт. свид. 1837105, E 21 B 43/20, 1993).

Недостаток известного способа состоит в том, что получаемая добавка характеризуется недостаточно высокими нефтеизвлекающими и водоизолирующими свойствами.

Наиболее близким к предлагаемому способу по технической сущности и достигаемому результату является способ получения добавки к закачиваемой в нефтяной пласт воде, включающий обработку порошкообразного полиакриламида ионизирующим излучением дозой 1-10 кГр одновременно или последовательно с термической обработкой при 50-170^oC в течение 0,5-3 ч (авт. свид 1837104, E 21 B 43/20, 1993).

Недостаток известного способа заключается в достаточно ложной технологии, предусматривающей воздействия на порошкообразный полиакриламид как ионизирующего излучения, так и температуры. Получаемая при этом добавка характеризуется недостаточно высокими нефтевытесняющими и водоизолирующими свойствами. Задача изобретения состоит в упрощении способа получения добавки за счет исключения операции термообработки, а также в улучшении нефтевытесняющих и водоизолирующих свойств добавки за счет образования гелевой фракции в добавке непосредственно в пласте, обеспечивающих улучшение реологических характеристик водной системы.

Поставленная задача решается тем, что в способе получения добавки к закачиваемой в нефтяной пласт воде, включающем обработку порошкообразного полиакриламида ионизирующим излучением, порошкообразный полиакриламид подвергают воздействию ионизирующего излучения в присутствии газовой смеси с содержанием кислорода 10-50% об., при этом доза ионизирующего излучения составляет 5-50 кГр.

Сущность изобретения состоит в следующем.

При обработке порошкообразного полиакриламида ионизирующим излучением в присутствии кислородсодержащей смеси при содержании кислорода в интервале 10-50% об. протекает процесс образования гидроперекисных групп, которые сохраняются в объеме и на поверхности частиц порошка полиакриламида. Этот процесс частично снижает скорость образования гелевой фракции в полиакриламиде непосредственно под действием ионизирующего излучения, вследствие чего требуется увеличить дозу ионизирующего излучения для обработки полиакриламида до 5-50 кГр. Однако введенные в структуру макромолекул гидроперекисные группы после взаимодействия с водой инициируют дополнительный этап образования геля уже в водной среде за счет образования радикалов при распаде гидроперекисных групп. Набухаемость геля в этом случае возрастает из-за снижения вероятности рекомбинации радикалов, что приводит к улучшению реологических свойств водных систем в условиях нефтедобычи. Кроме того, образование геля происходит непосредственно в пласте и в течение длительного времени, зависящего от скорости разложения гидроперекисных групп. Дополнительный эффект гелеобразования в пласте позволяет увеличить объем пласта, подвергнутого воздействию гелевой системы, так как менее вязкая первоначально система глубже проникает в пласт, создавая препятствие на путях прорыва воды к добывающим скважинам. Это приводит к увеличению нефтеотдачи и снижению обводненности добываемой нефти.

Заявляемые пределы по величине поглощенной дозы и концентрации кислорода обосновываются, с одной стороны, количеством создаваемых в порошке полимера активных групп (их количество пропорционально концентрации кислорода и величине поглощенной дозы), а с другой стороны, затратами на обработку ионизирующим излучением. При дозе обработки свыше 50 кГр затраты на обработку полимера растут. Однако качество полимера при этом не растет, и даже начинается снижаться.

Высокая (свыше 50% об.) концентрация кислорода понижает качество продукта за счет ингибирования процессов образования геля непосредственно под действием ионизирующего излучения.

Концентрация кислорода ниже 10% и поглощенной дозе 5 кГр не улучшает нефтевытесняющие и нефтеизолирующие свойства добавки по сравнению с прототипом.

Пример 1.

Берут 10 г полиакриламида в виде порошка и помещают в герметичный сосуд объемом 100 мл, снабженный входным и выходным газовыми патрубками и кранами на них. В лабораторном газометре с водяным затвором готовят смесь азота и кислорода с содержанием 20% кислорода в количестве 5 литров. Далее сосуд с полиакриламидом продувают автокислородной смесью в количестве 1000 мл, после чего изолируют объем сосуда с порошком полимера от контакта с атмосферой. В этом состоянии полимер в сосуде обрабатывают ионизирующим гаммаизлучением дозой 20 кГр.

Продукт после такой обработки исследуют в качестве добавки к водам, закачиваемым в нефтяной пласт, на предмет повышения коэффициента нефтевытеснения.

Для оценки эффективности добавки, полученной по предлагаемому способу, при заводнении нефтяных пластов процесс заводнения был смоделирован в лабораторных условиях. Для этого была приготовлена модель пласта диаметром 5 см и длиной 100 см, заполненная кварцевым песком проницаемостью 3,5 Дарси. Модель пласта заполняют моделью нефти - керосином. В качестве закачиваемой в пласт воды используют пресную воду. В процессе нефтевытеснения производят закачку пресной воды до прекращения нефтевытеснения. Далее вводят оторочку воды, содержащей 0,5% добавки, в количестве 0,2 поровых объема модели пласта, после чего продолжают закачку в пласт воды. Для определения коэффициента нефтевытеснения измеряют количество керосина в процессе закачки воды в модель пласта. В результате получено вытеснение нефти на этапе закачки чистой воды в пласт - 23%, а на этапе после закачки воды с добавкой полимера - 66%.

Пример 2.

Этот пример повторяет пример 1 с различными значениями величин заявляемых доз и концентраций кислорода, применяемых для получения добавки к закачиваемым в пласт водам. Результаты вместе с результатами примера 1 и прототипа представлены в таблице.

Как видно из представленных данных, предлагаемый способ получения добавки позволяет получать более эффективную в смысле нефтевытеснения добавку в заявляемых интервалах отличительных параметров.

Пример 3.

В данном примере исследован практически удобный частный случай приготовления добавки в стандартной воздушной атмосфере с объемным содержанием кислорода 21% и дозе ионизирующего излучения 20 кГр.

Исследования процесса нефтевытеснения по методике, приведенной в примере 1, показали, что нефтевытеснение в этом случае составило 57%.