способ получения добавки к закачиваемой в нефтяной пласт воде

Формула изобретения

Способ получения добавки к закачиваемой в нефтяной пласт воде, включающий термическую обработку порошкообразного полиакриламида в среде кислородсодержащей газовой смеси, отличающийся тем, что порошок полиакриламида подвергают термообработке при 100 - 180^oC в течение 1 - 20 ч, а газовая смесь содержит 10 - 50 об.% кислорода.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области нефтедобычи. Оно может быть использовано для повышения эффективности разработки нефтяных пластов и при бурении нефтяных скважин.

Для повышения эффективности заводнения нефтяных пластов в закачиваемые в пласт воды вводят добавки, улучшающие реологические свойства этих вод с целью повышения нефтеотдачи пластов.

Известен способ получения добавки к воде, нагнетаемой в нефтяной пласт, включающий термическую обработку порошкообразного полиакриламида при 150-250^oC в воздушной среде (авт.св. СССР 1837105, C 21 B 43/20, 1993).

Недостатком данного способа является малая эффективность увеличения нефтеотдачи пласта вследствие неизменного во времени характера реологических свойств водных систем, закачиваемых в пласт вместе с известной добавкой.

Целью изобретения является улучшение реологических свойств и повышение нефтеотдачи пластов при вытеснении нефти из пласта водными системами с добавкой гелевых систем на основе полиакриламида.

Поставленная цель достигается тем, что в способе получения добавки к закачиваемой в нефтяной пласт воде, включающем термическую обработку в среде кислородсодержащей газовой смеси порошкообразного полиакриламида, порошок полиакриламида подвергают термообработке при 100-180^oC в течение 1-20 ч, газовая смесь содержит 10-50 об.% кислорода. Сущность изобретения состоит в том, что при термической обработке в присутствии 10-50 об.% газообразного кислорода в более мягких температурных условиях происходит частичная термоокислительная деструкция макромолекул полиакриламида с образованием гидроперекисных групп, которые сохраняются в объеме и на поверхности частиц порошка полиакриламида. Причем концентрация этих групп оказывается выше на поверхности частиц, так как диффузия кислорода в глубь полимерной частицы ограничена. В результате образуются частицы модифицированного полиакриламида с неоднородным распределением гидроперекисных групп по объему частицы полимера. Такая частица, полученная с применением предлагаемого способа, обладает свойством образовывать в водной среде высоконабухающий гель, имеющий в своем объеме гидроперекисные группы, распад которых во времени инициирует новый этап образования гелевых фрагментов за счет растворимой фракции полиакриламида. Ввиду того, что этот процесс инициируется после взаимодействия полимера и воды, образование дополнительного количества геля происходит уже в пласте, что существенно повышает эффективность заводнения нефтяных пластов.

Заявляемые пределы концентрации кислорода и температурные режимы обработки являются оптимальными с точки зрения как эффективности нефтедобычи, так и технологичности самого способа. Верхний температурный предел установлен в 180^oC. Выше этого предела из-за чрезмерного процесса термоокислительной деструкции происходит повышенное газообразование и может возникнуть опасность неконтролируемого процесса - возгорания полимера. Возникают проблемы с утилизацией газообразных продуктов деструкции. Эффективность добавки как нефтевытесняющего агента снижается. Высокая (свыше 50 об.%) концентрация кислорода понижает качество продукта за счет термоокислительных процессов, возрастает вероятность возникновения процесса горения полимера, снижающего качество добавки.

Концентрация кислорода ниже 10 об.% и температура ниже 100^oC не приводят к образованию добавки с гелеобразующими свойствами.

Пример 1. Берут 10 г полиакриламида в виде порошка и помещают в герметичный сосуд объемом 100 мл, снабженной входным и выходным газовыми патрубками и кранами на них. В лабораторном газометре с водяным затвором готовят смесь азота и кислорода, содержащую 20% кислорода в количестве 5 л. Далее сосуд с полиакриламидом продувают азотокислородной смесью в количестве 1000 мл, после чего изолируют объем сосуда с порошком полимера от контакта с атмосферой. В этом состоянии полимер в сосуде подвергают термической обработке в течение 15 ч при 130^oC.

Продукт после такой обработки исследовали 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 заполняли моделью нефти - керосином. В качестве закачиваемой в пласт воды использовали пресную воду. В процессе нефтевытеснения производили закачку пресной воды до прекращения нефтевытеснения. Далее вводили оторочку воды, содержащей 0,5% добавки, в количестве 0,2 поровых объема модели пласта, после чего продолжали закачку в пласт воды. Для определения коэффициента нефтевытесения измеряли количество керосина в процессе закачки воды в модель пласта. В результате получено вытеснение нефти на этапе закачки чистой воды в пласт - 19%, а на этапе после закачки воды с добавкой полимера 54%.

Пример 2. Этот пример повторяет пример 1 с различными значениями величин заявляемых температурных режимов (температуры и времени обработки) 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%, температуре обработки 130^oC и времени обработки 10 ч.

Исследования процесса нефтевытеснения по методике, приведенной в примере 1, показали, что нефтевытеснение в этом случае составило 62%.