состав для обработки призабойной зоны пласта

Формула изобретения

1. Состав для обработки призабойной зоны пласта, содержащий смесь поверхностно-активных веществ ПАВ и воду, отличающийся тем, что он содержит в качестве ПАВ водо-, масло-, водомаслорастворимое ПАВ и дополнительно - эмульсию полимера анионного типа в масле при следующем соотношении компонентов, мас. %:

Смесь указанных ПАВ - 2,0 - 10,0

Указанная эмульсия - 0,5 - 5,0

Вода - Остальное

2. Состав по п. 1, отличающийся тем, что он дополнительно содержит углеводород в количестве 5,0-20,0 мас. %.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к составам для обработки призабойной зоны пласта.

Известно применение поверхностно-активной композиции, содержащей, мас.%: гидролизованный полиакриламид (ПАА) 0,0016 - 0,30, неионогенное поверхностно-активное вещество (НПАВ) 0,033 - 1,0, вода остальное (а.с. 1544958, 5, Е 21 В 43/22, опубл. 23.02.90. Бюл. 7).

Согласно известному составу при взаимодействии ПАА с оксиэтилированным алкилфенолом образуется комплекс из нескольких молекул ПАА, сшитых за счет взаимодействия амидной группы ПАА с неподеленной парой электрона кислорода полиоксиэтиленовой группы НПАВ.

Однако образующийся комплекс имеет невысокую молекулярную массу, так как замеряемое время релаксации - одно из реологических свойств водных растворов полимера, позволяющее оценить, в частности, взаимодействие молекул полимера с молекулами оксиэтилированного алкилфенола, имеет низкое значение, которое не превышает 1,85-2,0.

Известно применение поверхностно-активного состава, содержащего, мас.% : смесь поверхностно-активных веществ 0,25-2,0: ПАА 0,012-0,10 и 6-19%-ной соляной кислоты (а.с. 1641984, 5, Е 21 В 43/22, опубл. 15.04.91. Бюл. 4).

Известно, что при растворении АПАВ, НПАВ и ПАА в соляной кислоте образуется сульфокислота, оксониевое соединение и ПАА, содержащий звенья акриловой кислоты. В результате взаимодействия их между собой за счет водородной связи образуются высокомолекулярные полиакриламидные комплексы.

Однако состав из-за низкой концентрации ПАА и ПАВ создает недостаточное сопротивление закачке как самого состава, так и в последующем воды за счет невысоких нефтевытесняющих свойств состава.

Наиболее близким к предлагаемому является состав, содержащий, мас.%: анионное маслорастворимое поверхностно-активное вещество 2,0-10,0; неионогенное поверхностно-активное ПАВ 0,1-2,5 и воду (положительное решение о выдаче патента по заявке 96123262 / 03 / 029846 от 01.04.98 г., "Состав для обработки призабойной зоны пласта", авторы Рыскин А.Ю., Лысенко Т.М.).

Этот состав представляет собой обратную эмульсию, которая имеет хорошие нефтевытесняющие свойства, имеет высокую структурную вязкость, но низкую термостабильность при высокой температуре пласта. В прототипе данных о термостабильности эмульсии нет, а наши исследования показали, что эмульсии прототипа разрушаются в течение 1-2 сут.

Целью предлагаемого изобретения является увеличение структурной вязкости и повышение термостабильности состава, а также изменение смачиваемости, а именно гидрофобизации породы пласта и улучшение адгезии состава к породе, что обеспечит подключение в разработку слабодренируемой или недренируемой нефтенасыщенной части пласта, т.к. обладая повышенными реологическими неньютоновскими свойствами, состав создаст эффективное сопротивление закачке и самого состава, и в последующем воды в высокопроницаемой хорошо дренируемой части призабойной зоны пласта.

Поставленная задача решается тем, что состав для обработки призабойной зоны пласта, содержащий смесь поверхностно-активных веществ ПАВ и воду, отличающийся тем, что он содержит в качестве ПАВ водо-, масло-, водомаслорастворимое ПАВ и дополнительно - эмульсию полимера анионного типа в масле при следующем соотношении компонентов, мас.%:

смесь указанных ПАВ - 2,0 - 10,0

указанная эмульсия - 0,5 - 5,0

вода - остальное

2. Состав по п. 1, отличающийся тем, что он дополнительно содержит углеводород в количестве 5,0 -20,0 % мас.

В качестве поверхностно-активного вещества используют смеси поверхностно-активных ПАВ: в первую очередь смеси маслорастворимого и неионогенного ПАВ в виде готовых композиций, производимых разными фирмами, например эмульгатор синол ЭМ, выпускающийся на ЗАО НПФ "Бурсинтез" по ТУ 2413-048-48482528-98, эмульгатор нефтенол НЗН, выпускающийся на АОЗТ "ХИМЕКО-ГАНГ" по ТУ 2483-012-17197708-93, а также реагенты марки Викор 1 (ТУ 39-13-13 88 изм. 102), и ВИКОР 2, выпускающийся по ТУ 6-01-0203314-110-90 на ЗАО "Опытный завод Нефтехим" г. Уфа и другие готовые смесевые композиции.

За неимением в наличии готовой (производимой) композиции смесь приготавливают на основе маслорастворимых ПАВ, например нефтехим марок нефтехим 1,3, выпускающиеся по ТУ 2415-001-00151816-94 на ЗАО "Опытный завод Нефтехим" г. Уфа; нефтенол НЗ, выпускающийся на АОЗТ "ХИМЕКО-ГАНГ" по ТУ 2483-007-17197708-93, эмультал, выпускающийся по ТУ 6-14-1035-79, маслорастворимые нефтяные сульфонаты с ММ=600-700; синтетические алкиларилсульфонаты, например алкилнафталинсульфокислота и другие маслорастворимые ПАВ, и неионогенных ПАВ.

В качестве неионогенных ПАВ используют маслорастворимый неионогенный ПАВ, например нонилфенол, оксиэтилированный шестью молями окиси этилена (АФ₉-6), а также водорастворимый неионогенный ПАВ, например нонилфенол, оксиэтилированный 12 молями окиси этилена (АФ₉-12), либо его товарную форму СНО-3,4 или водомаслорастворимые ПАВ, например МЛ-80, содержащий НПАВ - 12% или МЛ-81Б (зимний вариант МЛ-80).

Кроме того, в качестве поверхностно-активного вещества для обработки призабойных зон используют смеси водомаслорастворимых ПАВ в виде готовых композиций, например моющие препараты МЛ-80 или МЛ-81Б (зимний вариант МЛ-80), содержащие смесь водорастворимого анионного ПАВ (23-28%) и неионогенного маслорастворимого ПАВ (12 мас.%), производимые по ТУ 2481-007-48482528-99 на ЗАО НПФ "Бурсинтез", нефтенол В - композицию водорастворимых и водомаслорастворимых ПАВ: сульфоэтоксилатов, неионогенных ПАВ и высокомолекулярных нефтяных сульфонатов, выпускаемую на АОЗТ "ХИМЕКО-ГАНГ", нефтенол-001.В - продукты совместной переработки кислых нефтяных гудронов (отходов производства от олеумной и сернокислотной очистки минеральных масел) и оксиэтилированного алкилфенола марки ОП-10.

В качестве эмульсии полимера анионного типа в масле используют эмульсии полиакриламида (ПАА) с ММ = 0,5-1810⁶ и степенью гидролиза 5-20%, эмульсии карбоксиметилцеллюлозы (КМЦ) со степенью полимеризации СП = 350-1200 и степенью замещения по карбоксильным группам С3=80-90, эфиры оксиэтилцеллюлозы (ОЭЦ) и других эфиров целлюлозы, эмульсии полиметакриловой кислоты (ПМАК), а также эмульсии других полимеров анионного типа в масле.

Эмульсии полимеров в масле выпускаются некоторыми фирмами, например фирмой "Allied Colloids" (Англия) или фирмой "Rhone-Pouleng" (Франция), а также другими фирмами.

Эмульсии полимера в масле имеют концентрации 30-50 мас.% и образуют с водой, с водорастворимыми ПАВ, с водомаслорастворимыми ПАВ эмульсии.

Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод, что предлагаемый состав отличается от известного введением дополнительно компонента - эмульсии полимера анионного типа в масле.

В предлагаемых составах структурная вязкость и термостабильность эмульсий увеличивается за счет введения эмульсии полимера в масле.

Известно, что для образования и стабилизации высокоустойчивых эмульсий необходимо, чтобы адсорбционные слои и связанные с ними сольватные оболочки обладали достаточно высокой структурной вязкостью. Высокую структурную вязкость эмульсий обеспечивает введение полимера в масло, имеющего достаточно высокую вязкость и образующего гелеобразно структурированные адсорбционные слои на границе фаз.

За счет образования коллоидных адсорбционных слоев введенный полимер играет роль сильного стабилизатора устойчивости эмульсий, а также и вязкости в образующихся эмульсиях. Получение устойчивых эмульсий обусловлено образованием высоковязкой пленки на поверхности раздела фаз, существование этой пленки проявляется в повышенной вязкости поверхностного слоя дисперсной фазы.

Введение эмульсии полимера в масле в небольших концентрациях заметно не изменяет вязкости в объеме среды, в адсорбционных же слоях его концентрация значительно выше и поэтому такие слои обладают повышенной структурной вязкостью, а значит и прочностью.

Так как введение эмульсии полимера в масле увеличивает прочность структурно-вязких (гелеобразных) адсорбционных слоев, то при сближении (столкновениях) частиц дисперсной фазы, например при перемешивании или режиме высокой температуры, высоковязкая прослойка среды не успевает выдавиться. Адсорбционные слои, обладающие упругостью и механической прочностью, сопротивляются значительным разрушающим усилиям.

При увеличении концентрации полимера, вводимого в композицию, нарастает стабилизирующее действие его, что позволяет получать устойчивые эмульсии высокой вязкости и термостабильности в условиях высокой температуры пласта (100^oС).

Кроме того, ПАВ, содержащееся в предлагаемом составе, придает ему поверхностно-активные свойства, при закачке его в обводненные нефтяные скважины поверхность породы пласта изменяет смачиваемость, а именно гидрофобизируется за счет гидрофобных цепей ПАА или ПАВ. При гидрофобизации поверхности породы улучшается адгезия состава к породе, что способствует лучшему удерживанию его в пласте.

Предлагаемый состав, содержащий ПАВ, эмульсию полимера в масле и воду, за счет улучшения его реологических свойств и термостабильности позволит эффективно его использовать в высокообводненных нефтяных пластах на контакте с высокоминерализованными водами для снижения проницаемости высокопроницаемых пропластков пласта.

Заявляемый состав может содержать углеводород (чаще нефть) для регулирования вязкости приготовленных композиций. Кроме того, нефть содержит в себе ряд природных эмульгирующих добавок (эмульгаторов), которые дополнительно стабилизируют предлагаемые эмульсии.

Исследование структурной вязкости предлагаемых и заявляемых составов проводилось как в присутствии нефти, так и без нее.

Структурную вязкость составов определяют на ротационном вискозиметре "Полимер РПЭ-1 М" - вискозиметре погружного типа при различных температурах с воспринимающими элементами "цилиндр-цилиндр" и оценивают вязкостные и реологические свойства по крутящему моменту с пересчетом на вязкость.

Следующие примеры иллюстрируют свойства известных и заявляемых составов.

Пример 1. Для приготовления заявляемых составов в качестве поверхностно-активного вещества используют смесь маслорастворимого ПАВ и неионогенного ПАВ в виде готовой композиции, производимой на ЗАО НПФ "Бурсинтез" по ТУ 2413-048-48482528-98, например эмульгатор синол ЭМ.

Для приготовления заявляемого состава в эмульгатор синол ЭМ вводят эмульсию ПАА с ММ= 1510⁶ и степенью гидролиза 15% (под шифром П-1), или эмульсию с ММ= 510⁶ и степенью гидролиза 5% (под шифром П-2) или эмульсию карбоксиметилцеллюлозы марки КМЦ-600 (под шифром П-3), затем порциями при перемешивании дозируют слабоминерализованную воду с содержанием солей 15,9 г/л.

Составы-прототипы готовят смешением эмульгатора синола ЭМ со слабоминерализованной водой 15,9, г/л.

Результаты замеров структурной вязкости заявляемых составов и составов-прототипов представлены в табл. 1.

Результаты замеров вязкости показывают, что при введении эмульсии полимера в масле вязкость эмульсий возрастает в 1,5-3 и более раз (сравните заявляемые составы с составами-прототипами в табл. 1), а термостабильность эмульсий увеличивается во много раз в сравнении с составами-прототипами (заявляемые составы и составы-прототипы представлены в табл.1).

Из данных табл. 1 видно, что оптимальными концентрациями синола ЭМ являются 2,0-10,0 мас.%, эмульсии полимера 0,5-5,0 мас.%, так как при содержании синола ЭМ меньше 2 мас.% и эмульсии полимера меньше 0,5 мас.% эмульсии расслаиваются, а при увеличении концентрации синола ЭМ более 10 мас. % и эмульсии полимера более 5,0 мас.% уменьшается вязкость состава.

Результаты замеров вязкости и термостабильности показывают, что при введении эмульсии полимера в масле в состав повышается не только вязкость эмульсии, но и резко повышается термостабильность состава.

Пример 2. При отсутствии в наличии готовых (производимых) смесевых композиций маслорастворимого ПАВ с неионогенным ПАВ приготовляют поверхностно-активные смеси (по прототипу) на основе маслорастворимого ПАВ, например композиции марки нефтехим-3 и неионогенного маслорастворимого ПАВ, например нонилфенола, оксиэтилированного шестью молями окиси этилена (АФ₉-6) или нонилфенола, оксиэтилированного 12 молями окиси этилена (АФ₉-12).

Для приготовления заявляемого состава в приготовленную по прототипу вышеуказанную поверхностно-активную смесь дополнительно вводят эмульсию ПАА в масле с ММ=1510⁶ и степенью гидролиза 15% (под шифром П-1) или эмульсию ПАА в масле с ММ=510⁶ и степенью гидролиза 5% (под шифром П-2), или эмульсию карбоксиметилцеллюлозы в масле марки КМЦ-600 (под шифром П-3), затем порциями при перемешивании дозируют слабоминерализованную воду с содержанием солей 15,9 г/л.

Составы-прототипы готовят путем перемешивания нефтехима-3 с НПАВ АФ₉-6 или АФ₉-12, а затем порциями дозируют слабоминерализованную воду с содержанием солей 15,9 г/л.

Результаты замеров структурной вязкости заявляемых составов и составов-прототипов представлены в табл.2.

Результаты замеров вязкости показывают, что при введении эмульсии полимера в состав вязкость эмульсий возрастает в 1,5-3 и более раз (сравните заявляемые составы с составами-прототипами в табл.2), а термостабильность эмульсий увеличивается во много раз в сравнении с составами-прототипами (заявляемые составы и составы-прототипы представлены в табл.2).

Из данных табл.2 видно, что оптимальными концентрациями маслорастворимого ПАВ являются 1,9-7,5 мас.%, 0,1-2,5 мас.% неионогенного ПАВ, эмульсии полимера 0,5-5,0 мас.%, так как при содержании компонентов меньше указанных пределов эмульсии быстро расслаиваются, а при увеличении концентрации выше указанных пределов компонентов уменьшается вязкость состава.

Результаты табл.2 показывают, что при введении эмульсии полимера в масле в состав повышается не только вязкость эмульсии, но и резко повышается термостабильность состава (сравни вязкость и термостабильность заявляемых составов и составов-прототипов).

Пример 3. Для приготовления составов в качестве водомаслорастворимого ПАВ используют моющий препарат марки МЛ-80, в качестве эмульсии полимера используют эмульсию ПАА в масле с ММ=1510⁶ и степенью гидролиза 15% (под шифром П-1) или эмульсию ПАА в масле с ММ=510⁶ и степенью гидролиза 5% (под шифром П-2), или эмульсию карбоксиметилцеллюлозы в масле марки КМЦ-600 (под шифром П-3).

Моющий препарат марки МЛ-80 перемешивают с эмульсией полимера в масле, затем порциями дозируют пресную воду с содержанием солей 0,32 г/л.

Для полного растворения водорастворимых ПАВ и улучшения условий для взаимодействия их с компонентами смеси используют пресную воду.

Составы-прототипы готовят путем перемешивания водомаслорастворимого ПАВ марки МЛ-80 с пресной водой с содержанием солей 0,32 г/л.

Результаты замеров вязкости показывают, что при введении в состав эмульсии полимера вязкость эмульсий возрастает в десятки тысяч раз по сравнению с составами-прототипами (сравните заявляемые составы с составами-прототипами в табл. 3) и 3-5 раз по сравнению с составами сравнения, а термостабильность эмульсий увеличивается во много раз в сравнении с составами-прототипами и составами сравнения (заявляемые составы, составы-прототипы и составы сравнения представлены в табл.3).

Из данных табл.3 видно, что оптимальными концентрациями водомаслорастворимого ПАВ являются 2,0-10,0 мас.%, эмульсии полимера в масле 0,5-5,0 мас. %, так как при содержании компонентов меньше указанных пределов эмульсии быстро расслаиваются, а при увеличении концентрации выше указанных пределов компонентов уменьшается вязкость состава.

Результаты табл.3 показывают, что при введении эмульсии полимера в масле в состав повышается не только вязкость эмульсии, но и резко повышается термостабильность состава (сравни вязкость и термостабильность заявляемых составов и составов-прототипов).

Пример 4. Заявляемые составы дополнительно могут содержать углеводород в количестве 5,0-20 мас. %. В качестве углеводорода чаще всего используют нефть, стабильный бензин, нефрас и другие углеводороды.

Углеводород вводят с целью регулирования вязкости эмульсий, а также с целью повышения ее термостабильности.

Данные исследований сведены в табл.4. Результаты исследований показывают, что при введении углеводорода в состав уменьшается вязкость его без уменьшения термостабильности состава.

Применение предлагаемого состава для добычи нефти позволит за счет улучшения реологических свойств, гидрофобизации поверхности в обводненных нефтяных пластах и повышения термостабильности состава снизить проницаемость пластов и добиться изоляции притока воды в скважины, увеличить добычу нефти и снизить содержание воды в добываемой нефти.

Технология применения предлагаемых составов проста и заключается в закачке их в пласт до снижения приемистости скважин на 30-50%, продавке состава из ствола скважины в пласт водой или нефтью, выдержке в пласте в течение 12-24 часов и пуске скважины в эксплуатацию для нефтяных скважин или закачке воды для нагнетательных скважин.