способ изоляции проницаемого пласта

Формула изобретения

1. Способ изоляции проницаемого пласта, включающий закачку в пласт соединения алюминия и щелочного агента, отличающийся тем, что соединение алюминия или его смесь с наполнителем закачивают в виде суспензии в воде или углеводородном растворителе, при этом в качестве соединения алюминия используют по крайней мере один компонент из группы: алюминий металлический, алюминия оксид, алюминия гидроксид.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве щелочного агента используют, например, натрия гидроксид, натрия карбонат, натрия силикат, натрия силиконат, их смеси или составы на их основе.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве наполнителя используют, например, бентонитовую глину, мел, сульфат кальция, древесную муку или технический углерод.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано в качестве способа изоляции проницаемого пласта с целью ликвидации прорывов воды в нагнетательных и добывающих скважинах. Способ может быть также использован для изоляции трещиноватых пластов и проявляющих и поглощающих пластов в процессе бурения скважин.

Известен способ изоляции проницаемого пласта, включающий закачку растворов на основе сульфата алюминия и щелочного агента, реагирующих в пластовых условиях с образованием нерастворимого осадка [1]. Способ применим на пластах с поровой проводимостью. При использовании на трещиноватых пластах, характеризующихся высокой поглощающей способностью, способ малоэффективен, что обусловлено высокой подвижностью рабочих растворов и на начальном этапе продуктов их взаимодействия.

Наиболее близким техническим решением, взятым за прототип, является способ изоляции проницаемого пласта, включающий закачку в пласт соединения алюминия и щелочного агента, в качестве которых используют алюмохлорид - отход производства алкилирования бензола пропиленом со стадии отмывки реакционной массы раствором хлорида алюминия и раствор жидкого стекла соответственно [2] . Способ обеспечивает изоляцию проницаемых пластов с поровой проводимостью за счет образования объемного нерастворимого осадка, включающего гидроксид алюминия и гель кремниевой кислоты. Способ ограничено применим при использовании на трещиноватых коллекторах и на пастах с высокой поглощающей способностью, что обусловлено высокой подвижностью рабочих растворов и необходимостью их стационарной выдержки для образования устойчивого осадка. Способ малоэффективен для изоляции открытых трещин продуктивных пластов при нарушениях герметичности устройства колонны скважины и изоляции проницаемых пластов в процессе бурения.

Задачей предлагаемого изобретения является изоляция прорывов воды в проницаемых продуктивных пластах и изоляция проницаемых пластов в процессе бурения скважин.

Указанная задача решается с использованием разработанного способа изоляции проницаемого пласта, включающего закачку в пласт соединения алюминия или его смеси с наполнителем и раствора щелочного агента, способных реагировать с образованием объемного устойчивого осадка и обеспечивающих полную изоляцию обработанного интервала.

Сущностью предлагаемого изобретения является то, что способ изоляции проницаемого пласта, включающий закачку в пласт соединения алюминия и щелочного агента, предусматривает закачку соединения алюминия или его смеси с наполнителем в виде суспензии в воде или углеводородном растворителе, при этом в качестве соединения алюминия используют, по крайней мере, один компонент из группы: алюминий металлический, алюминия оксид, алюминия гидроксид. В качестве щелочного агента в рамках способа используют натрия гидроксид, натрия карбонат, натрия силикат, их смеси или составы на их основе, а в качестве наполнителя используют бентонитовую глину, мел, сульфат кальция, древесную муку или технический углерод.

Существенными отличительными признаками разработанного способа являются:

1. Использование в качестве соединения алюминия, по крайней мере, одного компонента из группы: алюминий металлический, алюминия оксид, алюминия гидроксид. Указанные соединения алюминия при закачке в пласт обеспечивают эффективное снижение наиболее проницаемых интервалов. Это достигается за счет кольматации пор и трещин пласта твердыми частицами соединения алюминия (алюминия металлического, алюминия оксида, алюминия гидроксида). В дальнейшем указанные соединения алюминия вступают в реакцию с закачиваемым щелочным агентом с образованием алюминатов или алюмосиликатов, которые обладают высокой адгезией к породе и твердеют в пластовых условиях с образованием объемных структур, блокирующих проницаемые интервалы. Алюминий металлический, алюминия оксид, алюминия гидроксид различаются по дисперсности частиц, химической активности и свойствами осадков, образующихся при взаимодействии со щелочными агентами. Поэтому, используя смеси указанных соединений и варьируя их соотношение, можно воздействовать на каналы различной проводимости, обеспечивая различную степень их изоляции.

2. Использование в рамках разработанного способа соединения алюминия или его смеси с наполнителем. При закачке соединения алюминия совместно с наполнителем протекающие химические процессы и характер воздействия на пласт аналогичны описанным в п. 1. Наполнитель способствует более высокой степени кольматации пласта и упрочняет образующиеся изолирующие структуры.

3. Закачивание соединения алюминия или его смеси с наполнителем в виде суспензии в воде или углеводородном растворителе. Используемые соединения алюминия и наполнители не растворимы в воде и в углеводородных растворителях, но могут образовывать с ними суспензии. При закачке суспензии в пласт она разрушается с выделением твердой фазы соединения алюминия или его смеси с наполнителем. Благодаря этому частичная кольматация пор и трещин пласта достигается уже в начальный период реализации разработанного способа, что предотвращает размывание закачиваемого щелочного агента и продуктов его взаимодействия с соединением алюминия.

4. Использование в качестве щелочного агента натрия гидроксида, натрия карбоната, натрия силиката, натрия силиконата, их смесей или составов на их основе. Указанные щелочные агенты реагирует с соединениями алюминия с образованием алюминатов и алюмосиликатов. В дальнейшем алюминаты и алюмосиликаты превращаются в объемные нерастворимые осадки, которые могут быть структурированы непрореагировавшим соединением алюминия, наполнителем или продуктами взаимодействия закачанных реагентов.

5. Использование в качестве наполнителя бентонитовой глины, мела, сульфата кальция, древесной муки или технического углерода. Указанные наполнители образуют достаточно устойчивые суспензии в воде и в углеводородных растворителях. При взаимодействии наполнителей с растворами алюминатов, алюмосиликатов и силиката натрия образуются более прочные изолирующие структуры.

В целом указанная совокупность отличительных признаков обеспечивает при использовании разработанного способа протекание ряда процессов. Закачиваемое в поры и трещины пласта соединение алюминия или его смесь с наполнителем распространяется вдоль линии нагнетания жидкости, снижая их проницаемость. Последующая закачка раствора щелочного агента сопровождается протеканием реакции между ним и соединением алюминия, в результате которой образуются различные растворимые в воде алюминаты или алюмосиликаты. Указанные соединения заполняют свободный объем между частицами соединения алюминия, наполнителем и породой и проникают в объем пласта. Учитывая их способность к отверждению, происходит более полное блокирование пор и трещин пласта и снижение их проницаемости.

Для реализации способа используют следующие товарные реагенты и составы на их основе.

Соединение алюминия: алюминиевый порошок, алюминиевая пудра, алюминия оксид (порошкообразный), алюминия гидроксид (порошкообразный).

Щелочной агент: натрия гидроксид, натрия карбонат, натрия метасиликат, натрия силикат (жидкое стекло), натрия силиконат (ГКЖ-10, ГКЖ-11) и т.д.

Наполнитель: бентонитовая глина, мел, сульфат кальция (гипс, алебастр), древесная мука, технический углерод и т.д.

На практике способ изоляции проницаемого пласта реализуют в соответствии со следующей схемой.

Соединение алюминия или его смесь с наполнителем дозируют в жидкость, способную обеспечить их закачку в пласт в виде суспензии. Для этого могут быть использованы вода, водный раствор неорганического соединения (например, кальция хлористого), водный раствор высокомолекулярного полимера, водный раствор поверхностно-активного вещества, углеводородный растворитель (например, керосин) и т.д. Затем суспензию, содержащую соединение алюминия или его смесь с наполнителем, закачивают в пласт и далее закачивают щелочной агент в виде раствора в воде.

Разработанный способ иллюстрируется следующими конкретными примерами.

Пример 1. 1 т алюминия гидроксида засыпают в емкость, содержащую 18 м³ 0,5%-го раствора неонола АФ_9-12 в воде, и перемешивают. Получают 5%-ную суспензию соединения алюминия в воде. Затем в 15 м³ воды при перемешивании растворяют 5 м³ жидкого стекла и получают 10%-ный раствор щелочного агента (силиката натрия). Далее суспензию соединения алюминия закачивают в скважину, запланированную для проведения изоляционных работ, и после этого закачивают раствор щелочного агента. Раствор продавливают в пласт закачкой 5-6 м³ воды и оставляют скважину на реагирование на 36-38 часов. После этого скважину запускают в работу.

Пример 2. 1 т алюминиевой пудры засыпают в емкость, содержащую 9 т керосина, и перемешивают. Получают 10%-ную суспензию соединения алюминия в воде. Затем в 11,4 м³ воды при перемешивании растворяют 3 т метасиликата и 0,6 т гидроксида натрия. Получают раствор, содержащий 24% щелочного агента (20% метасиликата натрия и 4% гидроксида натрия). Далее суспензию соединения алюминия закачивают в скважину, запланированную для проведения изоляционных работ, и после этого заканчивают раствор щелочного агента. Раствор продавливают в пласт закачкой 6-8 м³ воды и оставляют скважину на реагирование на 24-36 часов. После этого скважину запускают в работу.

Пример 3. 2,5 т наполнителя (древесной муки) и 0,5 т алюминиевого порошка засыпают в емкость, содержащую 12 м³ 0,1%-го раствора полиакриламида в воде, и перемешивают. Получают 20%-ную суспензию соединения алюминия и наполнители (древесной муки) в воде. Затем в 18 м³ воды при перемешивании растворяют 1,5 карбоната натрия и 0,5 силиконата натрия (ГКЖ-11). Получают раствор, содержащий 10% щелочного агента ( 7,5% карбоната натрия и 2,5% силиконата натрия). Далее суспензию соединения алюминия и наполнителя закачивают в скважину, запланированную для проведения изоляционных работ, и после этого закачивают раствор щелочного агента. Раствор продавливают в пласт закачкой 5-6 м³ воды и оставляют скважину на реагирование на 24-36 часов. После этого скважину запускают в работу.

Таким образом, разработанный способ позволяет добиться максимальной изоляции высокопроводимых интервалов за счет образования объемных структурированных осадков, обладающих высокой адгезией к породе и устойчивых в пластовых условиях.

При использовании способа по прототипу закачка обоих растворов не обеспечивает кольматацию высокопроводимых интервалов в начальный период времени ввиду отсутствия дисперсной фазы и, как следствие, возможного размывания образующегося осадка. В то же время рабочие растворы в рамках известной процедуры способны кольматировать низкопроницаемые интервалы, что может заметно снизить эффективность изоляционных работ.

Практическая реализация разработанного способа изоляции проницаемого пласта осуществляется с учетом результатов комплекса гидродинамических исследований скважины, на основании которых выбирают реагенты, их концентрации и объемы закачки рабочих составов.

Источники информации.

1. Пат. РФ N 2093673, кл. E 21 B 43/32, 1997 г.

2. Пат. РФ N 1804548, кл. E 21 B 33/13, 1993 г. - прототип.