состав для химической обработки высокотемпературного продуктивного пласта

Формула изобретения

Состав для химической обработки высокотемпературного продуктивного пласта, включающий водорастворимое органическое соединение, содержащее активную аминогруппу, сильную минеральную кислоту, неионогенный ПАВ и воду, отличающийся тем, что в качестве водорастворимого органического соединения, содержащего активную аминогруппу, взят монопероксогидрат мочевины при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:

Монопероксогидрат мочевины - 7 - 20

Сильная минеральная кислота - 6 - 12

Неионогенный ПАВ - 0,5 - 1,5

Вода - Остальное

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтегазодобывающей отрасли, в частности к области добычи углеводородов с использованием химических веществ, и может быть использовано при обработке призабойных зон скважин.

Известен состав для обработки призабойных зон скважин, включающий водорастворимое органическое соединение, содержащее активную аминогруппу и гидрат пероксогидрата соли щелочного металла (1).

Недостатком известного состава является дефицитность используемых реагентов, низкая стабильность пероксосоединения в условиях повышенных температур растворителя и слабая растворимость состава при пониженных температурах растворителя.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению прототипом является состав для химической обработки призабойной зоны пласта, включающий соляную кислоту, неионогенный ПАВ, мочевину и воду (2).

Недостатком известного состава является низкая скорость разрушения (диспергации) и невысокая дисперсность глинисто-полимерных кольматирующих образований, и как следствие - низкая эффективность обработок.

Предлагаемый состав решает задачу повышения эффективности обработок за счет увеличения скорости диспергации и повышения дисперсности полимерно-глинистых кольматирующих образований.

Сущность изобретения заключается в следующем. Глинисто-полимерная составляющая буровых растворов, используемых при вскрытии продуктивных пластов углеводородов, проникает в поровое пространство пород, слагающих призабойную зону, вследствие чего увеличивается фильтрационное сопротивление призабойной зоны и снижается проницаемость пород, ее слагающих. При контакте полимерно-глинистых кольматирующих образований с ионами, образующимися при гидролизе химических веществ, вводимых в призабойную зону, происходят ионообменные реакции. В результате этого происходит изменение потенциала, определяющего устойчивость глинистого геля, заполняющего перовое пространство пород призабойной зоны. Подбором химических веществ и их композиций с соответствующим набором ионов можно создать такие условия, при которых будет происходить самопроизвольная диспергация кольматирующих образований. При этом тип ионов и их количество, а также степень их гидратации будет определять как скорость диспергации, так и величину дисперсности глинисто-полимерных образований. Кроме того, перекисные соединения, входящие в состав композиции, воздействуя на углеводородные связи полимерной составляющей кольматирующих образований, приводят к разрыву полимерного каркаса, превращая его в отдельные мелкие звенья, которые уже не способны образовывать стабильный гель. Очевидно, что с уменьшением размеров полимерно-глинистых частиц, на которые распадаются кольматирующие образования, то есть с увеличением дисперсности, а также с увеличением скорости диспергации, эффективность химической обработки повышается, так как последующее наложение депрессии на пласт позволяет удалять глинисто-полимерные частицы тем эффективнее, чем выше их дисперсность. Именно эти особенности процесса химической обработки пород призабойной зоны высокотемпературного продуктивного пласта и обусловили формулировку цели изобретения и поиска нового композиционного состава, удовлетворяющего поставленной задаче.

Задачей настоящего изобретения является получение технического результата, выражающегося в повышении эффективности обработки высокотемпературного продуктивного пласта за счет увеличения скорости диспергации и повышения дисперсности кольматирующих образований, имеющих полимерно-глинистый состав для эффективного удаления их из призабойной зоны.

Дополнительной целью является расширение ассортимента стабильных в условиях повышенных температур химических веществ, используемых при обработках призабойных зон скважин.

Технический результат достигается тем, что состав для химической обработки высокотемпературного продуктивного пласта включает монопероксогидрат мочевины (NH₂CONH₂H₂O₂), сильную минеральную кислоту (соляную (HCC) или серную (H₂SO₄)), неионогенный ПАВ и воду при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:

Монопероксогидрат мочевины - 7 - 20

Сильная минеральная кислота (соляная или серная) - 12 - 24

Неионогенный ПАВ - 1,0 - 1,5

Вода - Остальное

Предлагаемый композиционный состав позволяет диспергировать кольматирующие образования полимерно-глинистого состава в высокотемпературных условиях пласта с высокой скоростью до тонкодисперсных фракций. В водном растворе предлагаемого композиционного состава в условиях повышенных температур будут содержаться следующие ионы: H₂NCONH₃₊, H₂NC(NH)O_-, H₊ HO_2-, H₃O_-, OH_-, Cl_- или SO_4-, которые, вступая в ионный обмен с ионообменным комплексом глин кольматирующих образований, диспергируют глинистую составляющую на тонкодисперсные частицы, а перекисные соединения разрывают полимерные цепи, превращая их в отдельные мелкие звенья. Нагрев водных растворов в условиях пласта ускоряет процесс гидролиза химических веществ, входящих в состав композиций, и повышает активность ионов, образующихся в результате гидролиза, а это в свою очередь повышает скорость ионообменных реакций. Кроме того, газы, образующиеся в результате гидролиза монопероксогидрата мочевины и реакций ионного обмена, дополнительно диспергируют кольматирующие образования.

Из существующего уровня техники не известны составы с указанным содержанием ингредиентов. Таким образом, предлагаемый состав отвечает критериям изобретения.

Выбор оптимальных концентраций растворов осуществляется по следующей методике. Опытные сферические образцы весом 1 кг изготовлялись из глины, взятой с вибросит буровых установок, при разбуривании глин, перекрывающих продуктивные пласты Вынгилуровского месторождения Западной Сибири. Именно при разбуривании этих глин нарабатывается основная масса бурового раствора, на котором вскрываются продуктивные пласты. Эти же глины являются основой кольматирующих образований. Глины имеют сложный состав и представлены монтмориллонитом с примесью гидрослюды, каолинитом и хлоритом. Полимерная составляющая кольматирующих образований представлена полимерным реагентом HP-5, полиакриламидом ПАА, КМУ, КССБ, Гипаном и др. Опытные образцы погружались в водные композиционные растворы, приготовленные по прототипу, а также в растворы предлагаемого состава при различном соотношении компонентов и разных концентрациях. При этом фиксировалось как время диспергации, так и дисперсность глинисто-полимерных частиц, на которые разваливаются сферические образцы. Время полного разрушения образцов фиксировалось по секундомеру. Дисперсность полимерно-глинистых частиц определялась с помощью лабораторного поляризационного микроскопа Vertival. Данные лабораторных исследований приведены в таблице. Из приведенных данных видно, что оптимальной концентрацией монопероксогидрата мочевины можно считать 7 - 20%. Уменьшение концентрации повышает время диспергации. Повышение концентрации ведет к непроизвольным затратам регента при незначительном сокращении времени разрушения образцов. Добавление к водному раствору монопероксогидрата мочевины сильной неорганической кислоты (соляной или серной) снижает время диспергации и повышает дисперсность полимерно-глинистых частиц. Причем оптимальными концентрациями минеральных кислот будут концентрации 6 - 12%. Введение в раствор неионогенных поверхностно активных веществ (ПАВ) также несколько снижает время диспергации и повышает дисперсность полимерно-глинистых частиц, на которые распадаются опытные сферические образцы. Оптимальной концентрацией неионогенных ПАВ (неонол, ОП-10) можно считать 0,5 - 1,5%. В связи с тем, что монопероксогидрат мочевины относится к сложным молекулярным соединениям, гидролиз которого происходит в несколько стадий и ускоряется в присутствии кислот и, особенно, в условиях повышенных температур, для получения более четкой картины диспергации полимерно-глинистых образований в условиях высокотемпературных пластов опыты проводились как с раствором монопероксогидрата мочевины, так и с композиционным раствором при выявленных оптимальных концентрациях ингредиентов. В результате лабораторного эксперимента установлено, что наибольшая дисперсность при наименьшем времени диспергации достигается при температурах свыше +75^oC. Таким образом, оптимальными концентрациями предлагаемого состава для условий высокотемпературного пласта можно считать 7-20% монопероксогидрата мочевины, 6 - 12% сильной минеральной кислоты и 0,5- 1,5% неионогенного ПАВ. Сравнение результатов лабораторных экспериментов по разрушению сферических полимерно-глинистых образцов в предлагаемом растворе и в растворе по прототипу показало, что предлагаемый состав позволяет в 12-40 раз сократить время диспергации и в 10-16 раз повысить дисперсность полимерно-глинистых частиц.

Пример.

Для обработки выбрана нагнетательная скважина, расположенная на Рубиновой площади Самотлорского месторождения. Интервал перфорации расположен на глубине 2931-2945 м. Продуктивный пласт представлен песчаником глинистым Юрского возраста (ЮВ) и вскрыт на полимерно-глинистом растворе. Температура пласта составляет +92^oC, коэффициент проницаемости продуктивного пласта в интервале перфорации 11 мд. Пластовое давление 23 мПа. Давление опрессовки эксплуатационной колонны диаметром 146 мм составляло 21 мПа. Приемистость скважины перед обработкой при давлении опрессовки отсутствовала. Обработку скважины производили предлагаемым составом. Необходимый объем композиционного состава приготовлялся на устье скважины и по насосно-компрессорным трубам при циркуляции подавался в интервал перфорации, а затем продавливался в пласт. Задавливание раствора производилось при давлении опрессовки. Продавку раствора осуществляли чистой водой. После продавки раствора в призабойную зону скважину оставляли на реакцию в течение 12 часов. Освоение скважины производилось свабированием. В результате химической обработки призабойной зоны предлагаемым составом в скважине появилась приемистость. Величина приемистости составила 217 куб.м/сут при давлении нагнетания 12,0 мПа.

Полученные промысловые результаты позволяют сделать вывод об эффективности предложенного состава для химической обработки призабойной зоны высокотемпературного пласта.

Источники информации:

1. А.С.СССР N 1756547, E 21 B 43/25, 23.08.92, БИ 31.

2. А.С.СССР N 1084421, E 21 B 43/27, 07.04.84, БИ 13.