способ изоляции водопритоков

Формула изобретения

Способ изоляции водопритоков путем закачки в пласт изолирующего гелеобразующего водного раствора жидкого стекла, оттитрованного кислотой, отличающийся тем, что предварительно в пласт закачивают 5 - 10% водный раствор жидкого стекла с кремнеземным модулем 1,5 - 3,5, а изолирующее гелеобразующее жидкое стекло оттитровывают соляной кислотой до рН 9,1 - 11,4, при этом объемное соотношение указанных последовательно закачиваемых растворов жидкого стекла составляет 0,01 - 0,25.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к усовершенствованному способу изоляции водоносных зон с помощью закачки в них изолирующих растворов, в состав которых входят производные кремниевой кислоты, который может быть использован в нефте- и газодобывающих отраслях промышленности и др.

Известны способы изоляции водоносных зон с помощью растворов, содержащих производные кремниевой кислоты.

Так, например, известен способ изоляции водоносных зон путем закачки в пласт последовательно щелочного раствора, раствора натриевой соли кремниевой кислоты, воды и раствора хлорида кальция в количестве, эквивалентном количеству натриевой соли кремниевой кислоты [1].

Изоляция достигается за счет образования не растворимой в воде кальциевой соли кремниевой кислоты. Недостатком указанного способа является большой расход натриевой слои кремниевой кислоты и, соответственно, сложность изоляции больших объемов.

Известны способы изоляции водопритоков с помощью закачки в пласт изолирующих композиций, в состав которых входят соли щелочных металлов кремниевой кислоты и гелирующие агенты, например алифатические диалкиловые эфиры, ди- и трифосфаты, лактоны или их смеси [2] или олигосахариды [3].

Известен также способ изоляции водопритоков с помощью закачивания в пласт растворов солей щелочных металлов кремниевой кислоты с вязкостью = 1,0 - 10,0 мПас и pH <13,5 [4]. В этом способе гелирующими агентами служат кислота, которой регулируется pH раствора, и порода пласта. Согласно указанному способу по окончании введения всего количества изолирующего раствора необходима выдержка в течение длительного времени, необходимого для полного гелирования последних порций раствора. Это является недостатком указанного способа, так как длительная выдержка ведет к простою скважины и экономически невыгодна.

Кроме того, поскольку процесс закачки растянут во времени, гелеобразование первых закаченных в пласт порций может начаться под влиянием породы пласта до закачки всего необходимого количества изолирующего раствора, что приводит к преждевременному тампонированию, возрастанию давления закачки и невозможности закачать весь требуемый объем изолирующего раствора.

Наиболее близким по технической сущности заявленному способу является способ изоляции водопритоков, заключающийся в закачке изолирующего гелеобразующего водного раствора солей щелочных металлов кремниевой кислоты, подкисленного до pH 1-10 и представляющего вследствие этого 1-70% мас. двуокиси кремния в виде коллоидного раствора с диаметром частиц 4-100 нм и остаточным количеством силиката натрия и хлористого натра [5].

В соответствии с указанным способом время сохранения композиции в состоянии коллоидного раствора (до наступления гелеобразования) колеблется от 0 до 3700 часов, причем время начала гелеобразования строго не удается фиксировать (табл.1 [5]).

На практике, если необходимо закачать 200 м³ композиции при скорости закачки 25 м³/ч, то время закачки составит не менее 8 часов, при которых гелеобразующая композиция должна находиться в состоянии коллоидного раствора. В противном случае первые порции композиции превратятся в гель и заблокируют дальнейшую закачку. Наиболее оптимальная композиция, удовлетворяющая этому требованию, представлена в примере (28-1, табл.1 [5]). Ее время гелеобразования 20-28 часов. Таким образом, последние закачиваемые порции композиции перейдут в гель через 20-28 часов и минимальный простой скважины составит 20-28 часов.

Таким образом недостатком указанной известной композиции является длительный простой скважины до завершения гелеобразования, незначительное же отклонение величины pH композиции может привести к спонтанному преждевременному гелеобразованию.

Целью изобретения является снижение времени простоя скважины, повышение надежности способа и создание условий для закачки всего требуемого объема гелирующего раствора без риска преждевременного тампонирования.

Указанная цель достигается описываемым способом изоляции водопритоков, заключающимся в том, что сначала в пласт закачивают 5 -10% водный раствор жидкого стекла с кремнеземным модулем 1,5-3,5, а затем закачивают изолирующее гелеобразующее жидкое стекло, оттитрованное кислотой до pH 9,1-11,4, при этом объемное соотношение 5-10% водного раствора жидкого стекла к изолирующему гелеобразующему жидкому стеклу, оттитрованному кислотой до pH 9,1-11,4, составляет 0,01-0,25.

В описываемом способе изоляции водопритоков благодаря предварительной закачке 5-10% водного раствора жидкого стекла, которое само по себе в пласте не способно гелироваться, с последующей закачкой изолирующего гелеобразующего раствора жидкого стекла, оттитрованного, например, соляной кислотой до pH 9,1-11,4, на границе раздела двух закачиваемых растворов начинается их смешение и изменение pH с образованием растущего гелеобразующего слоя.

Негелеобразующий раствор жидкого стекла постепенно превращается в гелеобразующий с более длительным временем гелеобразования, чем исходный гелеобразующий раствор. Это приводит в результате к созданию на каждом участке пласта гелеобразующих композиций с разными pH и соответственно разным временем гелеобразования: с наибольшим временем гелеобразования более глубоких партий и наименьшим временем гелеобразования у последних попадающих в пласт партий изолирующего раствора. Таким образом создается градиент инкубационных периодов, т.е. времени, в течение которого гелеобразующая композиция находится все еще в виде раствора, причем разница между инкубационным периодом раствора, полученного в результате смешения в отдаленных частях пласта и инкубационным периодом раствора, образующегося в пласте на конечной стадии закачки, соизмерима с соответствующим временем закачки всего изолирующего раствора.

В итоге по всему объему закачки идет гелеобразование в приблизительно одно и то же время, что приводит к снижению времени выдержки скважины до полного гелеобразования и исключению опасности преждевременного тампонирования.

В случае, если соотношение количества предварительно закачиваемого 5-10% водного раствора жидкого стекла к количеству закачиваемого затем изолирующего гелеобразующего раствора менее 0,01, появляется риск спонтанного гелеобразования, а при соотношении более 0,25 процесс гелеобразования смещается в сторону увеличения выдержки раствора и не достигается желаемого эффекта сокращения времени простоя скважины.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1. Изоляция водопритока в добывающей нефтяной скважине.

Объектом испытания служила нефтедобывающая скважина со следующими характеристиками: толщина продуктивного пласта 14 м, пласт расположен на глубине 916 м, температура пласта 35^oC. До изоляции водопритока суточный дебит скважины по жидкости составлял 78 м³/сутки при водонасыщенности 95%. Количество изолирующего раствора, которое необходимо закачать в скважину для ее изоляции, обычно составляет приблизительно 1,5-2 суточного дебета скважины. В данном случае всего необходимо закачать 78 х 1,5 = 117 м³/сутки изолирующей жидкости. В скважину начинают подавать 7% водный раствор жидкого стекла с модулем 2,8 со скоростью 20 м³/час. Всего за 0,6 часа было закачано 11,7 м жидкого стекла. Затем начинают подавать изолирующий гелеобразующий раствор, представляющий собой водный раствор натриевой соли кремниевой кислоты, оттитрованный соляной кислотой до pH 10,9. Скорость закачки 20 м³/ч. За 5,5 часов при постоянной скорости закачки было закачано 105,3 м³ изолирующего раствора без увеличения давления. После выдержки в течение не менее 5 часов скважина была готова к эксплуатации.

Остальные примеры приведены в таблице.

Список литературы

1. US 3871452 A, E 21 В 43/22, 18.03.75.

2. US 4665985 A, E 21 В 33/138, 1967.

3. EP А1 0230725, E 21 В 33/138, 05.08.87.

4. RU 2065442 С1, C07 F 7/04, 20.08.96.

5. EP A2 0260888, E 21 В 33/138, 23.03.88.