реагент для изоляции притока пластовых вод

Формула изобретения

Реагент для изоляции притока пластовых вод, полученный путем смешивания в пласте двух водных растворов, одного, содержащего натриевые соли многоосновной кислоты, и другого - смесь солей хлоридов, отличающийся тем, что один раствор в качестве указанных натриевых солей содержит фосфат натрия, карбонат натрия, оксалат натрия и дополнительно полимерную добавку - смесь в соотношении 1:1 карбоксиметилцеллюлозы и ксантановой камеди, продуцируемой путем ферментации штаммов бактерий Xanthomo и Campestrim в углеводной среде, а другой раствор в качестве солей хлоридов содержит хлорид кальция, хлорид меди и хлорид алюминия при следующем соотношении компонентов, мас.% на сухое вещество:

для одного раствора:

Фосфат натрия	10-20
Оксалат натрия	10-20
Карбонат натрия	40-50
Полимерная добавка	10-20

для другого раствора:

Хлорид кальция	40-50
Хлорид меди	15-25
Хлорид алюминия	30-40

причем указанные растворы используют в соотношении 1:1 с концентрацией 1-5 мас.%.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано для изоляции притока пластовых вод с целью увеличения охвата пласта при заводнении и для повышения нефтеотдачи пластов при разработке месторождений.

Известны способы повышения охвата неоднородных пластов при заводнении путем обработки скважины различными закупоривающими материалами, такими как цементы, опилки, резиновая крошка и т.п.Такие обработки улучшают распределение воды в окрестностях ствола скважины, однако они не обеспечивают необходимого охвата пласта, если высокопроницаемые пласты не разделены малопроницаемыми пропластками. Поэтому более эффективным методом является глубокая обработка пластов с помощью различных реагентов.

Известен способ изоляции высокопроницаемых интервалов пласта путем закачки высокоизолирующих составов, в которых базовым компонентом является полиакриламид (ПАА) с высокой молекулярной массой, сшитый по специальной технологии (Пат. РФ №2159325). Однако наличие сшитых структур в закачиваемом реагенте может приводить к кольматации поверхности пласта и в результате этого снижать глубину обработки.

Известны способы изоляции притока пластовых вод путем циклической закачки водных растворов хлорида кальция и кальцинированной соды в соотношении 1:1 (А.с. СССР №1747680), а также водного раствора хлорида кальция и 6-10% раствора сульфата натрия в соотношении 1:1 (А.с. СССР №1700199). Недостатком указанных реагентов является низкая эффективность при обработке высокопроницаемых коллекторов, что обусловлено выделением осадка в прискважинной зоне и неоптимальным подбором компонентов.

Наиболее близким техническим решением, взятым за прототип, является состав, используемый при реализации способа изоляции притока пластовых вод в нагнетательных и добывающих скважинах, включающий последовательную закачку в пласт водного раствора натриевой соли многоосновной кислоты - первый раствор и водного раствора соли щелочноземельного металла - второй раствор. При этом первый раствор включает, преимущественно, карбонат натрия, сульфат натрия, силикат натрия, натрийалюминийгексафторид, фосфат натрия или гексафторсиликат натрия. Второй раствор включает хлорид кальция, магния или алюминия (Пат. РФ №2111351).

Основным недостатком указанного состава является низкая эффективность из-за неоптимального выбора осадкообразующих компонентов, в результате чего не удается максимально высадить ионы элементов, ответственных за образование осадков. В результате этого увеличение коэффициента нефтевытеснения наблюдается только при высоких концентрациях осадкообразующих компонентов.

Кроме того, общим недостатком всех указанных выше технических решений, использующих неорганические осадки, является слабая адгезия осадков к породе, поэтому осадки слабо удерживаются в пласте и быстро вымываются, снижая фактор остаточного сопротивления, особенно для добывающих скважин.

Задачей предлагаемого изобретения является снижение проницаемости водопромытых интервалов пласта с целью перераспределения фильтрационных потоков и повышение эффективности изоляции притока пластовых вод с помощью осадкообразующих реагентов.

Поставленная задача решается тем, что в реагенте для изоляции притока пластовых вод, полученном путем смешивания в пласте двух водных растворов, одного содержащего натриевые соли многоосновной кислоты и другого - смесь солей хлоридов, согласно изобретению один раствор в качестве указанных натриевых солей содержит фосфат натрия, карбонат натрия, оксалат натрия и дополнительно полимерную добавку - смесь в соотношении 1:1 карбоксиметилцеллюлозы и ксантановой камеди, продуцируемой путем ферментации штаммом бактерий Xanthomo и Campestrim в углеводной среде, а другой раствор в качестве солей хлоридов содержит хлорид кальция, хлорид меди и хлорид алюминия, при следующем соотношении компонентов, мас.% на сухое вещество:

для одного раствора:

Фосфат натрия	10-20
Оксалат натрия	10-20
Карбонат натрия	40-50
Полимерная добавка	10-20

Для другого раствора:

хлорид кальция	40-50
хлорид меди	15-25
хлорид алюминия	30-40

причем указанные растворы используют в соотношении 1:1 с концентрацией 1-5 мас.%.

При смешении этих растворов в пласте образуется осадок, блокирующий водопритоки. Чтобы не происходило преждевременного смешения растворов, в качестве разделительного буферного слоя после одного раствора закачивается вода.

Существенным отличительным признаком является то, что наряду с осадкообразующими неорганическими веществами в составы вводится полимерная добавка, влияющая на скорость течения реагента и на адгезионные свойства осадка.

Преимущество предлагаемого способа состоит в возможности проникновения растворенного реагента в низкопористые слои вглубь пласта и там прочно удерживаться.

Один состав содержит натриевые или калиевые соли - карбонаты, оксалаты и фосфаты. Кроме того, для повышения адгезии, вязкости и стабильности реагента в раствор дополнительно вводится полимерная добавка, состоящая из смеси в соотношении 1:1 карбоксиметилцеллюлозы (КМЦ) и ксантановой камеди, продуцируемой путем ферментации штаммом бактерий Xanthomo и Campestrim в углеводной среде (производство Китая).

Повышение адгезии необходимо для предотвращения вымывания образовавшегося осадка из пласта и увеличения длительности тампонажного эффекта. Достигается это путем использования КМЦ, которая сшивается солями меди, находящимися во втором составе, и как бы "запечатывает" образовавшиеся осадки в пласте. Осадки образуются из неорганических солей, входящих в состав одного и другого растворов.

Ксантановая камедь является хорошим загустителем, стабильным в минерализованной среде, она увеличивает вязкость одного раствора, замедляет его движение и обеспечивает его смешение с другим раствором.

В отличие от ранее известных технических решений в один состав введены ионы оксалата (оксалат натрия), а в другой состав - ионы двухвалентной меди. Это позволило расширить область эффективного осадкообразования при смешении растворов. Действительно, как следует из табл.1, оксалат кальция, гидроксид и карбонат меди имеют низкие значения произведения растворимости и практически нерастворимы в воде.

Оба состава первоначально раздельно готовят путем смешения компонентов в сухом состоянии, что является удобным для транспортировки, хранения и дальнейшего использования.

В сухом состоянии составы включают следующие ингредиенты (мас.%).

один состав:

Фосфат натрия, двухзамещенный	10-20
Оксалат натрия	10-20
Карбонат натрия	40-50
Полимерная добавка	10-20

другой состав:

Хлорид кальция	30-40
Хлорид меди (двухвалентной)	15-20
Хлорид алюминия	10-20

Оба состава представляют собой однородные порошки, которые в сухом состоянии могут храниться длительное время.

Перед использованием составы раздельно растворяют в пресной воде при концентрации 1-5 мас.%. Последовательная закачка одного и другого растворов производится в соотношении 1:1.

Образующиеся осадки нерастворимы в воде, что подтверждается низкими значениями произведений растворимости (табл.1) (Краткая химическая энциклопедия. 1965, т.4, с.343).

Таблица 1
Произведения растворимости (Пр) осадков
Осадок	Пр (г-ион/л)2
Са(ОН)2	3·10-5
СаСО3	4,8·10-9
СаС2О4	1·10-9
AlPO4	1·10 -18
Al(OH)3	2·10-33
Cu(ОН)2	5·10-20
CuCO3	1,4·10 -10

Изолирующие свойства реагента исследовали на фильтрационной установке. Опыты проводили на насыпной модели элемента пласта, состоящей из стальной трубки с площадью поперечного сечения 1,54 см², длиной 15 см. В качестве кернового материала использовали промытый тонкодисперсный кварцевый песок. Модели набивали песком до прекращения усадки породы.

Предварительно перед каждым испытанием определяли исходную проницаемость, для чего проводили фильтрацию воды до выхода на стабильный режим. Затем последовательно закачивали растворы реагента и выдерживали систему в течение 17 часов. Объем закачки составлял 0,2 поровых объема. После этого вновь проводили фильтрацию воды. Опыты осуществляли при постоянном расходе воды до выхода на стабильный перепад давлений. Испытания проводили при 25°С. Для фильтрации использовали пресную воду. Проницаемость до и после закачки реагента и остаточный фактор сопротивления оценивали с использованием формулы Дарси.

Как следует из приведенных в табл.2 результатов, составы, соответствующие прототипу (образец 1), характеризуются низким фактором остаточного сопротивления. Иное наблюдается, если в один раствор дополнительно ввести комплексную полимерную добавку, состоящую из КМЦ и ксантановой камеди (1:1), а в другой раствор - ионы меди (образцы 5 и 6). В этом случае тампонажные свойства реагента возрастают на два порядка. Образец 6 соответствует наиболее оптимальному содержанию компонентов, когда фактор остаточного сопротивления равен 100. Использование только ксантановой камеди или КМЦ приводит к меньшему эффекту (образцы 3 и 4).

Меньше нижнего предела концентрация компонентов в смеси оказывается недостаточной для эффективного осадкообразования; выше верхнего предела - использовать реагенты экономически нецелесообразно, т.к. осадкообразование достигает максимальной величины (табл.2, образцы 7 и 8).

Таблица 2
Изолирующие свойства осадкообразующих композиций
№№ Образца	Компоненты раствора №1	Состав сухой смеси, мас.%	Компоненты раствора №2	Концентрация, мас.% в растворе	Проницаемость до закачки	Прониц. после закачки	Фактор остат. сопротивл.
1	Na2CO3	100	CaCl2	100	120	62	2
	прототип
2	Na2HPO4	56	CaCl2	50	120	40	3
	Na 2СО3	11	AlCl3	50
	Na 2C2O4	33
3	Na 2HPO4	33	CaCl2	66,7	83	14	6
	Na2CO 3	33	CuCl 2	33,3
	Na2 C2O4	17
	КМЦ	17
4	Na 2HPO4	33	CaCl2	66,7	ПО	10	11
	Na2CO 3	33	CuCl 2	33,3
	Na2 C2O4	17
	Ксант. камедь	17
5	Na2HPO4	28,6	CaCl2	66,7	147	3,3	44
	Na 2CO3	28,6	CuCl2	33,3
	Na2C2 O4	14,2
	КМЦ:КсК=1:1	28,6
6	Na 2HPO4	22	CaCl2	66,7	160	1,6	100
	Na2 CO3	22	CuCl2	33,3
	Na 2C2O4	11
	КМЦ:КсК=1:1	45
7	Na2HPO4	20	CaCl2	50	170	4,6	37
	Na 2CO3	50	CuCl2	20
	Na 2C2O4	20	AlCl3	30
	КМЦ:КсК=1:1	10
8	Na2HPO 4	20	CaCl 2	50	150	1,5	100
	Na2CO3	50	CuCl 2	20
	Na2C 2O4	20	AlCl3	30
	КМЦ:КсК=1:1	10