ГЕЛЕОБРАЗУЮЩИЙ СОСТАВ
GEL-FORMING COMPOUND

Предложение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к составам для изоляции водопритока в добывающих скважинах и регулирования охвата пласта и профиля приемистости нагнетательных скважин.
Известен состав для изоляции пластовых вод (патент RU №2067157, МПК Е21В 33/138, опубл. 10.06.1996 в бюл. №16), содержащий силикат натрия при следующем соотношении компонентов, мас. %:
Силикат натрия
6-12
Карбамид
5-15
Электролит
0,3-1,0
Вода
остальное
В качестве электролита используют хлорид кальция или соляную кислоту.
Недостатком известного состава является низкая прочность геля. Статическое напряжение сдвига самого прочного геля, определенного через 1 ч после выдержки при температуре 70°C, составляет 420 Па.
Наиболее близким аналогом является состав для изоляции пластовых вод (патент RU №2168618, МПК Е21В 43/22, опубл. 10.05.2001 в бюл. №13) на основе силиката натрия при следующем соотношении компонентов, мас. %:
Силикат натрия
20,0-40,0
Аммиачная селитра
3,0-7,0
Пресная вода
остальное
Состав дополнительно содержит анионактивное поверхностно-активное вещество, например ДС-РАС, сульфонол в количестве 1-3% от массы раствора на основе силиката натрия.
Недостатком известного состава является то, что гелеобразование составов при низких температурах (<50°C) невозможно. Для гидролиза аммиачной селитры (нитрата аммония), обуславливающей гелеобразование в растворе силиката натрия, нужна температура не менее 50°C. Максимальная вязкость геля, полученного по известному составу, составляет 1600 мПа⋅с, это свидетельствует о низкой прочности геля и ведет к снижению эффективности известного гелеобразующего состава, что также является его недостатком.
Техническими задачами предложения являются повышение эффективности и технологичности гелеобразующего состава за счет увеличения его прочности и длительности времени гелеобразования при низкой пластовой температуре.
Технические задачи решаются гелеобразующим составом, содержащим силикат натрия, соль аммония и добавку.
Новым является то, что в качестве соли аммония используют сульфат аммония, в качестве добавки - метилсиликонат натрия или калия при следующих соотношениях компонентов, мас. %:
Силикат натрия
13-19,5
Сульфат аммония
1,6-2,2
Метилсиликонат натрия или калия
0,2-1,8
Вода
остальное
Для приготовления гелеобразующего состава используют реагенты:
3
- силикат натрия по ГОСТ 13078-81 - представляет собой густую жидкость желтого или серого цвета плотностью в пределах 1360-1450 кг/м, силикатным модулем в пределах 2,7-3,4;
- сульфат аммония по ГОСТ 9097-82 - представляет собой белые или прозрачные кристаллы, хорошо растворимые в воде;
- метилсиликонат натрия (ГКЖ-11Н) или метилсиликонат калия (ГКЖ-11К) - представляют собой прозрачную или слегка мутную жидкость от бесцветного до темно-коричневого цвета. Допускается наличие мелкодисперсного осадка и механических примесей. Массовая доля для сухого остатка - не менее 25% для ГКЖ-1Н и не менее 50% для ГКЖ-11К, гидрофобизирующая способность - не менее 8 ч. В нефтяной и газовой промышленности применяется в качестве модификатора глинистых буровых растворов, а также в качестве реагентов, используемых в химических процессах;
- вода пресная.
3
Сущность предложения состоит в создании гелеобразующего состава с длительным временем гелеобразования при низкой пластовой температуре. Опытным путем установлено, что объем гелеобразующего состава зависит от мощности и приемистости обводненных интервалов пласта и находится в пределах от 10 до 80 м. При таких объемах время закачки гелеобразующего состава увеличивается, поэтому время его гелеобразования должно составлять от 2 ч 10 мин до 30 ч.
В лабораторных условиях гелеобразующий состав готовят следующим образом. При температуре 20±2°C в стеклянные стаканы вносят навеску сульфата аммония, наливают расчетное количество пресной воды и перемешивают до его растворения. В полученный раствор сульфата аммония при перемешивании медленно добавляют метилсиликонат натрия или калия и приливают жидкое стекло. Состав перемешивают и оставляют на гелеобразование. Сульфат аммония является гелеобразователем состава, изменением его количества регулируют время гелеобразования. Метилсиликонат натрия или калия в гелеобразующем составе при контакте с породой оказывает гидрофобизирующее действие, так как осаждается в виде капелек на стенках мелких пор и капилляров, в результате чего силы поверхностного натяжения выталкивают воду из пор, а также способствует увеличению времени гелеобразования.
В зависимости от количества метилсиликоната натрия или калия гелеобразование возможно значительно замедлить, вплоть до нескольких суток, что необходимо для удаленного доступа реагента в пласт, получаемый гель при этом обладает более высокой прочностью, чем наиболее близкий аналог.
После образования гелей определяют их прочность при комнатной температуре (статическое напряжение сдвига) по ГОСТ 33213-2014 (с использованием широметра). Результаты гелеобразования и определения прочности представлены в таблице.
Пример приготовления состава. Опыт №9. При температуре 22°C в стеклянный стакан объемом 200 мл вносят 1,8 г (1,8 мас. %) сульфата аммония, наливают 83,2 г (83,2 мас. %) воды, перемешивают до растворения, далее при перемешивании медленно приливают 0,5 г (0,5 мас. %) метилсиликоната натрия, 14,5 г (14,5 мас. %) жидкого стекла. После перемешивания состав оставляют на гелеобразование. Изоляционный состав, приготовленный таким образом, имеет время гелеобразования 6 ч 20 мин, прочность - 122,5 Па. Остальные гелеобразующие составы по таблице готовят аналогично опыту №9.
Составы, приготовленные при запредельных значениях исходных компонентов, имеют низкую прочность или гель не образуется, или имеют короткое время гелеобразования: опыт №1 - гель не образуется, опыты №21, 44 - составы имеют низкую прочность (менее 30 Па), а опыт №43 - короткое время гелеобразования (1 ч 20 мин).
Максимальное время гелеобразования гелеобразующего состава составляет 30 ч, минимальное - 2 ч 10 мин, максимальная прочность, измеренная при комнатной температуре, - 320,5 Па в отличие от прототипа, у которого максимальное время гелеобразования составляет 6 ч, а максимальная вязкость - 1600 мПа⋅с.
Гелеобразующий состав обладает высокой прочностью и длительным временем гелеобразования при низкой пластовой температуре.