СОСТАВ ДЛЯ ИЗОЛЯЦИИ ВОДОПРИТОКА В СКВАЖИНУ С НИЗКОЙ ПЛАСТОВОЙ ТЕМПЕРАТУРОЙ (ВАРИАНТЫ)
COMPOSITION FOR ISOLATING WATER INFLOW IN WELL WITH LOW FORMATION TEMPERATURE (VARIANTS)

Предложение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к составам для изоляции водопритока в добывающих скважинах и обработки нагнетательных скважин с целью выравнивания профиля приемистости и увеличения охвата пластов заводнением.
Известен водоизолирующий состав (патент RU №2215135, МПК Е21В 43/22, 43/32, опубл. 27.10.2003 г., Бюл. №30), содержащий жидкое стекло, кубовый остаток синтетических жирных кислот и воду при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Жидкое стекло
6,25-7,5
Кубовый остаток синтетических жирных кислот
4,2-5,5
Вода
остальное
Недостатками известного состава являются сложность его приготовления и недостаточная прочность. Состав получают в виде коллоидного раствора путем растворения кубового остатка синтетических жирных кислот (КО СЖК) в растворе жидкого стекла до рН=12 при температуре до 30-50°С. КО СЖК представляет собой пастообразные продукты, не растворимые в воде, поэтому приготовление таких составов на скважине является трудновыполнимой задачей.
Наиболее близким аналогом является состав для изоляции водопритока (патент RU №2168618, МПК Е21В 43/22, опубл. 10.06.2001 г., Бюл. №16) на основе силиката натрия - жидкого стекла. Предварительно раствор силиката натрия перемешивают с раствором аммиачной селитры в пресной воде до получения однородного раствора, после чего закачивают воду в объеме, не менее чем в два раза превышающем объем оторочки, при следующем соотношении компонентов раствора, мас.%:
Силикат натрия - жидкое стекло
20,0-40,0
Аммиачная селитра
3,0-7,0
Пресная вода
остальное
Указанный раствор может дополнительно содержать анионактивное поверхностно-активное вещество, например ДС-РАС, сульфонол в количестве 1-3% от массы раствора на основе силиката натрия.
Недостатком известного состава является невозможность его гелеобразования при низких температурах. Для гидролиза аммиачной селитры (нитрата аммония), обуславливающей гелеобразование в растворе силиката натрия, нужна температура не менее 50°С. Существенным недостатком является также низкая прочность полученных гелей, что доказывает указанная в наиболее близком аналоге максимальная вязкость -1600 мПа⋅с.
Технической задачей заявляемого предложения является создание гелеобразующего состава с высокой прочностью, регулируемым временем гелеобразования при низкой температуре и простого в приготовлении.
Задача решается предлагаемым составом для изоляции водопритока в скважину с низкой пластовой температурой, содержащим жидкое стекло и соль аммония.
По первому варианту новым является то, что в составе в качестве соли аммония используют сульфат аммония при следующих соотношениях реагентов состава, мас.%:
Жидкое стекло с силикатным модулем 2,7-3,4
13,2-19,5
Сульфат аммония
1,6-2,0
Вода
остальное
По второму варианту новым является то, что в составе в качестве соли аммония используют сульфат аммония при следующих соотношениях реагентов состава, мас.%:
Жидкое стекло с силикатным модулем 3,5-6
14,9-17,5
Сульфат аммония
0,9-1,1
Вода
остальное
Для приготовления состава используют следующие реагенты:
3
- жидкое стекло (силикат натрия) по ГОСТ 13078-81 представляет собой густую жидкость желтого или серого цвета плотностью в пределах 1360-1450 кг/м с силикатным модулем в пределах 2,7-3,4;
- жидкое стекло с силикатным модулем 3,5-6 (высокомодульное жидкое стекло (ВМЖС) представляет собой раствор полисиликата натрия от прозрачного до серого цвета с рН в пределах 9,5-11,5. Силикатный модуль жидкого стекла показывает отношение массовой концентрации диоксида кремния к массовой концентрации оксида натрия в жидком стекле;
- сульфат аммония по ГОСТ 9097-82 представляет собой белые или прозрачные кристаллы, хорошо растворимые в воде;
- воду пресную.
Сущность предложения состоит в создании гелеобразующего состава для низкотемпературных скважин. Состав является простым в приготовлении, удобным для закачивания в скважину, имеет широкий диапазон времени гелеобразования и низкую стоимость. Жидкое стекло и сульфат аммония являются недорогими и доступными реагентами, которые выпускаются по ГОСТ. Они хорошо и быстро растворяются в воде. После перемешивания компонентов состава в указанном диапазоне соотношений реагентов при комнатной температуре образуется гель, который через несколько часов после образования приобретает плотную структуру.
В лабораторных условиях составы по первому и второму вариантам готовят следующим образом. При температуре 20±2°С в стеклянные стаканы объемом 150 мл вносят навеску сульфата аммония, наливают воду, перемешивают до растворения, далее в полученный раствор при перемешивании медленно вливают жидкое стекло (по первому варианту) или ВМЖС (по второму варианту) и оставляют на гелеобразование. После образования гелей определяют их прочность (статическое напряжение сдвига) при комнатной температуре с использованием широметра по ГОСТ 33213-2014. Результаты гелеобразования и определения прочности состава на основе жидкого стекла и ВМЖС представлены в таблицах 1, 2. Оптимальные показатели времени гелеобразования и прочности вошли в предлагаемый состав.
Пример приготовления состава по первому варианту. Опыт 7 (табл. 1). При температуре 22°С в стеклянный стакан объемом 150 мл вносят 1,9 г (1,9 мас.%) сульфата аммония, наливают 81,1 мл (81,1 мас.%) воды, перемешивают до растворения, далее в полученный раствор при перемешивании медленно вливают 17 г (17,0 мас.%) жидкого стекла и оставляют на гелеобразование. Изоляционный состав, приготовленный таким образом, имеет время гелеобразования 2 ч 30 мин, прочность - 239,9 Па. Остальные составы из таблицы 1 готовят аналогично примеру 7.
Составы, приготовленные при запредельных значениях исходных компонентов, имеют короткое время гелеобразования или низкую прочность: пример 1 имеет низкую прочность (менее 30 Па), а 15 - короткое время гелеобразования (менее 1 ч 30 мин), поэтому они не вошли в состав по предложению.
Максимальное время гелеобразования предлагаемого состава по первому варианту при комнатной температуре составляет 12 ч, а максимальная прочность геля - 317,5 Па в отличие от прототипа, у которого время гелеобразования составляет 6 ч, а максимальная вязкость геля - 1600 мПа⋅с, то есть гель является текучим.
Пример приготовления состава по второму варианту. Опыт 4 (табл. 2). При температуре 22°С в стеклянный стакан объемом 150 мл вносят 1,0 г (1,0 мас.%) сульфата аммония, наливают 84,1 мл (84,1 мас.%) воды, перемешивают до растворения, далее в полученный раствор при перемешивании медленно вливают 14,9 г (14,9 мас.%) ВМЖС и оставляют на гелеобразование. Изоляционный состав, приготовленный таким образом, имеет время гелеобразования 5 ч 10 мин, прочность - 242,9 Па. Остальные составы по табл.2 готовят аналогично примеру 4.
Составы, приготовленные при запредельных значениях исходных компонентов, имеют короткое время гелеобразования или гель не образуется: в примерах 7, 8 гель не образовался, а в примерах 1 и 3 - короткое время гелеобразования (менее 1 ч 30 мин), поэтому они не вошли в состав по предложению.
Максимальное время гелеобразования предлагаемого состава при комнатной температуре составляет 15 ч, а максимальная прочность геля - 460 Па в отличие от прототипа, у которого время гелеобразования составляет 6 ч, а максимальная вязкость геля - 1600 мПа⋅с, то есть гель является текучим.
Таким образом, в предложении достигнута техническая цель - создание гелеобразующего состава с высокой прочностью, регулируемым временем гелеобразования при низкой температуре и простого в приготовлении.