СОСТАВ ДЛЯ ИЗОЛЯЦИИ ПЛАСТОВЫХ ВОД В ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫХ НЕФТЯНЫХ И ГАЗОВЫХ СКВАЖИНАХ
COMPOSITION FOR RESERVOIR WATERS INSULATION IN HIGH-TEMPERATURE OIL AND GAS WELLS

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к изоляции пластовых вод в высокотемпературных нефтяных и газовых скважинах с пластовой температурой 100°С и выше.
Известен состав для изоляции пластовых вод в высокотемпературных нефтяных и газовых скважинах, используемый в способе селективного тампонирования обводненных зон пласта, включающем нагнетание в пласт карбоната натрия, силиката натрия в виде жидкого стекла с добавкой гидроксида натрия и воды пресной [1] (прототип).
Недостаток способа - непродолжительный эффект, являющийся следствием создания экрана тампонирования водопроводящих каналов незначительной протяженности: на границе тампонирующий состав - пластовая вода.
Задачей изобретения является повышение селективных свойств.
9-10
Указанная задача решается тем, что состав для изоляции пластовых вод в высокотемпературных нефтяных и газовых скважинах, включающий жидкое стекло и воду пресную, содержит в качестве жидкого стекла Нефтенол ЖС-96 и дополнительно карбамид и поверхностно активное вещество - ПАВ, в качестве которого используют Нефтенол ГФ, или Неонол АФ, или Нефтенол ВКС-Н, при следующем соотношении компонентов, % мас.:
Нефтенол ЖС-96
- 5,0-72,0
Карбамид
- 2,0-12,0
ПАВ
-0,1-2,0
Вода пресная -
остальное
Признаками заявленного изобретения являются:
1) силикат натрия - жидкое стекло, которое используют в виде Нефтенола ЖС;
2) карбамид - мочевина;
3) поверхностно-активное вещество (ПАВ),в качестве ПАВ используется катионоактивный ПАВ или неионогенный ПАВ, или смесь анионоактивного и неионогенного ПАВ;
4) вода пресная.
Признаки 1 и 4 являются общими с прототипом, а признаки 2, 3 - существенными отличительными признаками изобретения.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
9-10
Предлагается состав для изоляции пластовых вод в высокотемпературных нефтяных и газовых скважинах, включающий жидкое стекло и воду пресную, дополнительно содержащий карбамид и ПАВ, в качестве которого используется катионоактивный ПАВ - Гидрофобизатор Нефтенол ГФ или неионогенный ПАВ - Неонол АФ, или смесь анионоактивного и неионогенного ПАВ - Нефтенол ВКС-Н, а в качестве жидкого стекла используется Нефтенол ЖС-96, представляющий собой раствор жидкого стекла в многоатомных спиртах, при следующем соотношении компонентов,% мас.:
Нефтенол ЖС-96
- 5,0-72,0
Карбамид
- 2,0-12,0
ПАВ
- 0,1-2,0
Вода пресная
- остальное
Для исследований использовались:
2
3
2
3
2
2
3
1) Жидкое стекло (силикат натрия - NaSiO), выпускается по ГОСТ 13078-81. Плотность NaSiO составляет 1280-1520 кг/м, модуль жидкого стекла (соотношение SiO к NaO) находится в диапазоне 1,5-3,3.
2) Нефтенол ЖС выпускается по ТУ 2145-029-17197708-96, представляет собой раствор жидкого стекла в многоатомных спиртах.
3) Карбамид (мочевина) выпускается по ГОСТ 2081-92, представляет собой диамид угольной кислоты - белые кристаллы, растворимые в полярных растворителях.
4) Гидрофобизатор Нефтенол ГФ, выпускается по ТУ 2484-035-17197708-97, представляет собой водный раствор четвертичных аммониевых солей - продуктов конденсации третичных аминов и бензилхлорида.
9-10
5) Неонол АФ выпускается по ТУ 38-507-63-171-91, представляет собой оксиэтилированные моноалкилфенолы на основе тримеров пропилена.
6) Нефтенол ВКС-Н выпускается по ТУ 2483-025-54651030-2008, представляет собой смесь анионоактивных и неионогенных поверхностно-активных веществ на основе оксиэтилированных нонилфенолов и водного раствора хлорида калия.
7) Вода пресная.
Образование гелеобразного осадка обусловлено следующими реакциями, активно проходящими при температуре 100°С и выше:
1. Гидролиз карбамида
2
2
2
3
2
(NH)CO+HO→2NH↑+CO↑
2. Взаимодействие силиката натрия с углекислым газом
2
3
2
2
3
2
NaSiO+CO→NaCO+SiO↓
Селективность состава обусловлена различной степенью растворения углекислого газа в нефти и воде. Количество растворяющегося в воде углекислого газа ниже, чем в нефти, поэтому углекислый газ, выделяющийся в нефтенасыщенной среде, поглощается нефтью и не участвует в реакции. В водонасыщенной же среде углекислый газ реагирует с силикатом натрия, содержащимся в составе.
Также на селективность состава влияет наличие многовалентных катионов, присутствующих в пластовой воде.
Взаимодействие силиката натрия с многовалентными катионами, содержащимися в пластовой воде, например ионами кальция, можно описать уравнением:
2
3
2
3
2+
+
NaSiO+Ca→CaSiO↓+2Na
Нижний предел содержания в предлагаемом составе Нефтенола ЖС-96 объясняется способностью образовывать гелеобразный осадок, а высший предел лимитируется содержанием мочевины и ее способностью растворяться в воде.
Нижний предел содержания карбамида объясняется способностью образовывать гелеобразный осадок, а высший предел лимитируется максимальным содержанием Нефтенола ЖС-96 и способностью мочевины растворяться в воде.
Нижний предел содержания ПАВ объясняется способностью образовывать гелеобразный осадок во всем объеме, а высший предел максимальным содержанием Нефтенола ЖС-96 и водного раствора мочевины.
Исследование заключалось в определении возможности использования данных реагентов для получения гелеобразного осадка, селективно закупоривающего водонасыщенное поровое пространство коллектора.
Примеры приготовления составов для изоляции пластовых вод.
Пример 1.
В 92,9 мас.% пресной воды при перемешивании растворяют 2,0 мас.% карбамида. В полученный раствор вливают 5,0 мас.% Нефтенола ЖС-96 и 0,1 мас.% ПАВ - Нефтенола ГФ и перемешивают полученный состав до однородности.
Пример 2.
9-10
В 54,0 мас.% пресной воды при перемешивании растворяют 7,0 мас.% карбамида. В полученный раствор вливают 38,0 мас.% Нефтенола ЖС-96 и 1,0 мас.% ПАВ Неонола АФ и перемешивают полученный состав до однородности.
Пример 3.
В 14,0 мас.% пресной воды при температуре 90°С и перемешивании растворяют 12,0 мас.% карбамида. В полученный раствор вливают 72,0 мас.% Нефтенола ЖС-96 и 2,0 мас.% ПАВ Нефтенола ВКС-Н и перемешивают полученный состав до однородности.
Пример 4.
В 95,0 мас.% пресной воды при перемешивании растворяют 5,0 мас.% жидкого стекла с пониженным за счет добавления гидроксида натрия силикатным модулем, перемешивают полученный состав до однородности и совмещают с водным раствором карбоната натрия.
Пример 5.
В 28,0 мас.% пресной воды при перемешивании растворяют 72,0 мас.% жидкого стекла с пониженным за счет добавления гидроксида натрия силикатным модулем, перемешивают полученный состав до однородности и совмещают с водным растворм карбоната натрия.
Пример 6.
Берут 100 мас.% жидкого стекла без разбавления.
Исследование приготовленных составов заключалось в следующем.
В стальной сосуд для автоклавирования на 200 мл заливалось 100 г состава, сосуд закрывался крышкой и помещался в термошкаф с выдерживанием при температурах 100, 110 и 120°С в течение 6 часов. Затем сосуды охлаждались до комнатной температуры и проводилось измерение объема жидкой фазы. Гелеобразный осадок выгружался из сосудов, высушивался в течение суток при комнатной температуре, затем взвешивался на весах. Результаты исследований составов приведены в таблице 1.
Таблица 1Результаты исследований гелеобразования
Состав
Температура испытания
Объем жидкой фазы, г
Количество осадка, г
№1
110
91
3,5
№2
120
38
51,5
№3
100
8
89
№4 - прототип
110
100
нет
№5 - прототип
120
100
нет
№6 - прототип
100
100
нет
Для оценки селективности предлагаемого состава был проведен фильтрационный эксперимент на установке высокого давления и температуры (установка HP-CFS). В качестве пористой среды использовалась молотая фракция кварцевого песка заданной проницаемости. Исследование проводились на водонасыщенной модели пласта (эксперимент №1) и модели с остаточной водонасыщенностью (эксперимент №2).
Эксперимент №1 выполнялся в следующей последовательности:
3
1
- фильтрационная модель насыщалась моделью пластовой воды (ρ=1,012 г/см) и замерялась проницаемость по пластовой воде (K);
- в фильтрационную модель закачивался водоизолирующий состав №2 в количестве 1,5 поровых объема модели;
- модель выдерживалась для гелеобразования в течение 6 часов при температуре 120°С с противодавлением РВ=2,6 МПа;
2
ост
- после охлаждения и снятия противодавления проводилось определение стабильного значения проницаемости по воде (К) и фактора остаточного сопротивления R.
Эксперимент №2 выполнялся в следующей последовательности:
3
- в насыщенную пластовой водой (ρ=1,012 г/см) модель закачивалась дегазированная нефть (товарная нефть, поступающая на Волгоградский НПЗ,
20
20
1
3
ρ=0,86 г/см,) µ=10,96 мПа·с), определялась фазовая проницаемость по нефти (K) и количество остаточной воды, которое составило 15,95%;
- в фильтрационную модель закачивался водоизолирующий состав №2 в количестве 1,5 поровых объема модели;
В
- модель выдерживалась для гелеобразования в течение 6 часов при температуре 120°С с противодавлением Р=2,6 МПа;
2
ост
- после охлаждения и снятия противодавления проводилось определение стабильного значения проницаемости по нефти (К) и фактора остаточного сопротивления R.
Результаты фильтрационных экспериментов представлены в таблице 2.
Таблица 2Результаты фильтрационных экспериментов по оценке селективности предлагаемого состава
№ эксперимента
Проницаемость, мкм<sup>2</sup>
Фактор остаточного сопротивления
по воде до обработки (K<sub>1</sub>)
по воде после обработки (К<sub>2</sub>)
1
14,01
0,038
368,7
по нефти до обработки (K<sub>1</sub>)
по нефти после обработки (К<sub>2</sub>)
2
13,21
0,263
50,2
Как видно из результатов экспериментов, осадкообразование происходит и в водонасыщенной модели и в нефтенасыщенной модели. Однако фактор сопротивления в модели с остаточной нефтенасыщенностью значительно меньше, чем в водонасыщенной модели и объясняется содержанием в модели, минерализованной воды (остаточная водонасыщенность). Это позволяет говорить о селективности состава.
Состав пригоден для изоляции водонасыщенных зон добывающих скважин с пластовой температурой 100°С и выше.
Составы на основе жидкого стекла можно применять для водоизоляции коллекторов любой проницаемости, поскольку они закачиваются в пласт в виде маловязких растворов, а образование изоляционного материала происходит непосредственно в пласте.
Используемая литература
1. Авторское свидетельство СССР №1154438, заявл. 12.09.1983 г., опубл. 1985 г., Бюл. №17 - прототип.