патент
№ RU 2704168
МПК E21B33/138

СПОСОБ ИЗОЛЯЦИИ ВОДОПРИТОКА В СКВАЖИНЕ

Авторы:
Жиркеев Александр Сергеевич Сахапова Альфия Камилевна Хасанова Дильбархон Келамединовна
Все (12)
Номер заявки
2018140311
Дата подачи заявки
14.11.2018
Опубликовано
24.10.2019
Страна
RU
Дата приоритета
08.07.2024
Номер приоритета
Страна приоритета
Как управлять
интеллектуальной собственностью
Реферат

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к способам ограничения водопритока в обводненных коллекторах. Способ включает закачку в пласт гелеобразующей композиции, содержащей водорастворимый полимер полиакриламида - ПАА, ацетат хрома и воду. При этом производят последовательную закачку гелеобразующей композиции на основе ПАА с высокой молекулярной массой и гелеобразующей композиции на основе ПАА с низкой молекулярной массой. При этом гелеобразующая композиция на основе ПАА с высокой молекулярной массой содержит 0,3-0,5 мас.ч. ПАА с молекулярной массой 5-12 млн а.е.м., 0,15-0,20 мас.ч. ацетата хрома, 100 мас.ч. воды. При этом гелеобразующая композиция на основе ПАА с низкой молекулярной массой содержит 1,7-4 мас.ч. ПАА с молекулярной массой 1-2,5 млн а.е.м., 0,15-0,6 мас.ч. ацетата хрома и 100 мас.ч. воды. Причем объем гелеобразующей композиции на основе ПАА с высокой молекулярной массой составляет 75-85%, а гелеобразующей композиции на основе ПАА с низкой молекулярной массой - 15-25% от суммарного объема закачиваемых гелеобразующих композиций. Техническим результатом является повышение эффективности изоляции водопритока и увеличение продолжительности эффекта от применения способа за счет использования однородной гомогенной гелеобразующей композиции с хорошими фильтрационными свойствами и образования прочного полимерного геля непосредственно в зоне изоляции водопритока, а также увеличения стойкости изолирующего полимерного геля к перепадам давления. 1 табл.

Формула изобретения

Способ изоляции водопритока в скважине, включающий закачку в пласт гелеобразующей композиции, содержащей водорастворимый полимер полиакриламида - ПАА, ацетат хрома и воду, отличающийся тем, что производят последовательную закачку гелеобразующей композиции на основе ПАА с высокой молекулярной массой и гелеобразующей композиции на основе ПАА с низкой молекулярной массой, при этом гелеобразующая композиция на основе ПАА с высокой молекулярной массой содержит следующее соотношение реагентов, мас.ч.:
ПАА с молекулярной массой 5-12 млн а.е.м.0,3-0,5
ацетат хрома0,15-0,20
вода100,
гелеобразующая композиция на основе ПАА с низкой молекулярной массой содержит следующее соотношение реагентов, мас.ч.:
ПАА с молекулярной массой 1-2,5 млн а.е.м.1,7-4
ацетат хрома0,15-0,6
вода100,
причем объем гелеобразующей композиции на основе ПАА с высокой молекулярной массой составляет 75-85%, а гелеобразующей композиции на основе ПАА с низкой молекулярной массой - 15-25% от суммарного объема закачиваемых гелеобразующих композиций.

Описание

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к способам ограничения водопритока в обводненных коллекторах.

Известен способ изоляции водопритока в скважине (патент RU №2272891, МПК Е21В 33/138, опубл. 27.03.2006 в бюл. №9), включающий закачку в пласт гелеобразующей композиции, содержащей полимер акриламида с молекулярной массой не более 1 млн а.е.м. и степенью гидролиза не более 0,5%, водного раствора ацетата хрома. Дополнительно гелеобразующая композиция содержит регулятор гелеобразования, в качестве которого используют слабые органические кислоты. В качестве указанного полимера акриламида используют неионогенный полимер акриламида АК-631 марки Н-50.

Недостатком известного способа является низкая эффективность, так как в условиях низкотемпературных скважин (20-400С) использование гелеобразующей композиции на основе неионогенного полимера акриламида со степенью гидролиза не более 0,5% увеличивает время гелеобразования до пяти суток, что приводит к уходу гелеобразующей композиции из зоны тампонирования и формированию в пласте геля с малой механической прочностью, и как следствие - к неудовлетворительным результатам при выполнении водоизоляционных работ, а также к увеличению стоимости работ.

Наиболее близким по технической сущности является способ изоляции водопритока в скважине (патент RU №2272899, МПК Е21В 43/22, опубл. 27.03.2006 в бюл. №9), включающий закачку в пласт гелеобразующей композиции, содержащей водорастворимый полимер полиакриламида (ПАА), ацетат хрома и воду. Закачивается гелеобразующая композиция в виде суспензии, при этом растворение ПАА в гелеобразующей композиции происходит в стволе скважины. Для выравнивания проницаемостной неоднородности в поровом коллекторе выбирают гелеобразующую композицию на основе ПАА со средними молекулярными характеристиками (3-30 млн а.е.м.), обладающую длительным периодом гелеобразования и относительно низкими прочностными свойствами. Для выравнивания проницаемостной неоднородности трещиноватых коллекторов и изоляции водопритока в скважины выбирают гелеобразующую композицию на основе ПАА с низкой молекулярной массой (0,5-3 млн а.е.м.), обладающую высокими прочностными свойствами. Повышение прочности образующегося полимерного геля обеспечивают вводом в гелеобразующую композицию одного из наполнителей (мел, алюмосиликатные микросферы, древесная мука, сапропель, тальк и др.).

Недостатками известного способа являются низкая эффективность и малая продолжительность эффекта от применения способа изоляции водопритока в скважине. В связи с тем, что гелеобразующую композицию закачивают в скважину в виде суспензии, происходит неполное растворение ПАА в гелеобразующей композиции, что приводит к формированию в пласте полимерного геля с недостаточной прочностью, не выдерживающего перепады давления, существующие в пласте, что снижает эффективность изоляции из-за миграции ПАА по пласту.

Кроме того, вследствие закачки в пласт гелеобразующей композиции в виде суспензии на основе ПАА или гелеобразующей композиции в виде суспензии на основе ПАА и наполнителя не происходит образования однородной гомогенной гелеобразующей композиции, что ведет к налипанию частиц нерастворенного ПАА и наполнителя к поверхности нефтенасыщенных интервалов пласта или к поверхности насосно-компрессорных труб (НКТ), что ухудшает их фильтрационные свойства, приводя к технологическим осложнениям.

Из практики известно, что ПАА с низкой степенью анионности (не более 0,5%) медленно растворяются как в пресной, так и в минерализованной воде - от 60 до 180 мин и более, в связи с этим полного растворения в скважинных условиях не происходит, и поэтому наиболее часто ПАА закачивают в виде суспензии, и для достижения приемлемого технологического эффекта при закачке гелеобразующей композиции в виде суспензии требуется больший расход ПАА.

Техническими задачами изобретения являются повышение эффективности изоляции водопритока и увеличение продолжительности эффекта от применения способа за счет использования однородной гомогенной гелеобразующей композиции с хорошими фильтрационными свойствами и образования прочного полимерного геля непосредственно в зоне изоляции водопритока, а также увеличения стойкости изолирующего полимерного геля к перепадам давления.

Технические задачи решаются способом изоляции водопритока в скважине, включающим закачку в пласт гелеобразующей композиции, содержащей водорастворимый полимер полиакриламида - ПАА, ацетат хрома и воду.

Новым является то, что производят последовательную закачку гелеобразующей композиции на основе ПАА с высокой молекулярной массой и гелеобразующей композиции на основе ПАА с низкой молекулярной массой, при этом гелеобразующая композиция на основе ПАА с высокой молекулярной массой содержит следующее соотношение реагентов, мас. ч.:

ПАА с молекулярной массой 5-12 млн а.е.м.0,3-0,5
ацетат хрома0,15-0,20
вода100,

гелеобразующая композиция на основе ПАА с низкой молекулярной массой содержит следующее соотношение реагентов, мас. ч.:

ПАА с молекулярной массой 1-2,5 млн а.е.м.1,7-4
ацетат хрома0,15-0,6
вода100,

причем объем гелеобразующей композиции на основе ПАА с высокой молекулярной массой составляет 75-85%, а гелеобразующей композиции на основе ПАА с низкой молекулярной массой - 15-25% от суммарного объема закачиваемых гелеобразующих композиций.

Реагенты, применяемые в заявляемом способе:

ПАА с низкой молекулярной массой представляет собой порошок с молекулярной массой 1-3 млн а.е.м. со степенью анионности (гидролиза) 8-20%;

ПАА с высокой молекулярной массой представляет собой порошок с молекулярной массой 5-12 млн а.е.м. со степенью анионности (гидролиза) 10-30%;

ацетат хрома представляет собой водный раствор плотностью 1280-1300 кг/м3 с массовой долей ацетата хрома в пределах 49-52%, показатель активности ионов водорода рН=3-4, массовая доля нерастворимых в воде веществ не более 0,1%;

вода пресная или близкая к пресной плотностью 1000-1070 кг/м3. Применение в качестве воды любой из указанной плотности приводит к одному техническому результату.

Сущность способа заключается в том, что последовательно закачивают гелеобразующие композиции на основе ПАА с высокой молекулярной массой и ПАА с низкой молекулярной массой с предварительным растворением ПАА перед закачкой в скважину. Благодаря перемешиванию ПАА до закачивания в скважину в течение 15-25 мин происходит образование прочного полимерного геля непосредственно в зоне изоляции в отличие от наиболее близкого аналога, где гелеобразующая композиция закачивается в виде суспензии ПАА, в результате чего не происходит образования прочного полимерного геля.

Закачка гелеобразующей композиции на основе ПАА с высокой молекулярной массой увеличивает глубину охвата пласта за счет низкой вязкости и более длительного времени гелеобразования композиции - от 24 до 48 ч. Последующая закачка гелеобразующей композиции на основе ПАА с низкой молекулярной массой увеличивает стойкость изолирующего экрана к перепадам давления и повышает его структурно-механические свойства за счет более короткого времени гелеобразования композиции - от 18 до 36 ч. При этом объем гелеобразующей композиции на основе ПАА с высокой молекулярной массой включает 75-85%, а гелеобразующей композиции на основе ПАА с низкой молекулярной массой - 15-25% от суммарного объема закачиваемых гелеобразующих композиций из расчета радиуса создаваемого изоляционного экрана в пласте от 2 до 7 м, что обеспечивает высокую изолирующую способность создаваемого экрана. Данное процентное соотношение объемов закачиваемых гелеобразующих композиций повышает эффективность изоляции водопритока, увеличивает продолжительность эффекта от применения способа и увеличивает стойкость изолирующего полимерного геля к перепадам давления. Гелеобразующие композиции, содержащие ПАА с высокой и низкой молекулярной массой, а также ацетат хрома в качестве гелеобразователя, образуют сшитый во всем объеме гелеобразующих композиций полимерный гель.

Способ осуществляют в следующей последовательности.

В скважине заблаговременно определяют приемистость изолируемого интервала пласта с использованием стандартной техники, применяемой при капитальном ремонте скважин, определяют суммарный объем закачиваемых гелеобразующих композиций из расчета радиуса создаваемого изоляционного экрана от 2 до 7 м. Готовят две гелеобразующие композиции из расчета: объем гелеобразующей композиции на основе ПАА с высокой молекулярной массой 75-85% и объем гелеобразующей композиции на основе ПАА с низкой молекулярной массой 15-25% от суммарного объема закачиваемых гелеобразующих композиций. При этом соотношение реагентов в гелеобразующей композиции на основе ПАА с высокой молекулярной массой составляет, мас. ч.:

ПАА с молекулярной массой 5-12 млн а.е.м.0,3-0,5
ацетат хрома0,15-0,20
вода100.

Соотношение реагентов в гелеобразующей композиции на основе ПАА с низкой молекулярной массой составляет, мас. ч.:

ПАА с молекулярной массой 1-2,5 млн а.е.м.1,7-4
ацетат хрома0,15-0,6
вода100.

Принцип приготовления закачиваемых гелеобразующих композиций аналогичен.

Во время набора воды в одну из емкостей установки КУДР при постоянном перемешивании подают расчетное количество ПАА. Перемешивание осуществляют в течение 15-25 мин. Затем при постоянном перемешивании в водный раствор ПАА подают расчетное количество ацетата хрома. Причем процесс приготовления и закачивания гелеобразующей композиции осуществляется непрерывно, в одной смесительной емкости установки КУДР проводят приготовление, из второй емкости в это же время закачивают в скважину уже готовую гелеобразующую композицию.

Закачивают гелеобразующую композицию на основе ПАА с высокой молекулярной массой через колонну НКТ в изолируемый интервал. Далее последовательно закачивают гелеобразующую композицию на основе ПАА с низкой молекулярной массой. Затем закачанный суммарный объем гелеобразующих композиций продавливают в пласт. Продавку гелеобразующей композиции производят технологической жидкостью в объеме, равном объему колонны НКТ и дополнительно 0,5-1,5 м3. Далее оставляют скважину под остаточным давлением на время образования полимерного геля в течение 24-48 ч. После этого производят промывку скважины со спуском колонны НКТ до забоя. Осваивают и запускают скважину в работу.

Для подтверждения эффективности предложения провели испытания композиций на прочность при температуре 22±2°С. Испытания проводили следующим образом: в капиллярную трубку диаметром 6 мм и длиной 3 м заливали гелеобразующую композицию до тех пор, пока композиция не начинала выходить из трубки, и оставляли ее на гелеобразование. Далее полученный гель выдавливали под давлением и рассчитывали градиент давления сдвига. Результаты испытаний приведены в таблице.

Как видно из таблицы, у гелеобразующих композиций по предлагаемому способу (№№1-3) значение градиента сдвига значительно выше, чем у гелеобразующей композиции по наиболее близкому аналогу (приготовленной в виде суспензии, №№5-7) на основе ПАА с низкой молекулярной и высокой молекулярной массами, что говорит о более высокой прочности и стойкости к перепадам давления у изолирующего полимерного геля по предлагаемому способу.

Уменьшение массового содержания применяемых в гелеобразующих композициях ПАА с молекулярной массой 5-12 млн а.е.м. менее 0,3 мас. ч., ПАА с молекулярной массой 1-2,5 млн а.е.м. менее 1,7 мас. ч. и ацетата хрома менее 0,15 мас. ч. не приводит к образованию прочного полимерного геля (№4).

Примечание* - вода плотностью 1070 кг/м3,** - вода плотностью 1050 кг/м3, а в остальных случаях вода плотностью 1000 кг/м3;

** - объем гелеобразующей композиции на основе ПАА с высокой молекулярной массой 75-85% и объем гелеобразующей композиции на основе ПАА с низкой молекулярной массой 15-25% от суммарного объема закачиваемых гелеобразующих композиций установлен из опыта промысловых работ.

Увеличение массового содержания в гелеобразующей композиции на основе ПАА с молекулярной массой 5-12 млн. а.е.м. более 0,5 мас. ч. и ацетата хрома более 0,20 мас. ч., в гелеобразующей композиции на основе ПАА с молекулярной массой 1-2,5 млн а.е.м. более 4 мас. ч. и ацетата хрома более 0,6 мас. ч. нецелесообразно с экономической точки зрения из-за высокой стоимости реагентов и технологической точки зрения из-за высокой вязкости гелеобразующих композиций, что ведет к технологическим трудностям при закачке гелеобразующих композиций, кроме того, такие гелеобразующие композиции при закачке не проникают в пористую среду.

Приведенные результаты свидетельствуют о том, что по предлагаемому способу обеспечивается повышение эффективности изоляции обводненных коллекторов за счет увеличения прочности полимерного геля.

Предлагаемый способ изоляции водопритока в скважине обеспечивает повышение эффективности изоляции водопритока и увеличение продолжительности эффекта от применения способа за счет образования прочного полимерного геля непосредственно в зоне изоляции водопритока и увеличения стойкости изолирующего полимерного геля к перепадам давления.

Как компенсировать расходы
на инновационную разработку
Похожие патенты