Результат интеллектуальной деятельности: Состав для изоляции водопритока в скважину

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к составам для изоляции водопритока в добывающих и нагнетательных скважинах, и предназначено для проведения водоизоляционных работ в скважинах.

Известен состав для изоляции водопритоков в скважину (патент RU №2244819, Е21В 43/32, опубл. 20.01.2005 в бюл. №2), включающий водный раствор силиката натрия, натрий кремнефтористый, триацетин и древесную муку. В качестве водного раствора силиката натрия состав содержит водный раствор силиката натрия плотностью 1,36 г/см³ и силикатным модулем М=3,0 при следующем соотношении компонентов, мас. %:

Согласно известному изобретению в пласт закачивают состав, приготовленный на дневной поверхности.

Недостатками известного состава является узкий диапазон сроков отверждения состава, сложность его приготовления в промысловых условиях в осенне-зимний период года вследствие плохой растворимости кремнефтористого натрия в воде, к тому же добавление древесной муки в состав снижает прочность образующегося геля.

Наиболее близким является состав для изоляции водопритока в скважину (патент RU №2669648, МПК Е21В 33/138, 43/32, C09K 8/504, опубл. 12.10.2018 в бюл. №29), содержащий силикат натрия, ацетат хрома, добавку и воду. В качестве добавки состав содержит регулятор гелеобразования - кремнефтористый натрий при следующих соотношениях компонентов, мас. %:

Недостатками известного состава являются:

- токсичность состава, т.к. кремнефтористый натрий относится к веществам 2-го класса опасности;

- сложность приготовления качественного, однородного состава в промысловых условиях в осенне-зимний период года вследствие плохой растворимости кремнефтористого натрия в воде (растворимость 7,62 г/л при 25°С или 0,762 г на 100 г воды Большой энциклопедический словарь, Химия, изд-во «Большая Российская энциклопедия», М., 2000, с. 362);

- низкое качество изоляции водопритока данным составом вследствие неполного растворения кремнефтористого натрия в промысловых условиях, поэтому кремнефтористый натрий, выполняющий роль упрочняющей и ускоряющей гелеобразование добавки, не полностью охватит весь объем закачиваемого состава. В итоге получаются нестабильные технологические показатели состава и образующегося геля, низкие прочностные показатели геля.

Технической задачей изобретения является повышение эффективности изоляции водопритока за счет создания простого в приготовлении, однородного безопасного состава с низкой токсичностью при сохранении его технологических показателей с широким диапазоном времени гелеобразования и улучшения прочности образующегося геля.

Техническая задача решается составом для изоляции водопритока в скважину, содержащим силикат натрия, ацетат хрома, добавку и воду.

Новым является то, что в качестве добавки состав содержит натрий хлористый при следующем соотношении компонентов, мас. %:

Для приготовления состава используют компоненты:

- силикат натрия по ГОСТ 13078-81 - представляет собой жидкость желтого или серого цвета плотностью в пределах 1360-1450 кг/м³ с силикатным модулем в пределах 2,7-3,4;

- ацетат хрома по ТУ 2499-023-55373366-2011 с изменениями №1, 2 - представляет собой водный раствор зеленого цвета с массовым содержанием ацетата хрома не менее 45% и плотностью в пределах 1250-1300 кг/м³;

- натрий хлористый по ГОСТ 4233-77, ГОСТ Р 51574-2000 - представляет собой кристаллический сыпучий порошок белого или серый с оттенками цвета в зависимости от происхождения и способа производства, легко растворим в воде;

- воду пресную.

Сущность изобретения состоит в создании состава для ограничения водопритока в скважину с регулируемым временем гелеобразования, который вследствие малой вязкости легко проникает в малопроницаемые поры коллектора, обводненного водой любой минерализации. Состав готовят на пресной воде, он является простым в приготовлении, обладает достаточным для закачки временем гелеобразования. После перемешивания в указанном диапазоне соотношений компонентов компоненты состава реагируют, в результате формируется прочный силикатный гель с регулируемым временем гелеобразования, за счет изменения соотношений компонентов состава регулируют необходимое время гелеобразования состава и прочность образующегося геля. Образующийся в пластовых условиях силикатный гель не растворяется и не разрушается под воздействием пластовых минерализованных вод, что позволяет увеличить продолжительность эффекта изоляции водопритока.

Все компоненты состава хорошо и быстро растворяются в воде. Присутствие натрия хлористого в составе ускоряет гелеобразование и обеспечивает формирование прочного геля. Изменением его количества регулируют (варьируют) время гелеобразования состава и прочность формирующего геля. Ацетат хрома является гелеобразователем состава. Силикат натрия является основой силикатного геля в составе, работающего в условиях воздействия агрессивных сред в скважинных условиях.

Использование натрия хлористого в составе в количестве 0,2-1,0 мас. % позволяет сократить применение более дорогого гелеобразователя - ацетата хрома. Такая концентрация натрия хлористого определена опытным путем. Время гелеобразования (индукционный период) состава достаточно высокое, чтобы приготовить и закачать состав в обрабатываемый коллектор. В течение индукционного периода вязкость состава имеет низкие значения, что способствует легкому закачиванию его в пласт.

Все компоненты состава малотоксичны, относятся к 3 и 4 классу опасности (умеренно опасные, малоопасные соответственно), что позволяет получить безопасный состав при сохранении его технологических показателей.

Время гелеобразования состава и его прочность определяют опытным путем в лабораторных условиях. Результаты лабораторных испытаний предлагаемого состава при температуре 20±2°С приведены в таблице 1.

В стеклянный стакан объемом 150 мл наливают 90 г (90 мас. %) пресной воды, добавляют натрий хлористый 0,2 г (0,2 мас. %), туда же при перемешивании добавляют ацетат хрома 1,7 г (1,7 мас. %) и силикат натрия 10 г (10 мас. %), перемешивают до растворения, помещают полученный состав в термостат с температурой 20±2°С и оставляют на гелеобразование. Далее через каждые 15 мин стакан наклоняют на угол, равный 45°, для наблюдения за изменением угла мениска состава. Фиксируют время, когда мениск состава в стакане перестанет смещаться. Определенное таким образом время является временем гелеобразования, которое составляет 6 ч 40 мин (таблица 1, опыт 1). Остальные опыты, представленные в таблице 1, проводят аналогичным образом. После образования гелей определяют их прочность по ГОСТ 33213-2014 (с использованием широметра).

Из проведенных опытов выбирали по времени гелеобразования (от 2 ч 30 мин до 22 ч) и прочности геля (от 122,95 до 566,16 Па) оптимальное соотношение компонентов в составе (опыты 1-13), мас. %:

В то время как у состава по наиболее близкому аналогу время гелеобразования - от 2 до 30 ч и прочность - от 48,2 до 487,1 Па.

Применение натрия хлористого менее 0,2 мас. % и ацетата хрома менее 1,0 мас. % не оказывает положительного влияния на результат гелеобразования состава (опыт 15), а использование натрия хлористого более 1,0 мас. % и ацетата хрома более 1,7 мас. % ведет к сокращению времени гелеобразования состава до 30 мин (опыт 14), что приводит к невозможности закачки его в скважину и увеличению стоимости состава. Оптимальным соотношением силиката натрия в составе является 8-15 мас. % по всей совокупности свойств состава как до гелеобразования, так и после (по времени гелеобразования, прочности образующегося геля, оптимальной стоимости состава).

Предлагаемый состав позволяет повысить эффективность изоляции водопритока в скважину за счет создания простого в приготовлении, однородного с низкой токсичностью безопасного состава при сохранении его технологических показателей с широким диапазоном времени гелеобразования и улучшения прочности образующегося геля, а также снижения стоимости состава за счет уменьшения в составе количества ацетата хрома.