Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ НЕФТЕОТДАЧИ ПЛАСТОВ

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к способам увеличения нефтеотдачи пластов с разной пластовой температурой или разрабатываемых тепловыми методами для коллекторов с различной проницаемостью, в том числе карбонатных пород, насыщенных высоковязкой нефтью, разрабатываемых в режиме заводнения или паротеплового воздействия.

Известны способы повышения нефтеотдачи пластов с использованием составов на основе нитрата или хлорида алюминия и карбамида (патенты №1654554, №2061856, №2467165), или на основе соли алюминия и карбамида с добавлением различных реагентов (патенты №2120544, №2185504, №2186956). Однако эти способы используют для пластов с высокой пластовой температурой - 70°С и выше или при тепловых методах воздействия на пласт. При низкой пластовой температуре время гелеобразования велико.

Известны способы для повышения нефтеотдачи пластов, использующие хлорид алюминия, карбамид, серную кислоту (патент №2143550), хлорид алюминия, хлорид цинка, карбамид, фосфорную кислоту и воду (патент №2196883). Эти способы можно использовать только при низкой пластовой температуре 20-60°С. При более высокой температуре гелеобразование происходит очень быстро.

Наиболее близким по технической сущности является способ повышения нефтеотдачи пластов, содержащий состав для его реализации, включающий карбамид 4.0-16.0% мас., алюминий хлористый или азотнокислый (в пересчете на безводный) 2.0-4.0% мас., уротропин 2.0-8.0% мас. и воду (патент №2066743). Этот способ обладает улучшенными фильтрационными характеристикам, однако, его можно использовать для пластов с пластовой температурой ниже 60°С. Недостатком является также низкая структурная устойчивость, что ограничивает область применения состава.

Задачей предлагаемого изобретения является создание способа увеличения нефтеотдачи пластов для широкого диапазона пластовой температуры: 20-90°С и выше при заводнении или при температуре 100-320°С при тепловых методах воздействия на пласт с неоднородными по проницаемости пластами, при этом выбор состава, обеспечивающего образование геля внутри пласта, зависит от температуры пласта.

Технический результат - образование геля внутри пласта с заданными физико-химическими характеристиками и временем образования геля.

Способ повышения нефтеотдачи пластов путем закачки в нефтяной пласт состава, включающего соль алюминия и карбамид, для пластов с температурой ниже 70° в качестве соли алюминия используют оксихлорид алюминия с основностью 79-84% при соотношении компонентов состава, мас.%: указанный оксихлорид алюминия - 11,0-17,6; карбамид - 14.0-23.3; вода - остальное. Закачиваемый состав дополнительно содержит уротропин в количестве 1-2 мас.%.

Закачка композиции в пласт может осуществляться через нагнетательные, паронагнетательные, пароциклические или добывающие скважины с использованием стандартного нефтепромыслового оборудования на нефтяных месторождениях с терригенными и карбонатными коллекторами.

Использовали следующие соли алюминия:

• (Алюминий хлористый 6-ти водный выпускается по ГОСТ 3759-75, представляет собой кристаллический порошок желтоватого цвета. Основность - 16.7%. Химическая формула - AlCl₃⋅ 6H₂O.

• (Полиоксихлорид алюминия Аква-Аурат 30 выпускается ОАО «АУРАТ» по ТУ 6-09-05-1456-96, представляет собой кристаллический порошок желтоватого цвета. Химическая формула - Al(ОН)_aCl_b⋅nH₂O, где а+b=3, при а≥1,3. Основность - 42%. Применяется для очистки питьевой воды, промышленных и бытовых сточных вод и др.

• (Гидроксохлористый алюминий РАС-10 выпускается по ТУ 20.13.62-005-57846047-2018, представляет собой жидкость желтого цвета. Основность - 6%.

• (Оксихлорид алюминия "Бриллиант-50" и "Бриллиант-18" выпускаются ООО "Ишимбайским специализированным химическим заводом катализаторов" по ТУ 2163-016-94262278-2010, представляют собой порошок белого или желтого цвета и жидкость желтоватого цвета. Основность - 81 и 84%. Химическая формула Al₂(ОН)₅Cl.

• (Оксихлорид алюминия "БОПАК-50" производится по ТУ 08.91.19.190-008-39928758-2017, представляет собой порошок белого цвета с основностью 79-81.

Карбамид выпускается по ГОСТ 2081-2010, представляет собой гранулы белого цвета, хорошо растворимые в воде. Химическая формула - CO(NH₂)₂.

Уротропин выпускается по ГОСТ 1381-73, представляет собой белое кристаллическое вещество. Химическая формула - C₆H₁₂N₄.

При температуре пласта 70°С и выше или при тепловых методах воздействия на пласт в составе протекает гидролиз карбамида с образованием NH₃ и CO₂, в результате чего, увеличивается pH водной среды. При достижении определенного значения pH происходит образование геля гидроксида алюминия. В пластовых условиях гель способен снижать фазовую проницаемость породы пласта по жидкости, таким образом, регулировать фильтрационные потоки нефтяного месторождения с неоднородными по проницаемости пластами.

Добавление уротропина позволяет получать гели гидроксида алюминия в пластах с более низкой пластовой температурой. Уротропин увеличивает pH раствора в системе «соль алюминия - карбамид - вода» после термостатирования в области температуры 20-70°С до порогового значения 5-6 ед. pH, что приводит к образованию геля гидроксида алюминия.

Использование соли алюминия с основностью от 6 до 50% позволяет получить состав для реализации предлагаемого способа со значением водородного показателя раствора 2.8-3.6 ед. рН, фиг 1. Для оптимального времени гелеобразования эти составы можно использовать при высокой пластовой температуре 70°С и выше. Для более низкой температуры в состав необходимо добавлять уротропин до 4.0-6.0% мас. Использование солей алюминия с высокой основностью, 79-84%, позволяет получить состав со значением водородного показателя раствора 4.4-4.8 ед. pH, фиг. 1. Это дает возможность использовать неорганический гелеобразующий состав без уротропина или с добавлением уротропина 1.0-2.0% мас. для более низкой пластовой температуры.

В качестве показателей физико-химических свойств состава для реализации предлагаемого способа определяли плотность и динамическую вязкость при 20°С, водородный показатель pH, время гелеобразования при различных температурах от 20 до 90°С. Плотность растворов определяли пикнометрическим методом, вязкость - с помощью вибрационного вискозиметра «Реокинетика» с камертонным датчиком. Значения pH растворов получали потенциометрическим методом с применением стеклянного электрода с использованием микропроцессорного лабораторного рН-метра производства HANNA Instruments. Для определения времени гелеобразования растворы в количестве 30 мл помещали в воздушный термостат при температурах: 20-23 (комнатная), 40, 50, 60, 70, 80 и 90°С. Время гелеобразования определяли визуально. Для определения вязкости гелей, составы помещали в герметично закрывающиеся стальные ячейки и ставили для термостатирования при 80°С в воздушный термостат, предварительно определив время гелеобразования растворов при этой температуре. Через 2-8 часов ячейки вынимали, охлаждали до комнатной температуры 20-23°С и определяли значения динамической вязкости полученных гелей. Вязкость определяли вибрационным методом.

Кроме вязкости, определяли упругость полученных гелей. Для определения модуля упругости гелей для реализации предлагаемого способа растворы состава в количестве 75 мл помещали в стеклянную ячейку и ставили для термостатирования при 80°С в воздушный термостат. После образования геля проводили измерения. Модуль упругости рассчитывали как тангенс угла наклона начального линейного участка зависимости напряжения сжатия от величины деформации, для которого соблюдается закон Гука.

Физико-химические свойства составов для реализации предлагаемого способа, растворов предлагаемого состава с использованием солей алюминия с различной основностью и полученных из них гелей приведены в таблице. Значения времени гелеобразования составов для реализации предлагаемого способа при различных температурах в зависимости от основности солей алюминия и концентрации уротропина приведены на фиг. 2 и 3.

Приводим примеры конкретных составов для реализации предлагаемого способа.

Пример 1. К 728.0 г пресной воды добавляют 72.0 гр. алюминия хлористого 6-ти водного (AlCl₃⋅6H₂O) с основностью 16.7%, 140.0 г карбамида и 60.0 г уротропина. После тщательного перемешивания получают 1000.0 г состава, содержащего 4.0% мас. AlCl₃, 14.0% мас. карбамида, 6.0% мас. уротропина и 76.0% мас. воды. Результаты исследований физико-химических свойств состава приведены в таблице.

Пример 2. 88.0 г оксихлорида алюминия "Бриллиант-18" с основностью 84%, 140.0 г карбамида и 20.0 г уротропина добавляют к 752.0 г воды. После тщательного перемешивания получают 1000.0 г состава, содержащего 8.8% мас. оксихлорида алюминия "Бриллиант-18, 14.0% мас. карбамида, 2.0% мас. уротропина и 75.2% мас. воды. Результаты исследований физико-химических свойств состава приведены в таблице.

Пример 3. К 657.0 гр воды добавляют 70.0 г оксихлорида алюминия "Бриллиант-50" с основностью 81%, 233.0 г карбамида и 10.0 г уротропина. После тщательного перемешивания получают 1000.0 гр состава, содержащего 7.0% мас. оксихлорида алюминия "Бриллиант-50", 23.3% мас. карбамида, 1.0% мас. уротропина и 65.7% мас. воды. Результаты исследований приведены в таблице.

Пример 4. 70.0 г оксихлорида алюминия "БОПАК-50"с основностью 84% и 233.0 г карбамида добавляют к 697.0 г воды. После тщательного перемешивания получают 1000.0 г состава, содержащего 7.0% мас. оксихлорида алюминия "БОПАК-50", 23.3% мас. карбамида и 69.7% мас. воды. Результаты исследований физико-химических свойств состава приведены в таблице.

Пример 5. К 760.0 г воды добавляют 60.0 г полиоксихлорида алюминия Аква-Аурат 30 с основностью 42%, 140.0 г карбамида и 40.0 г уротропина. После тщательного перемешивания получают 1000.0 г состава, содержащего 6.0% мас. полиоксихлорида алюминия Аква-Аурат 30, 14.0% мас. карбамида, 4.0% мас. уротропина и 76.0% мас. воды. Результаты исследований приведены в таблице.

Пример 6. 176.0 г гидроксохлористого алюминия РАС-10 с основностью 6%, 140.0 г карбамида и 30.0 г уротропина добавляют к 654.0 г воды. После тщательного перемешивания получают 1000.0 г состава, содержащего 17.6% мас. гидроксохлористого алюминия РАС-10, 14.0% мас. карбамида, 4.0% мас. уротропина и 65.4% мас. воды. Результаты исследований физико-химических свойств состава приведены в таблице.

Таким образом, способ повышения нефтеотдачи пластов с использованием солей алюминия с различной основностью позволяет регулировать время гелеобразования составов для реализации предлагаемого способа при разных температурах: изменяя основность соли алюминия, можно как снижать, так и увеличивать время гелеобразования состава при заданной температуре. Предлагаемый способ применим в широком интервале температур 20-320°С, на нефтяных месторождениях с терригенными и карбонатными коллекторами, в различных геолого-физических условиях и на разных стадиях разработки месторождений, в частности, в условиях пермо-карбоновой залежи высоковязкой нефти Усинского месторождения.