Патент на изобретение №2257466

(54) ЖИДКОСТЬ ГИДРАВЛИЧЕСКОГО РАЗРЫВА ПЛАСТА

(57) Реферат:

Относится к области нефтедобычи. Технический результат заключается в улучшении технологических параметров жидкости за счет повышения структурно-механических свойств, повышения ее вязкости, обеспечения высокой пескоудерживающей способности при одновременном придании свойства регулируемости сроков жизни путем сохранения высоких технологических свойств в течение технологически необходимого времени. Жидкость гидравлического разрыва пласта содержит, мас.%: лигносульфонаты технические порошкообразные 26,4-31,7, хлорид калия 4,9-5,9, сульфат алюминия 1,2-1,50, бура 0,4-0,5, пластовая вода 40,3-44,7, пресная вода – остальное, причем массовое соотношение пластовой и пресной воды составляет 1,98÷1,99:1 соответственно. 1 табл.

Изобретение относится к области нефтедобычи, в частности к жидкостям гидравлического разрыва пласта, и предназначено для повышения нефтеотдачи разрабатываемых нефтесодержащих пластов. Изобретение также может быть использовано в качестве промывочной жидкости, жидкости для глушения скважины и вязко-упругого разделителя.

Изобретение рекомендуется использовать на нефтедобывающих предприятиях, преимущественно, в нагнетательных скважинах.

Известна жидкость гидравлического разрыва пласта (ГРП), содержащая следующие ингредиенты, мас.%: карбоксиметилцеллюлоза (КМЦ) 1,0-2,5; хроматы 1,0-3,0; лигносульфонаты 0,2-0,7; соль хлорноватой кислоты 0,75-2,1 и вода пластовая – остальное (см., например, “Инструкция по технологии глубокопроникающего гидравлического разрыва пласта” РД 39-0147035-236-89, МНП. М., 1988, с.16-17).

Указанная жидкость рекомендуется для применения при гидроразрыве с температурой на забое 60-150°С.

Однако указанная известная жидкость имеет следующие недостатки:

– имеет высокую фильтратоотдачу (11-14 см за 30 мин), что в промысловых условиях приводит к проникновению фильтрата в пласт и закупорке его. При этом фильтрат из пласта практически не вытесняется и в результате сильно кольматирует пласт;

– является труднопрокачиваемой, и даже при минимальном нижнем пределе содержания ингредиентов ее прокачивающая способность составляет всего лишь 66 см/с, что в промысловых условиях приводит к технологическим трудностям при использовании указанной жидкости;

в состав известной жидкости входят экологически небезопасные вещества – хроматы и хлораты, которые приводят к загрязнению грунтовых вод;

– является многокомпонентной системой, что усложняет процесс ее приготовления, является дорогостоящей вследствие использования дорогостоящих компонентов.

Также известна жидкость гидравлического разрыва пласта, включающая следующие компоненты, мас.%: сульфит-спиртовая дрожжевая барда 31,72-39,76; хлорид калия 3,37-6,92; полиакриламид 0,05-0,12; поверхностно-активное вещество марки МЛ-80 0,03-0,15 и вода пластовая – остальное (Патент РФ №1710710, кл. Е 21 В 43/26, от 1990 г.).

Однако указанная известная жидкость также имеет высокую фильтратоотдачу (4,0-7,0 см³ за 30 мин), и только при верхних пределах компонентов – 1,2 см³ за 30 мин, следовательно, в промысловых условиях фильтрат этой известной жидкости будет проникать в поровое пространство пласта, что может привести к его закупорке.

Кроме того, известная жидкость, несмотря на низкие значения вязкости и статического напряжения сдвига, характеризуется прокачивающей способностью ниже, чем у воды (72,5-73,3 см/с), что в промысловых условиях создаст технологические трудности при ее закачке в пласт.

Также следует отметить, что в состав известной жидкости входят дорогостоящие и, к тому же, экологически небезопасные вещества – поверхностно-активное вещество МЛ-80, которое, попадая на поверхность земли, приводит к загрязнению грунтовых вод, а также может вызвать аллергические реакции у людей в процессе приготовления этой жидкости. Дефицитность реагентов, входящих в известную жидкость, их высокая стоимость и трудность приготовления известной жидкости ограничивают ее применение при ГРП.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является жидкость гидравлического разрыва пласта, содержащая следующие компоненты, мас.%: лигносульфонаты технические, модифицированные гексаметилентетрамином и карбамидом 40,98-43,31; хлорид калия 3,70-4,32; сульфат алюминия 0,52-1,03 и пластовая вода – остальное (Патент РФ №2138633, Кл. Е 21 В 43/26, от 1998 г.).

Недостатками указанной известной жидкости являются следующие:

– не обеспечивается регулирование сроков жизни, т.к. ее свойства ухудшаются еще до окончания технологически необходимого времени;

– низкие значения вязкости и структурно-механических свойств;

– низкая пескоудерживающая способность;

– необходимость модифицирования в заводских условиях основного компонента – лигносульфонатов, что усложняет технологию приготовления и повышает стоимость.

Технический результат, обеспечиваемый предлагаемым изобретением, заключается в улучшении технологических параметров жидкости за счет повышения структурно-механических свойств, повышения ее вязкости, обеспечения высокой пескоудерживающей способности при одновременном придании свойства регулируемости сроков жизни путем сохранения высоких технологических свойств в течение технологически необходимого времени.

Дополнительным техническим результатом является сохранение низкой фильтрации.

Указанный технический результат достигается предлагаемой жидкостью гидравлического разрыва пласта, содержащей лигносульфонаты технические, хлорид калия, сульфат алюминия и пластовую воду, при этом она дополнительно содержит буру и пресную воду, в качестве лигносульфонатов технических – лигносульфонаты технические порошкообразные, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

лигносульфонаты технические порошкообразные 26,4-31,7

хлорид калия 4,9-5,9

сульфат алюминия 1,2-1,5

бура 0,4-0,5

пластовая вода 40,3-44,7

пресная вода остальное,

причем массовое соотношение пластовой и пресной воды составляет 1,98-1,99:1 соответственно.

Достижение указанного технического результата обеспечивается за счет компонентов, входящих в получаемую жидкость ГРП, при заявленном их соотношении.

Благодаря дополнительному введению буры в совокупности с другими компонентами жидкости обеспечивается контроль сроков жизни, т.е. регулирование процесса “разжижения” жидкости для ГРП в результате структурирующего эффекта буры за счет взаимодействия его гидроксильных групп с активными группами лигносульфонатов.

Предлагаемая жидкость ГРП была испытана в лабораторных условиях. При этом были использованы следующие вещества:

– лигносульфонаты технические порошкообразные по ТУ 2455-002-00281039-00, порошок светло-коричневого цвета;

– хлорид калия (КСl), х.ч. по ГОСТ 4568-95, кристаллический порошок белого цвета (можно использовать технический хлорид калия – отход производства калийных комбинатов);

– сернокислый алюминий ГОСТ 3758-75, порошок белого цвета;

– бура – тетраборат натрия гидрат, ГОСТ 8429-77, твердое вещество белого цвета;

– пластовая вода плотностью 1160-1180 кг/м³, жесткостью 1800 мг-экв/л, следующего состава, мг-экв/л: катионов: Na⁺+K⁺ 3209-3222,92; Са⁺² 494,5-1055; Mg⁺² 191,98-379; анионов: СI^– 4540,34-4660; SО₄ ^-2 6,13-11,8; СО₃ ^-2 1,8-2,88; общая минерализация 260 г/л;

– пресная вода.

Приготовление заявляемой жидкости в лабораторных условиях осуществляли следующим образом.

Пример 1. Для приготовления 100 г жидкости брали 26,4 г лигносульфонатов технических порошкообразных, приливали 22,4 г пресной воды, затем добавляли 44,7 г пластовой воды хлоркальциевого типа с плотностью 1160 кг/м³, далее вводили в эту смесь 4,9 г хлорида калия, и затем при перемешивании дополнительно вводили 1,2 г сульфата алюминия и 0,4 г буры, и после перемешивания получили жидкость для ГРП следующего состава, мас.%: лигносульфонаты технические порошкообразные (ЛСТП) – 26,4; хлорид калия – 4,9; сульфат алюминия – 1,2; бура – 0,4; пластовая вода – 44,7; пресная вода – 22,4.

Заявляемую жидкость с другим содержанием компонентов готовили аналогичным образом.

Пример 2. В промысловых условиях предлагаемую жидкость готовили следующим образом. В перемешиватель загружают 28 кг ЛСТП, далее цементировочным агрегатом подают сначала 21,5 л пресной воды и затем – 36,1 л пластовой воды плотностью 1180 кг/м³. После полной загрузки перемешивают 1 час. Вторым цементировочным агрегатом перекачивают полученную смесь в предварительно пропаренную и очищенную емкость. При этом производят контролирование условной вязкости и плотности. После приготовления указанной смеси производят ввод в нее расчетного количества хлорида калия (5,9 кг). Порядок ввода хлорида калия следующий. Одним цементировочным агрегатом ЦА-320 смесь подается в перемешиватель. После его заполнения вводят расчетное количество хлорида калия. Второй ЦА-320 производит дополнительное перемешивание путем всасывания из перемешивателя и сброса обратно в перемешиватель. Время перемешивания 0,75 часа. Затем второй ЦА-320 обработанную хлоридом калия смесь сбрасывает также в предварительно пропаренную емкостью. Операции повторяются до обработки всего объема. Затем производят последовательный ввод 1,5 кг сульфата алюминия и 0,5 кг буры, при этом ввод каждого компонента осуществляют аналогично вводу хлорида калия. Время перемешивания после ввода очередного компонента составляет 0,75 часа.

В ходе лабораторных испытаний у предлагаемой жидкости измеряли условную вязкость прибором ВБР-1, статическое напряжение сдвига на приборе СНС-2, показатель фильтрации на вакуумной установке при Р=0,1 МПа за 30 мин.

Пескоудерживающую способность получаемой жидкости определяли путем измерения разности плотностей верхней и нижней проб помещенной в цилиндр на 100 мл с отверстием на отметке 50 мл жидкости, после введения в нее песка через 2 часа.

О свойстве регулируемости сроков жизни предлагаемой жидкости судили по изменению ее вязкости и структурно-механических свойств во времени.

Результаты, полученные в ходе лабораторных испытаний, приведены в таблице.

Данные, полученные в ходе испытаний, показывают, что заявляемая жидкость ГРП имеет следующие преимущества перед прототипом:

– вязкость предлагаемой жидкости выше на 52-155%;

– структурно-механические свойства выше в 1,6-6,6 раза;

– пескоудерживающая способность предлагаемой жидкости выше в 3-5 раз;

– предлагаемая жидкость ГРП характеризуется свойством регулирования сроков жизни, а именно сохраняет технологически необходимые параметры в течение 4-5 суток, в то время как известная жидкость таким свойством не обладает.

Отклонение массового соотношения пластовой и пресной воды в предлагаемой жидкости (опыт 8) приводит к ухудшению характеристик.

Благодаря улучшению технологических параметров предлагаемой жидкости повышается эффективность ее воздействия при гидроразрыве.

Заявляемая жидкость ГРП имеет широкий диапазон вязкости, что позволяет успешно применять ее в различных геолого-технических условиях.

Низкая, практически нулевая, фильтратоотдача заявляемой жидкости предупреждает загрязнение продуктивного пласта.

Высокая прокачиваемость заявляемой жидкости позволяет иметь высокий ее расход при осуществлении гидроразрыва и, в результате, получать трещины больших размеров, а в совокупности с высокой пескоудерживающей способностью обеспечивается высокая эффективность процесса гидроразрыва пласта.

Заявляемая жидкость обладает высокими антикоррозионными свойствами и высокой ингибирующей способностью по отношению к набухающим глинистым породам, что предупреждает закупорку поровых каналов.

Благодаря свойству регулирования сроков жизни предлагаемая жидкость для ГРП сохраняет высокие технологические свойства в течение продолжительного времени, что исключает оседание песка в технологической обвязке при вынужденном перерыве процесса ГРП, т.е. предупреждает аварийные ситуации.

Применение заявляемой жидкости ГРП позволит снизить затраты времени и средств на проведение гидроразрыва пласта за счет:

– получения более высокой первоначальной приемистости (или производительности) обрабатываемой скважины;

– увеличения срока службы нефтепромыслового оборудования и увеличения межремонтного периода;

– благодаря получению трещин больших размеров по длине и диаметру и благодаря практически полному восстановлению первоначальной проницаемости пласта обеспечивается увеличение текущей нефтедобычи в добывающих скважинах или увеличивается приемистость в нагнетательных скважинах.

Формула изобретения

Жидкость гидравлического разрыва пласта, содержащая лигносульфонаты технические, хлорид калия, сульфат алюминия и пластовую воду, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит буру и пресную воду, а в качестве лигносульфонатов технических – лигносульфонаты технические порошкообразные, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Лигносульфонаты технические порошкообразные 26,4-31,7

Хлорид калия 4,9-5,9

Сульфат алюминия 1,2-1,5

Бура 0,4-0,5

Пластовая вода 40,3-44,7

Пресная вода Остальное

причем массовое соотношение пластовой и пресной воды составляет 1,98-1,99:1 соответственно.