Патент на изобретение №2200830

(54) СОСТАВ ДЛЯ ОБРАБОТКИ ПРИЗАБОЙНОЙ ЗОНЫ ПЛАСТА

(57) Реферат:

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к составам для обработки призабойной зоны пласта. Техническим результатом является увеличение структурной вязкости и повышение термостабильности состава, а также изменение смачиваемости, а именно гидрофобизации породы пласта и улучшение адгезии состава к породе, что обеспечит подключение в разработку слабодренируемой или недренируемой нефтенасыщенной части пласта, т.к. обладая повышенными реологическими неньютоновскими свойствами, состав создаст эффективное сопротивление закачке и самого состава, и в последующем воды в высокопроницаемой хорошо дренируемой части призабойной зоны пласта. Состав для обработки призабойной зоны пласта, содержащий многокомпонентную смесь (МКС) состава, мас.%: натрия алкилбензолсульфонат – 15-35, неионогенное поверхностно-активное вещество с 6-13 оксиэтильными группами – 3-12, оксиэтилированный алкилэфир фосфорной кислоты или его калиевая или этаноламиновая соль – 1-4, углеводородный растворитель 5-15, натрия алкансульфонат – остальное, дополнительно содержит эмульсию полимера анионного типа в масле и воду, при следующем соотношении компонентов, мас.%: указанная МКС – 1,0-5,0; эмульсия полимера анионного типа в масле – 0,5-5,0, вода – остальное, причем он дополнительно может содержать углеводород в количестве 5-20 мас.%. 1 з.п. ф-лы, 2 табл.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к составам для обработки призабойной зоны пласта.

Известно применение поверхностно-активной композиции, содержащей, мас.%: гидролизованного полиакриламида (ПАА) 0,0016 – 0,30; неионогенного поверхностно-активного вещества (НПАВ) 0,033 – 1,0; воды – остальное (а.с. 1544958, 5, Е 21 В 43/22, опубл. 23.02.90. Бюл. 7).

Согласно известному составу при взаимодействии ПАА с оксиэтилированным алкилфенолом образуется комплекс из нескольких молекул ПАА, сшитых за счет взаимодействия амидной группы ПАА с неподеленной парой электрона кислорода полиоксиэтиленовой группы НПАВ.

Однако образующийся комплекс имеет невысокую молекулярную массу, так как замеряемое время релаксации – одно из реологических свойств водных растворов полимера, позволяющее оценить, в частности, взаимодействие молекул полимера с молекулами оксиэтилированного алкилфенола, имеет низкое значение, которое не превышает 1,85-2,0.

Известно применение поверхностно-активного состава, содержащего в мас.% : смесь поверхностно-активных веществ (АПАВ + НПАВ) 0,25-2,0; ПАА 0,012-0,10 и 6-19%-ной соляной кислоты (а.с. 1641984, 5, Е 21В 43/22, опубл. 15.04.91. Бюл. 4).

Известно, что при растворении АПАВ, НПАВ и ПАА в соляной кислоте, образуется сульфокислота, оксониевое соединение и ПАА, содержащий звенья акриловой кислоты. В результате взаимодействия их между собой за счет водородной связи образуются высокомолекулярные полиакриламидные комплексы.

Однако состав из-за низкой концентрации ПАА и ПАВ создает недостаточное сопротивление закачке как самого состава, так и в последующем воды за счет невысоких нефтевытесняющих свойств состава.

Наиболее близким по технической сущности является состав для добычи и транспорта нефти RU патент 1110152,5, С 09 К 3/00, Е 21 В 37/00, опубл. 30.08.94, Бюл. 16), на основе которого готовят предлагаемый состав.

Прототип содержит натрия алкансульфонат, натрия алкилбензолсульфонат, неионогенное поверхностно-активное вещество с 6-13 оксиэтильными группами, оксиэтилированный алкилэфир фосфорной кислоты или его калиевую, или этаноламиновую соль, углеводородный растворитель при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Натрия алкилбензолсульфонат – 15-35
Неионогенное поверхностно-активное вещество с 6-13 оксиэтильными группами – 3-12
Оксиэтилированный алкилэфир фосфорной кислоты или его калиевая, или этаноламиновая соль – 1-4
Углеводородный растворитель – 5-15
Натрия алкансульфонат – Остальное
В качестве углеводородного растворителя состав содержит керосин, бензин, уайт-спирит, нефрас, петролейный эфир или др. углеводородные растворители.

В качестве анионного ПАВ состав содержит натрия алкилбензосульфонат, а также натрия алкансульфонат.

В качестве неионогенного поверхностно-активного вещества состав содержит моноалкиловые эфиры полиэтиленгликоля на основе жирных спиртов фракции С₁₀ – С₁₃ или фракции С₁₀ – C₂₀, или моно- и диалкиловые эфиры полиэтиленгликоля, или полиэтиленгликолевые эфиры моноэтаноламидов жирных кислот фракции С₁₀ – C₁₆.

При закачке его в скважины с высокой температурой пласта (100^oC) состав в результате деструкции теряет моющие и растворяющие свойства.

Целью предлагаемого изобретения является увеличение структурной вязкости и повышение термостабильности состава, а также изменение смачиваемости, а именно гидрофобизации породы пласта и улучшение адгезии состава к породе, что обеспечит подключение в разработку слабодренируемой или недренируемой нефтенасыщенной части пласта, т.к. обладая повышенными реологическими неньютоновскими свойствами, состав создаст эффективное сопротивление закачке и самого состава, и в последующем воды в высокопроницаемой хорошо дренируемой части призабойной зоны пласта.

Поставленная задача решается тем, что состав для обработки призабойной зоны пласта, содержащий многокомпонентную смесь (МКС) состава, мас.%: натрия алкилбензолсульфонат 15-35, неионогенное поверхностно-активное вещество с 6-13 оксиэтильными группами 3-12, оксиэтилированный алкилэфир фосфорной кислоты или его калиевая или этаноламиновая соль 1-4, углеводородный растворитель 5-15, натрия алкансульфонат – остальное, отличающийся тем, что дополнительно содержит эмульсию полимера анионного типа в масле и воду при следующем соотношении компонентов мас.%:
Многокомпонентная смесь вышеуказанного состава – 1,0-5,0
Эмульсия полимера анионного типа в масле – 0,5-5,0
Вода – Остальное
Состав по п.1, отличающийся тем, что он дополнительно содержит углеводород в количестве 5,0 – 20,0 мас.%.

В качестве прототипа используют состав, представляющий вышеуказанную многокомпонентную смесь (МКС), которая содержит в своем составе смесь синтетических АПАВ и НПАВ и другие компоненты.

В качестве эмульсии полимера анионного типа в масле используют эмульсии полиакриламида (ПАА) с ММ = 0,5-1810⁶ со степенью гидролиза 5-20%, эмульсии карбоксиметилцеллюлозы (КМЦ) со степенью полимеризации СП=350-1200 и степенью замещения по карбоксильным группам С3=80-90, эфиры оксиэтилцеллюлозы (ОЭЦ) и других эфиров целлюлозы, эмульсии полиметакриловой кислоты (ПМАК), а также эмульсии других полимеров анионного типа в масле.

Эмульсии полимеров в масле выпускаются некоторыми фирмами, например фирмой “Allied Colloids” (Англия) или фирмой “Rhone-Pouleng” (Франция), а также другими фирмами.

Эмульсии полимеров в масле имеют концентрации 30-50 мас.% и образуют с водой, с водорастворимыми ПАВ, с водомаслорастворимыми, а также с маслорастворимыми ПАВ эмульсии.

Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод, что предлагаемый состав отличается от известного введением дополнительных компонентов – эмульсии полимера анионного типа в масле и воды.

В предлагаемом составе структурная вязкость и термостабильность эмульсий увеличивается за счет введения эмульсии полимера в масле и воды.

Известно, что для образования и стабилизации высокоустойчивых эмульсий необходимо, чтобы адсорбционные слои и связанные с ними сольватные оболочки обладали достаточно высокой структурной вязкостью. Высокую структурную вязкость эмульсий обеспечивает введение полимера в масло, имеющего достаточно высокую вязкость и образующего гелеобразно структурированные адсорбционные слои на границе фаз.

За счет образования коллоидных адсорбционных слоев введенный полимер играет роль сильного стабилизатора устойчивости эмульсий, а также и вязкости в образующихся эмульсиях. Получение устойчивых эмульсий обусловлено образованием высоковязкой пленки на поверхности раздела фаз, существование этой пленки проявляется в повышенной вязкости поверхностного слоя дисперсной фазы.

Введение эмульсии полимера в небольших концентрациях заметно не изменяет вязкости в объеме среды, в адсорбционных же слоях его концентрация значительно выше и поэтому такие слои обладают повышенной структурной вязкостью, а значит, и прочностью.

Так как введение эмульсии полимера в масле увеличивает прочность структурно-вязких (гелеобразных) адсорбционных слоев, то при сближении (столкновениях) частиц дисперсной фазы, например, при перемешивании или режиме высокой температуры, высоковязкая прослойка среды не успевает выдавиться. Адсорбционные слои, обладающие упругостью и механической прочностью, сопротивляются значительным разрушающим усилиям.

При увеличении концентрации полимера, вводимого в композицию, нарастает стабилизирующее действие его, что позволяет получать устойчивые эмульсии высокой вязкости и стабильности в условиях высокой температуры пласта (100^oC).

Исследования показали, что при введении эмульсии полимера в масле и воды в предлагаемый состав вязкость состава увеличивается по сравнению с вязкостью прототипа в несколько сот или десятки тысяч раз в зависимости от ММ полимера (см. табл. 1 и 2), при этом увеличивается стабильность предлагаемого состава в условиях высоких температур.

Кроме того, анионные и неионогенные ПАВ, которые содержатся в заявляемом составе, придают ему поверхностно-активные свойства, поэтому при закачке его в обводненные нефтяные скважины поверхность породы пласта изменяет смачиваемость, а именно гидрофобизируется за счет гидрофобных цепей ПАА и ПАВ. При гидрофобизации поверхности породы улучшается адгезия состава к породе, что способствует лучшему удерживанию его в пласте.

Заявляемый состав может содержать углеводород (чаще нефть) для регулирования вязкости приготовленных композиций. Кроме того, нефть содержит в себе ряд природных эмульгирующих добавок (эмульгаторов), которые дополнительно стабилизируют предлагаемые эмульсии.

Применение заявляемого состава позволит за счет увеличения вязкости и повышения термостабильности его, а также за счет гидрофобизации породы пласта эффективно его использовать для подключения в разработку слабодренируемой или недренируемой нефтенасыщенной части пласта, а также использовать в высокообводненных нефтяных пластах на контакте с высокоминерализованными водами для снижения проницаемости высокопроницаемых пропластков пласта в условиях высоких пластовых температур
Следующие примеры иллюстрируют свойства известных и заявляемых составов.

Пример 1. Структурную вязкость составов определяют на ротационном вискозиметре “Полимер РПЭ-1М” – вискозиметре погружного типа при различных температурах с воспринимающими элементами “цилиндр-цилиндр” и оценивают вязкостные и реологические свойства по крутящему моменту с пересчетом на вязкость.

Для приготовления заявляемых составов используют вышеуказанную многокомпонентную смесь (МКС), содержащую синтетические АПАВ и НПАВ и другие компоненты (прототип), эмульсию полимера в масле и воду.

В качестве эмульсии полимера в масле используют эмульсию ПАА с ММ = 1510⁶ и степенью гидролиза 15% (под шифром П-1), эмульсию ПАА с ММ = 1010⁶ и степенью гидролиза 5% (под шифром П-2), а также эмульсию карбоксиметилцеллюлозы в масле марки КМЦ-600 (под шифром П-З).

Многокомпонентную смесь (МКС) и эмульсию полимера в масле перемешивают в нужных соотношениях и разбавляют пресной (М=0,32 г/л) или слабоминерализованной водой (М=15,9 г/л), после тщательного перемешивания образуется однородная белая эмульсия.

Состав-прототип готовят путем перемешивания вышеуказанной многокомпонентной смеси (МКС) с пресной (М=0,32г/л) или слабоминерализованной (М=15,9 г/л) водой.

Наши исследования показали, что вязкости эмульсий, содержащих вышеуказанную МКС и воду, имеют низкую вязкость (см табл.1). Но после добавления в состав эмульсии полимера в масле и воды вязкость эмульсий резко возрастает, например, в синтезах с КМЦ в сотни и тысячи раз, в синтезах с ПАА в десятки тысяч раз по сравнению с прототипом, а по сравнению с эмульсией полимера в 3-6 раз (сравни синтезы сравнения с заявляемыми синтезами).

Результаты замеров структурной вязкости и термостабильности эмульсий сведены в табл. 1.

Из данных табл. 1 видно, что за нижний предел содержания многокомпонентной смеси (МКС) принимаем 1 мас.%, а эмульсии полимера в масле – 0,5 мас.%, ниже которых реакционная масса быстро расслаивается, а за верхний предел содержания многокомпонентной смеси (МКС) принимаем 5 мас.%, и эмульсии полимера в масле 5 мас.%, выше которых состав имеет очень высокую вязкость.

Пример 2. Заявляемые составы дополнительно могут содержать углеводород в количестве 5,0 – 20,0 мас.%. В качестве углеводорода чаще всего используют нефть, стабильный бензин, нефрас и другие углеводороды.

Углеводород вводят с целью регулирования вязкости эмульсий, а также с целью повышения ее термостабильности.

Результаты замеров структурной вязкости и термостабильности эмульсий, содержащих углеводород, сведены в табл.2.

Таким образом, введение в состав эмульсии полимера анионного типа в масле и воды увеличивает структурную вязкость и повышает термостабильность состава, а также изменяет смачиваемость, а именно гидрофобилизирует породу пласта и улучшает адгезию состава к породе, что обеспечивает подключение в разработку слабодренируемую или недренируемую нефтенасыщенную часть пласта, т. к. изменяя смачиваемость и обладая повышенными реологическими неньютоновскими свойствами, состав создает эффективное сопротивление закачке и самого состава, и в последующем воды в высокопроницаемой хорошо дренируемой части призабойной зоны пласта.

Технология применения предлагаемых составов проста и заключается в закачке их в пласт до снижения приемистости скважин на 30-50%, продавке состава из ствола скважины в пласт водой или нефтью, выдержке в пласте в течение 12-24 ч и пуске скважины в эксплуатацию для нефтяных скважин или закачке воды для нагнетательных скважин.

Формула изобретения

1. Состав для обработки призабойной зоны пласта, содержащий многокомпонентную смесь состава, мас. %:
Натрия алкилбензолсульфонат – 15 – 35
Неионогенное поверхностно-активное вещество с 6-13 оксиэтильными группами – 3 – 12
Оксиэтилированный алкилэфир фосфорной кислоты или его калиевая или этаноламиновая соль – 1 – 4
Углеводородный растворитель – 5 – 15
Натрия алкансульфонат – Остальное
отличающийся тем, что дополнительно содержит эмульсию полимера анионного типа в масле и воду при следующем соотношении компонентов мас. %:
Многокомпонентная смесь вышеуказанного состава – 1,0 – 5,0
Эмульсия полимера анионного типа в масле – 0,5 – 5,0
Вода – Остальное
2. Состав по п. 1, отличающийся тем, что он дополнительно содержит углеводород в количестве 5-20 мас. %.

РИСУНКИ