Добавка к закачиваемой в пласт воде “Темпоскрин” и способ получения добавки

(51)721 43/22 ПАТЕНТНОЕ ВЕДОМСТВО РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН(72) Каушанский Давид АроновичДемьяновский Владимир Борисович(54) ДОБАВКА К ЗАКАЧИВАЕМОЙ В ПЛАСТ ВОДЕ ТЕМПОСКРИН И СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ДОБАВКИ(57) Изобретение относится к нефтедобыче. Цель изобретения - улучшение реологических свойств и повышение нефтевытесняющих свойств водных растворов с добавкой. Добавка включает гель-фракцию полиакриламида. Последний используют в виде дисперсии порошка при содержании в ней гель-фракции 5-80 и влаги не более 10 мас Дисперсия полиакриламида содержит дополнительно золь-фракции с молекулярной массой не менее 1106. Отношение гель-фракции к золь-фракции составляет 0,05-4. При получении добавки производят радиационную обработку полиакриламида. Последний в виде дисперсии порошка с содержанием влаги не более 10 мас. обрабатывают ионизирующим излучением поглощенной дозой 01-7 кГр в инертной среде. Наличие высокомолекулярной золь-фракции полимера способствует вытеснению нефти из поровых каналов пород пласта. Наличие гель-фракции способствует закупорке трещин. Это обеспечивает более широкую область применения данной добавки. При получении добавки к воде, закачиваемой в пласт, - полиакриламид с содержанием влаги не более 10 - производят его термическую сушку при температуре 100 оС. Затем полимер помещают в герметизированный от попадания влаги резервуар и подвергают его обработке вместе с полимером ионизирующим излучением дозой в инертной атмосфере. 13846 Изобретение относится к нефтедобыче и может быть использовано для повышения эффективности заводнения нефтяных пластов и при бурении нефтяных скважин. В нефтедобыче широко используются полимерные добавки к воде для повышения эффективности заводнения нефтяных пластов на основе полиакриламида, отличающиеся химическим составом макромолекул и молекулярной массой. Введение полимерных добавок и воды, закачиваемых в нефтяной пласт, способствует выравниванию фронта вытеснения нефти в объеме пласта, что увеличивает охват пласта заводнением и, как следствие, увеличивает количество добываемой нефти. При заводнении низкопроницаемых однородных коллекторов нефти предложено добавлять к закачиваемой в пласт воде полностью растворимый в воде полиакриламид в количестве 0,2 . Однако в пластах с развитой системой трещин и на поздних стадиях разработки нефтяных залежей эффективность этой добавки резко снижается. Целью изобретения является улучшение реологических свойств и повышение нефтевытесняющих свойств водных растворов с добавкой. В качестве добавки к воде, закачиваемой в пласт,используется добавка на основе полиакриламида в виде дисперсии порошка с содержанием влаги не более 10 мас., состоящего из 5-80 гель-фракции,золь-фракции с молекулярной массой не менее 1106 при отношении гель-фракции к золь-фракции 0,05-4. Добавку получают путем радиационной обработки полиакриламида, причем обработке подвергают порошкообразный полиакриламид с содержанием влаги не более 10 мас. дозой 0,1-7 кГр в инертной среде. Сущность изобретения состоит в том, что путем обработки порошкообразного полиакриламида с содержанием влаги не более 10 мас. ионизирующим излучением дозой 1-7 в инертной среде получается добавка, содержащая 5-80 мас. гель-фракции и золь-фракции с молекулярной массой не менее 1106 при отношении количества гель-фракции к золь-фракции 0,05-4. Этот продукт при добавке в закачиваемую воду в количестве 0,05-0,5 образует водно-полимерную суспензию, которая при закачке в нефтяной пласт эффективно выравнивает фронт вытеснения нефти из трещиноватых и неоднородных по проницаемости коллекторов нефти. Наличие высокомолекулярной золь-фракции полимера способствует вытеснению нефти из поровых каналов пород пласта, а наличие гель-фракции способствует закупорке трещин. Это обеспечивает более широкую область применения данной добавки по сравнению с прототипом и обычным полиакриламидом. Молекулярная масса золь-фракции должна быть не менее 1106, так как при меньшей молекулярной массе золь-фракции вязкость воды, закачиваемой в нефтяной пласт после введения в нее добавки, изменяется незначительно, а это снижает эффективность вытеснения нефти из пласта. 2 Указанные выше пределы содержания гель- и золь-фракций полимера оптимальны в отношении нефтевытесняющих свойств и определены опытным путем. Были исследованы свойства суспензии добавки в морской и пресной воде и набухаемость добавки. Для суспензии добавки в воде определяли скрин-фактор и вязкость в капиллярном вискозиметре с диаметром капилляра, близким к размеру набухших частиц дисперсии. Вязкость характеризует в основном молекулярную массу растворимой части полимера, а скрин-фактор - эффективность вытеснения нефти из поровых каналов пород пласта. Набухаемость характеризует эффективность закупорки трещин пласта. Результаты представлены в таблице. Из данных, приведенных в таблице, видно, что как в морской, так и пресной воде заметное повышение скрин-фактора суспензии добавки происходит при содержании гель-фракции не менее 5 . При содержании гель-фракции более 80 происходит образование сильно сшитых гелей, обладающих малой набухаемостью, близкой к набухаемости полиакриламидного геля, получаемого в прототипе. Из оптимальных концентраций гель- и золь-фракций в образце добавки можно рассчитать оптимальный интервал отношения количества гель-фракции к золь-фракции в добавке 0,5-4. С точки зрения нефтедобычи желательно, чтобы добавляемый к воде агент увеличивал величину вязкости и скринфактора водной системы. Это является показателем эффективности вытеснения нефти из поровых каналов. Высокая набухаемость частиц реагента благоприятна для закупорки трещин в породах пласта. Исследованиями установлено, что добавка, синтезированная в присутствии кислорода, обладает худшими свойствами, чем добавка, полученная в отсутствии кислорода (см. таблицу). Свойства получаемой добавки можно сравнить с прототипом только по показателю набухаемости, так как прототип не обладает свойством текучести, что не позволяет определить величину вязкости и скрин-фактора для водных систем на их основе. Полиакриламид с содержанием влаги более 10 мас. образует при обработке ионизирующим излучением блочный гель, который не может быть непосредственно использован по назначению. Наличие в атмосфере кислорода, особенно при наличии в исходном полиакриламиде влаги, способствует протеканию окислительной деструкции макромолекул,инициируемой ионизирующим излучением. Этот процесс снижает молекулярную массу растворимой части полимера и понижает выход гель-фракции. Поэтому обработку полиакриламида ионизирующим излучением необходимо проводить в инертной среде. Способ получения добавки к воде, закачиваемой в пласт, осуществляют следующим образом. Берут порошкообразный полиакриламид с содержанием влаги не более 10 . Частицы такого полиакриламида не слипаются и разрушаются на более мелкие частицы при дроблении. Влажный по 13846 лиакриламид образует каучукоподобную или гелеобразную массу. При наличии влаги в полимере свыше 10 мас. производят термическую сушку при 100 оС, после чего полимер помещают в герметизированный от попадания влаги резервуар и подвергают его обработке вместе с полимером ионизирующим излучением дозой 0,1-7 кГр в инертной атмосфере. В готовом продукте определяют количество гель- и золь-фракций. Добавка может быть использована не только для модификации воды, нагнетаемой в нефтяной пласт для поддержания пластового давления, но и для модификации свойств буровых и тампонажных растворов, т.е. в тех же областях нефтедобычи, что и области применения обычного полиакриламида, но с меньшим ее расходом. Механизм действия добавки в этих случаях аналогичен рассмотренному выше. Добавка к закачивемой в пласт воде и способ ее получения отличаются простотой и технологичностью, позволяют повысить эффективность процесса нефтедобычи с использованием полиакриламида и уменьшить расход полиакриламида. Пример 1. Для оценки эффективности добавки при заводнении нефтяных пластов процесс заводнения был смоделирован в лабораторных условиях. Для этого была приготовлена двумерная плоская модель пласта с трещинным коллектором нефти. Модель пласта представляла собой квадрат 40 х 40 см. Внутри размещали прямоугольные блоки из карбонатной породы размером 5 х 5 см и толщиной 2 см. Трещины между блоками имели размер 0,51 мм. Объем свободного пространства модели 100 мл. Модель заполняли керосином, имитирующим нефть. Вытеснение нефти проводили путем закачки в модель пласта 0,2 -ной водно-полимерной системы на основе морской воды и добавки с содержанием гель-фракции 48 , золь-фракции 45 . Эта добавка была получена путем обработки полиакриламида ионизирующим излучением дозой 5 кГр в среде азота. Через входной патрубок в модель пласта закачивали водно-полимерную суспензию со скоростью 2 мл/мин. Из выходного патрубка отбирали керосин. После прокачивания через модель пласта пяти поровых объемов производили замер количества вытесненного из модели пласта керосина. Величину нефтеотдачи определяли как отношение объема вытесненного керосина к исходному объему керосина в модели пласта. Количество керосина, вытесненного в модели пласта суспензией добавки, составило 62 . В контрольном опыте, в котором использовано вытеснение керосина с использованием добавкипрототипа, количество вытесненного керосина составило 56 . Таким образом предлагаемая добавка обеспечивает увеличение нефтеотдачи в сравнении с прототипом. Пример 2. Берут 1 кг полиакриламида в полиэтиленовом пакете. Далее к пакету при помощи шприцевой иглы в один конец пакета подают инертный газ, а с другого конца пакета откачивают содержащую кислород газовую смесь. После продувки 2-3 объемов пакета отверстия закрываются липкой лентой. В таком состоянии пакет вместе с полиакриламидом обрабатывается ионизирующим излучением дозой 1 кГр. В продукте определяют набухаемость добавки и количество гель- и золь-фракций. Для этого приготовляют 0,25 -ную суспензию добавки в морской воде. Набухаемость добавки определяют по объему осевшей гель-фракции в мерном цилиндре в течение 10 ч. Количество гель-фракции определяют по концентрации золь-фракции в растворе интерферометрическим методом. Измерения показали,что набухаемость добавки равна 200, количество гель-фракции - 11 мас., относительная вязкость суспензии при концентрации 0,25 , определенная в капиллярном вискозиметре ВПЖ-1 с диаметром капилляра 2,37 мм, равна 8,4. Скрин-фактор 42. В сравнении с прототипом (см. таблицу) набухаемость частиц добавки примерно в 6 раз выше. Кроме того,набухшие частицы добавки способны проходить через мелкие каналы (капилляр вискозиметра или сетку скрин-вискозиметра). Пример 3. Берут 1 кг сухого порошкообразного полиакриламида в непроницаемом бумажном пакете. Далее пакет обрабатывают ионизирующим излучением дозой 5 кГр в камере гамма-установки с инертной газовой атмосферой. Продуктом обработки является упакованная в тару добавка для увеличения нефтеотдачи пластов при заводнении. Определение гель-фракции в образце полимера по аналогии с примером 1 показало, что в образце содержится 11 гель-фракции. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Добавка к закачиваемой в пласт воде, включающая гель-фракцию полиакриламида, отличающаяся тем, что с целью улучшения реологических свойств и повышения нефтевытесняющих свойств водных растворов с добавкой полиакриламид используют в виде дисперсии порошка при содержании в ней гель-фракции 5-80 и влаги не более 10 мас., при этом дисперсия полиакриламида содержит дополнительную золь-фракцию с молекулярной массой не менее 1106, а отношение гельфракции к золь-фракции составляет 0,05-4. 2. Способ получения добавки, включающий радиационную обработку полиакриламида, отличающийся тем, что полиакриламид в виде дисперсии порошка с содержанием влаги не более 10 мас. обрабатывают ионизирующим излучением поглощенной дозой 0,1-7 кГр в инертной среде.