Состав для повышения нефтеотдачи пластов

(51) 09 8/34 (2006.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ глубокозалегающих пластах с пластовой температурой 40 - 100 С и ограничения водопритока в нефтяные и газовые скважины. В предлагаемом составе, включающем хлорид алюминия, карбамид, водорастворимый полимер и воду, в качестве водорастворимого полимера используют карбоксиметилцеллюлозу и,дополнительно,как фактор синергии оксиэтилированные жирные кислоты госсиполовой смолы (ОЭЖКГС), при следующем соотношении компонентов,мас. ОЭЖКГС 0,8-1,2,карбоксиметилцеллюлоза - 0,8-1,2, карбамид - 12,020,0, алюминий хлорид -3,0, вода - остальное. Предлагаемый состав безопасен при его приготовлении в производственных условиях, что позволяет с большей эффективностью использовать его для выравнивания профиля приемистости в нагнетательных скважинах нефтяных,газоконденсатных и газовых месторождений с пластовой температурой 40 - 100 С и ограничения водопритока в нефтяные и газовые скважины.(72) Надиров Казим Садыкович Нифонтов Юрий Аркадьевич Садырбаева Айнур Сламбековна Бондаренко Вера Павловна Жантасов Манап Курманбекович Надирова Жанна Казимовна Бимбетова Гульмира Жанкабыловна Сарсенбаев Хамит Акжигитович Сатаев Марат Исакович(73) Республиканское государственное предприятие на праве хозяйственного ведения ЮжноКазахстанский государственный университет им. М. Ауэзова Министерства образования и науки Республики Казахстан(54) СОСТАВ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ НЕФТЕОТДАЧИ ПЛАСТОВ(57) Состав относится к нефтедобывающей промышленности, а именно к составам для выравнивания профиля приемистости в нагнетательных скважинах нефтяных,газоконденсатных и газовых месторождений в Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, а именно к составам для выравнивания профиля приемистости в нагнетательных скважинах нефтяных,газоконденсатных и газовых месторождений в глубокозалегающих пластах с пластовой температурой 40 - 100 С и ограничения водопритока в нефтяные и газовые скважины. Главные цели выравнивания - увеличение охвата пласта заводнением по толщине, перераспределение объемов закачки между пластами и пропластками при одновременном воздействии на них вытесняющим агентом. Для ограничения либо полного отключения воздействия вытесняющего агента на отдельные интервалы пласта или пропластка по толщине, обработки проводят с применением временно изолирующих материалов. Пластовая температура в залежах зависит от глубины их залегания и геотемпературных особенностей соответствующего участка земной коры, известны температуры от близких к 0 С в газогидратных залежах до первых сотен градусов в глубокозалегающих пластах. Повышение температуры вызывает снижение вязкости нефти и воды и увеличение вязкости газа, а также повышает пластовое давление. С пластовой температурой связано изменение фазовых соотношений в залежах и растворимости газов в нефти и воде, солей в воде. Уменьшение пластовой температуры осложняет добычу углеводородов и приводит к потерям ценных продуктов (конденсата, вязкой нефти,парафина),поэтому разработка нефтяных месторождений (особенно парафинистых нефтей) ведтся с увеличением пластовой температуры. В связи с этим использование данного состава рассчитано на применение при температурах 40100 С. Известен состав для повышения нефтеотдачи( А.с.1654554 А 1, кл. Е 21 В 43/2, 1991),содержащий соль алюминия и воду, в качестве солей алюминия состав содержит хлорид или нитрат алюминия и дополнительно содержит карбамид. Недостаток состава - низкие прочностные характеристики неорганического геля, состоящего из частиц гидроокиси алюминия. Известен состав (2066743 С 1, кл. 6 Е 21 В 43/22, 1996) для повышения нефтеотдачи пластов,содержащий карбамид, соль алюминия и воду, и дополнительно содержит уротропин. Уротропин в данном составе используется как ингибитор коррозии и не оказывает влияния на прочностные свойства неорганического геля, состоящего из нерастворимых частиц гидроокиси алюминия. Наиболее близким заявляемому составу,является состав для повышения нефтеотдачи пластов, взятый за прототип (Патент 2174592,2001), содержащий карбамид, алюминий хлорид,водорастворимый полимер и воду, в качестве водорастворимого полимера состав содержит метилцеллюлозу при следующем соотношении компонентов, масс. карбамид - 15,0 - 25,0,алюминий хлорид - 2,0 - 5,0, метилцеллюлоза - 0,5 1,0, вода - остальное. 2 Недостатком данного гелеобразующего состава является то, что не предусмотрена возможность восстановления первичной,до обработки,приемистости обрабатываемого интервала пласта, а также при использовании состава наблюдается снижение эффекта повышения структурномеханических и реологических свойств комбинированного геля для месторождений высокопарафинистых нефтей полуостровова Мангышлак и Бузачи (более 30 месторождений высокопарафинистых нефтей), что ограничивает область применения данного состава. Характерной особенностью современной нефтедобычи является увеличение в мировой структуре сырьевых ресурсов доли трудноизвлекаемых запасов, к которым относятся, в основном, тяжелые и высоковязкие нефти с динамической вязкостью 30 мПас (или кинематической вязкостью 35 мм 2/с) и выше. Запасы таких нефтей рассматриваются в качестве основной базы развития на ближайшие годы. Разработка указанных выше месторождений связана с использованием нетрадиционных способов воздействия на нефтяные залежи,большими энергетическими затратами и необходимостью сохранения экологии окружающей среды и недр. Повышение эффективности процессов разработки месторождений с высоковязкими нефтями требует учета термодинамических и реологических характеристик нефтей, поскольку при повышении температуры пласта снижается вязкость и увеличивается подвижность нефтей,уменьшаются внутрипластовые гидродинамические сопротивления, что улучшает приток флюидов как к добывающим скважинам, так и к залежам маловязких пластовых нефтей, насыщенных парафином. Цель изобретения разработка комбинированного гелеобразующего состава для повышения нефтеотдачи пластов с пластовой температурой 40100 С,повышение фильтрационных характеристик состава при температурах ниже 40 С и снижение этих характеристик из-за возрастания вязкостных свойств состава при температурах выше 70 С, для которого наблюдается возможность восстановления первичной,до обработки,приемистости обрабатываемого интервала пласта, а также не наблюдается снижение эффекта повышения структурно-механических и реологических свойств для месторождений высокопарафинистых нефтей. Поставленная цель достигается тем, что в предлагаемом составе, включающем хлорид алюминия, карбамид, водорастворимый полимер и воду,согласно изобретению в качестве водорастворимого полимера используют карбоксиметилцеллюлозу и,дополнительно,оксиэтилированные жирные кислоты госсиполовой смолы (ОЭЖКГС), при следующем соотношении компонентов, масс. ОЭЖКГС - 0,8-1,2,карбоксиметилцеллюлоза - 0,8-1,2, карбамид - 12,020,0, алюминий хлорид - 3,0, вода - остальное. Данный состав в отличие от прототипа практически не меняющуюся в диапазоне температур от 40 до 70 С. Начиная с температуры 70 С и до 100 С, свойства предлагаемого состава к гелеобразованию превосходят аналогичные свойства состава по прототипу. Это объясняется тем, что за счет синергетического эффекта,возникающего при взаимодействии ОЭЖКГС и карбоксиметилцеллюлозы, происходит образование более стойкого и высокоэффективного геля,который устойчив к пластовым флюидам и высокой(90-100 С) температуре пласта. При температуре от 70 С и выше (до 100 С) в объеме состава образуются (в результате снижения растворимости карбоксиметилцеллюлозы и ОЭЖКГС в горячей воде) гель-частицы карбоксиметилтилцеллюлозы и одновременно с ними гель-частицы гидроокиси алюминия. В дальнейшем при достижении температуры застудневания соединения карбоксиметилцеллюлозы с ОЭЖКГС образуется гель, который (по сравнению с осадком по составупрототипу) обладает большей прочностью к сдвиговым напряжениям,что объясняется синергетическим эффектом суммарного содержания в таком геле его компонентов. При более высоких температурах (выше 100 С) этот эффект не соблюдается. Для достижения результата в составе в качестве водорастворимого полимера предлагается использовать набухший концентрированный водный раствор карбоксиметилцеллюлозы со степенью полимеризации 700-900,который смешивают с равным количеством ОЭЖКГС,добавляют 5 необходимого количества воды,затем полученную массу перемешивают до получения однородного состава, вводят все остальные компоненты, еще раз тщательно перемешивают,а непосредственно перед использованием состава добавляют расчетное количество воды до получения рабочего раствора заявленного состава и полученный раствор тщательно перемешивают. Замена метилцеллюлозы состава прототипа на карбоксиметилцеллюлозу,которая содержит дополнительные карбоксигруппы, обеспечивает возникновение синергетического эффекта за счет взаимодействия с ОЭЖКГС. Кроме того,присутствие в растворе полимера карбоксиметилцеллюлозы и ОЭЖКГС способствует созданию требуемой агрегативной устойчивости полученного состава по времени и по температуре(образуется седиментационно устойчивая коллоидная система) с необходимыми реологическими свойствами (псевдопластичность в покое и небольших скоростях сдвига до 1 с-1,дилатантность - в области скоростей сдвига от 1 с-1 до 100 с-1). Один из способов повышения эффективности действия компонентов связан с явлением синергизма, при котором смесь двух или более соединений при заданной суммарной концентрации влияет на процесс дольше или изменяет его скорость сильнее, чем каждый из компонентов смеси, взятый в отдельности, в концентрации, равной сумме концентраций смеси. Госсиполовая смола это однородная вязкотекучая масса от темно- коричневого до черного цвета. В госсиполовой смоле содержится от 52 до 64 сырых жирных кислот и их производных,остальная часть - продукты конденсации и полимеризации госсипола и его превращений. Существование госсипола в виде трех таутомерных форм - нафтил- альдегидной, или основной,нафталон-карбинольной и нафталин-лактольной образует не менее 4 внутримолекулярных циклов двух пяти-членных ОНОН (1.1) и двух шестичленных ОНОС (2,2). Вследствие этого химическое строение госсипола предопределяет его активность как синергетика. Основное понятие синергетики - определение структуры как состояния,возникающего в результате многовариантного и неоднозначного поведения таких многоэлементных структур или многофакторных сред, которые не деградируют к стандартному для замкнутых систем усреднению термодинамического типа,а развиваются вследствие открытости, притока энергии извне,нелинейности внутренних процессов, появления особых режимов с обострением и наличия более одного устойчивого состояния. Синергетическое действие госсипола обусловлено присутствием четырех гидроксильных групп в положении 6,6 и 7,7. Альдегидные группы в молекуле госсипола усиливают этот эффект. Выделенная из госсиполовой смолы жировая часть имеет темнокоричневый цвет, удельный вес - 0,981 т/м 3,кислотное число -112,8 мг КОН/г, число омыления 228,3 мг КОН/г, эфирное число - 155,43 мг КОН/г,йодное число - 1,44 г 12/100 г, температура застывания - 57 С. Основные свойства ОЭЖКГС,полученные оксиэтилированием жировой части госсиполовой смолы, приведены в таблице 1. Таблица 1 Основные свойства ОЭЖКГС Внешний вид при комнатной температуре Платность, г/см 3 при 20 С Температура застывания, С Вязкость, мПас при 20 С,при - 20 С Значение(1 в дистиллированной воде при 20 С) Температура вспышки, С Гидроксильное число, мг КОН/Г, не более Внешний вид при комнатной температуре Содержание,оксиэтильных групп золы полиэтиленгликолей, не более Биоразложение,Обоснование существенных признаков заявляемого технического решения в сопоставлении с составом прототипа проводилось путем исследования вязкостных характеристик приготовленных составов с различным содержанием включаемых ингредиентов в заданном интервале температур, определения температуры и кинетики их застудневания (гелеобразования) и прочностных свойств образуемого геля при определенной скорости сдвига. Измерение вязкости составов, для возможности сопоставления с данными прототипа, проводили таким же методом, как в прототипе вибрационным вискозиметром по известной методике (А.Н. Соловьева, А.Б. Каплун. Вибрационный метод измерения вязкости жидкостей. - М. Наука, 1970,с.119). Температуру гелеобразования составов определяли визуально - по температуре состава, при которой состав из подвижного состояния переходил в неподвижное состояние. Прочностные свойства образуемых гелей оценивались на вискозиметре Реотест-2 по величине их сдвиговой прочности, измеренной при скорости сдвига 1,5 с-1. Светло-коричневая жидкость 40 0,25 3 не менее 80 Результаты исследований, проведенных в лаборатории по вышеуказанным методикам, и на месторождениях Узень, Карамандыбас и Жетыбай,нефти которых предельно насыщены парафином, а также смолами и асфальтенами, представлены в таблице 2, из которой следует, что заявляемый состав по фильтрационным свойствам при температуре до 60 С и сдвиговой прочности геля при температуре 100 С имеет лучшие характеристики по сравнению с составом прототипа. Так, вязкость заявляемого состава при температуре ниже 60 С в 1,45-1,55 раза меньше, чем вязкость состава - прототипа, а сдвиговая прочность геля, образуемого составом при 80 С, в 1,95-2,25 раза выше сдвиговой прочности осадка,образуемого составом-прототипом. Кроме того,возможно применение состава при температурах 100 С содержание компонентов в предлагаемом составе ниже, чем в прототипе на 15-20, что обуславливает экономию реагентов данный состав обеспечивает возможность восстановления первичной,до обработки,приемистости обрабатываемого интервала пласта, а также не проявляет снижение эффекта повышения структурно-механических и реологических свойств для месторождений высокопарафинистых нефтей. Таблица 2 Сравнительная характеристика свойств заявляемого состава и прототипа. Номер примера Вязкость, МПас, при температуре, С 20 40 60 80 100 4 5 6 7 8 Состав по прототипу 1,5 2,0 2,5 гель МЦ 0,5 Карбамид 15,0 АС 3 2,0 2 МЦ 1,0 4,0 Карбамид 20,0 АС 3 3,0 3 МЦ 1,0 4,5 Карбамид 25,0 АС 3 5,0 Возможность восстановления первичной приемистости обрабатываемого интервала пласта Снижение эффекта повышения структурномеханических и реологических свойств для месторождений высокопарафинистых нефтей 1 2 3 4 Заявляемый состав 1 кмц 0,8 1,05 4 Температура Сдвиговая гелеобразован прочность при ия, С 1,5 с-1 9 10 75 ОЭЖКГС Карбамид АС 3 КМЦ ОЭЖКГС Карбамид АС 3 КМЦ Температура Сдвиговая гелеобразован прочность при ия, С 1,5 с-1 ОЭЖКГС 1,2 Карбамид 20,0 АС 3 3,0 Возможность восстановления первичной приемистости обрабатываемого интервала пласта Снижение эффекта повышения структурномеханических и реологических свойств для местррождений высокопарафинистых нефтей В результате проведенного анализа можно сделать вывод, что заявляемое техническое решение соответствует критерию изобретения существенные отличия, так как заявляемое техническое решение имеет, кроме известных существенных признаков, новые существенные признаки, что обеспечивает проявление у состава лучших по сравнению с известными техническими решениями характеристик. Использование ОЭЖКГС для обеспечения синергетического эффекта для улучшения свойств аналогичных составов ранее в литературе не описано. Предлагаемый состав безопасен при его приготовлении в производственных условиях, что позволяет с большей эффективностью использовать его для выравнивания профиля приемистости в месторождений с пластовой температурой 40 100 и ограничения водопритока в нефтяные и газовые скважины. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Состав для повышения нефтеотдачи пластов,содержащий карбамид,алюминий хлорид,водорастворимый полимер и воду, отличающийся тем,что состав содержит в качестве водорастворимого полимера карбоксиметилцеллюлозу и, дополнительно, в качестве фактора синергии оксиэтилированные жирные кислоты госсиполовой смолы, в следующем соотношении компонентов,мас. карбоксиметилцеллюлоза 0,8-1,2 оксиэтилированные жирные кислоты госсиполовой смолы - 0,8-1,2 карбамид - 12,0-20,0 алюминий хлорид - 2,0-3,0 вода - остальное.