Гелеутворюючий склад, Банк патентів
Винахід відноситься до нафтогазовидобувної промисловості і може застосовуватися для обмеження водопритоку в нафтові та газові свердловини та прориву газу в нафтові свердловини. Технічний результат - розширення температурного інтервалу застосування гелеутворюючого складу, регульований час гелеутворення в температурному інтервалі 40-80°C, високий ефект ізоляції, зниження кислотності гелеутворюючого складу. Гелеутворюючий склад включає, мас.%: кристалічний цеоліт NaX 9-22; гідроксохлористий алюміній інше. 1 табл.
Винахід відноситься до нафтогазовидобувної промисловості і може застосовуватися для обмеження водопритоку в нафтові та газові свердловини та прориву газу в нафтові свердловини.
Відомі гелеутворюючі композиції для регулювання проникності високотемпературних пластів на основі солі алюмінію, карбаміду та води (пат. Україна №1654554, МПК 7 E21B 43/22, опубл. 07.06.91; пат. Україна №2120542, МПК 7 20.10.98). Гель, що утворюється, є нестійким внаслідок синьорезису при підвищених пластових температурах. Синерезис, що супроводжується рекристалізації гелю гідроксиду алюмінію, посилюється під дією зсувних навантажень.
Відомий гелеутворюючий склад на основі цеолітвмісного компонента, виготовленого за ТУ 38.1011366-94, і соляної кислоти (Овсюков А.В. та ін. Дослідження гелеутворюючої композиції на основі цеолітвмісного компонента. Нафтопромислова справа, №11, 1996,2. Недоліком відомого технічного рішення є короткочасність ефекту водоізоляції, обумовлена низькою концентрацією цеоліту і, як наслідок, низькою міцністю гелю, що утворюється, з подальшим його розмиванням в пласті. Збільшення концентрації цеоліту призводить до різкого скорочення часугелеутворення, що є неприпустимим під час проведення ремонтно-ізоляційних робіт (РІР).
Цеоліт за прототипом містить у своєму складі оксиди кремнію, натрію, алюмінію у певному співвідношенні: NaAlSiO4(2…3)H2O, випускається за ТУ 381011366-94.
Недоліком зазначеного складу є вузька область його застосування, обмежена помірними пластовими температурами (20-30°C) та теригенним типом колектора, що обумовлено високою швидкістю гелеутворення у високотемпературних пластах, не прийнятною для проведення технологій РІР, та високою кислотністю складу (pH менше 1 од. .). Відповідно, виникає проблема застосування ізолюючого гелеутворюючого складу при високих пластових температурах та в карбонатних колекторах.
Завданням винаходу є розширення температурного інтервалу застосування гелеутворюючого складу та зниження його кислотності.
Зазначена задача вирішується тим, що гелеутворюючий склад, що включає алюмосилікат цеоліт і ініціатор гелеутворення на основі сполуки алюмінію, відрізняється тим, що як алюмосилікат містить цеоліт кристалічний NaX, a як ініціатор гелеутворення - гідроксохлористий алюміній при наступному співвідношенні компонент.
У запропонованому складі як гелеутворюючий реагент-алюмосилікат використовується цеоліт кристалічний NaX - дрібнодисперсний порошок білого кольору, що виробляється ТОВ «Салаватський каталізаторний завод» за СТО 05766575-002-2009. Хімічний складкристалічного цеоліту NaX (Na2O·Al2O3·2,45SiO2·6,0H2O) представлений наступним співвідношенням компонентів, мас.%:
Основна відмінність пропонованого цеоліту кристалічного NaX від NaA (прототипу) полягає у високому вмісті оксиду кремнію і лугу. При отриманні цеоліту кристалічного NaX мольне відношення SiO2:Al2O3 в гідрогелі перед кристалізацією становить 2,4-4,0, при отриманні цеоліту NaA - 1,7-1,9. Мольне співвідношення Na2O:Al2O3 відповідно становить 2,7-5,2 та 2,3-2,5. Кількісна відмінність складів цеолітів NaX і NaA обумовлює їхню різну структуру і, отже, різна поведінка в процесі гелеутворення в кислому середовищі.
Цеоліт кристалічний NaX має підвищену стійкість до кислот, на відміну від цеоліту NaA, тому його розчинення в кислотоутворюючому реагенті з подальшим виділенням кремнієвої кислоти і гелеутворенням, за прийнятний для проведення РІР час, відбувається при підвищених температурах. Зниженню кислотності пропонованого складу порівняно з відомим сприяє збільшення кількості лужного реагенту - цеоліту кристалічного NaX та заміна соляної кислоти гідроксохлористим алюмінієм.
У лабораторних умовах гелеутворюючі склади готували змішуванням цеоліту кристалічного NaX і гідроксохлористого алюмінію щільністю 1,200 г/см 3 і концентрацією хлористого алюмінію, що дорівнює 250 г/л, у певних співвідношеннях при кімнатній температурі. Дрібнодисперсну суспензію, що утворилася, термостатували при температурах 40-80°C. Час гелеутворення визначали втратою плинності вихідного розчину. Результати лабораторних досліджень властивостей складівзведені до таблиці.
Лабораторні дослідження показали (таблиця), що зі збільшенням кількості цеоліту кристалічного NaX та температури час гелеутворення скорочується. Пропонований інтервал концентрацій цеоліту кристалічного NaX 9-22 мас.% обумовлений оптимальними часом гелеутворення та властивостями міцності неорганічного гелю. При концентраціях цеоліту кристалічного NaX менше 9 мас.% знижується міцність гелю, що утворюється, а більше 22 мас.% - скорочується час гелеутворення, що не задовольняє вимогам, що пред'являються до тампонажних складів для проведення РІР в нафтових і газових свердловинах.
У таблиці для порівняння наведено дані за часом гелеутворення відомого складу на основі цеоліту NaA з додаванням хлористого алюмінію та соляної кислоти (прототип). Видно, що при температурі 40°C (нижня межа досліджуваного інтервалу температур) час гелеутворення зазначеного складу становить лише 30 хвилин, що неприйнятно для проведення РІР.
Оцінку закупорюючої здатності пропонованого гелеутворюючого складу проводили на природних кернах. Спочатку визначали початкову проникність керна моделлю пластової води мінералізацією 15 г/л (KCl), потім у зворотному напрямку фільтрували гелеутворюючий склад в об'ємі одного об'єму пір і витримували при заданій температурі в статичних умовах протягом 12 годин для гелеутворення. Після цього визначали проникність керна по воді у початковому напрямку, моделюючи депресію на пласт. Витрата технологічних рідин на всіх етапах фільтраціїпідтримували незмінним.
Ефект ізоляції Е розраховували так:
де K1, К2 - проникність моделі пористого середовища по воді до та після фільтрації гелеутворюючого складу.
Для оцінки закупорюючої здатності пропонованого складу були обрані склади за прикладами 1 і 18 (див. таблицю) відповідно з верхньою та нижньою концентраційною межею цеоліту кристалічного NaX в гелеутворювальному складі.
Приклад 1. Екстрагований та висушений керн насичували моделлю пластової води, визначали його початкову проникність водою (К1=0,047 мкм 2 ). Після цього у зворотному напрямку фільтрували гелеутворюючий склад, що містить 22 г цеоліту кристалічного NaX в 65 мл гідроксохлористого алюмінію (див. таблицю, приклад 1), керн термостатували при температурі 40°C протягом 12 год і після визначали його кінцеву проникність (К2= 0,00041 мкм 2) закачуванням води в початковому напрямку. Розраховували ефект ізоляції. Цей показник становив 99,1%.
Приклад 18. Аналогічний прикладу 1 відрізняється складом гелеутворюючої композиції (9 г цеоліту кристалічного NaX розчинили в 76 мл гідроксохлористого алюмінію) і температурою, при якій термостатували керн з гелеутворюючим складом: 80°С. Ефект ізоляції у цьому прикладі становив 94,7%.
Таким чином, розширений щодо прототипу температурний інтервал застосування гелеутворюючого складу та знижена його кислотність. Пропонований склад вигідно відрізняється від відомого регульованим часом гелеутворення (1,0-8,5 год) у температурному інтервалі 40-80°C та високим ефектом ізоляції (99,1% та 94,7%). Пропонований склад простий у приготуванні та не вимагає спеціальної техніки при використанні у промислових умовах.