Спосіб вибору гелеутворюючих складів для підвищення нафтовіддачі пластів

Спосіб відноситься до нафтової промисловості, зокрема до використання гелеутворювальних складів на основі поліакриламіду ПАА і зшивача в різних методах підвищення нафтовіддачі пластів: обмеження водопритоку добувних свердловин, регулювання охоплення пласта і профілю прийомистості нагнітальних свердловин, селективної доза нафти. Технічним результатом є підвищення ефективності технології на пласт зшитими полімерними системами. У способі вибору гелеутворюючих складів на основі ПАА і зшивача, що включає визначення часу гелеутворення системи в залежності від зміни молекулярної маси і ступеня гідролізу ПАА, концентрацій ПАА і зшивача, для аналізованого складу додатково визначають константу швидкості гелеутворення, що здається, за розрахунковою формулою. Причому час гелеутворення системи визначають залежно від додаткової зміни температури гелеутворення, водосольового складу розчинника, водневого показника середовища та інтенсивності впливу гідродинамічними полями шляхом проведення варіантних розрахунків кінетичних параметрів з використанням наведеної математичної моделі. 1 з.п. ф-ли, 2 табл., 1 іл.

Винахід відноситься до нафтової промисловості, зокрема до використання гелеутворювальних складів на основі поліакриламіду (ПАА) і зшивача в різних методах підвищення нафтовіддачі пластів (обмеження водопритоку в добувних свердловинах, регулювання охоплення пласта та профілю прийомистості нагнітальних свердловин, селектив методи видобутку нафти та ін.).

Велика кількість завдань, що вирішуються із застосуванням гелеутворюючих складів на основі поліакриламіду та зшивачів, а такожрізноманіття умов їх застосування в кожному конкретному випадку потребує вирішення питань обґрунтованого вибору реагентів для створення оптимальних технологій із застосуванням.

Так, у роботі (Seright, R.S. and J. Liang, "A survey of field applications of gel treatments for water shutoff, SPE 26991, April 1994) зазначається, що з використанні гелеобразующих складів необхідно враховувати такі специфічні проблеми, як склад пластових флюї і хімічну сумісність з ними реагентів, що застосовуються, температуру і пластовий тиск.

Крім того, застосовуване обладнання (особливо насосні агрегати) повинно бути придатним для в'язкостей, тисків і витрат складів, що перекачуються без зміни їх властивостей. Важливо також правильно вибирати відповідні свердловини, враховувати літологію, наявність природних тріщин, бар'єрів або наявність гідродинамічно зв'язаних водоносних зон.

Однак, всі ці підходи мають більш рекомендаційний характер і не мають методологічної основи для їх реалізації на практиці.

Найбільш близьким до заявляється є спосіб приготування гелеутворюючого складу для розробки нафтових родовищ (SU 1735574 А1, кл. Е 21 43/22, 43/32, 33/138, 1992), де в якості поліакриламідних полімерів застосовували ПА ) від 10 млн. до 15 млн. і ступенем гідролізу (г) від 5 до 24%, а як зшивач - хромовмісні речовини (ХСВ), наприклад, хромкалієві галун - відходи хромонатрієвих галунів, біхромати калію. Причому кожної комбінації гелеобразующих складів після їх приготування визначали при кімнатної температурі характером зміни у часі реологічних властивостей системи початок часу гелеобразования г.

На підставі цих даних для практичного застосування відбирали такігелеутворюючі склади, час гелеутворення яких було більше часу закачування (3) у свердловину необхідного обсягу гелеутворюючого складу.

При цьому час закачування обраного гелеутворюючого складу розраховували за формулою: 3= 24V/Q (1), де V - обсяг зони пласта, що підлягає обробці гелеутворюючим складом, м 3 ; Q - приймальність оброблюваної зони пласта, м 3 /сут.

Недоліки такого способу підбору і приготування гелеутворюючих складів полягають у тому, що в даному способі не враховується вплив на час гелеутворення інших факторів, що істотно впливають на міцнісні (структурно-механічні) властивості утвореного зшитого полімерного гелю.

Відомі експериментальні дослідження (Кабо В. Я., Румянцева Є.А., Масленников В.А. Процеси гелеутворення в полімерних системах. Праці наукової конференції, Саратов, 1985, с. 22-23), де на прикладі зразків поліакриламідів, що випускаються промисловістю з М від 1 млн. до 15 млн. та ступенем гідролізу г від 1 до 30%, встановлено, що вплив зміни молекулярної маси ПАА у вивченому діапазоні значень М не призводить до помітних змін як значення часу гелеутворення, так і критичної концентрації гелеутворення, т .е. варіювання даною молекулярною характеристикою поліакриламіду як параметр управління кінетикою гелеутворення малоефективно. У той же час, як показали дані дослідження, зміни в молекулі поліакриламіду вмісту карбоксильних груп (ступеня гідролізу г) від 1 до 4% дозволяє змінювати час гелеутворення системи приблизно в 15 разів.

Однак, регулювання лише однієї даної молекулярної характеристики поліакриламіду для прогнозної оцінки технологічних властивостей тієї чи іншої системи гелеутворення також недостатньо, т.к. на кінетикугелеутворення системи та її фільтраційні характеристики, крім зазначених вище молекулярних характеристик ПАА (М і г), помітно впливають такі параметри як: концентрація, тип і концентрація обраного зшивача, температура зшивки, гідродинамічний вплив на різних стадіях гелеутворення системи (градієнт швидкості зсуву), якість застосовуваного розчинника, а саме, водневий показник та мінералізація води.

Мета цього винаходу - підвищення ефективності технології впливу на пласт зшитими полімерними системами шляхом удосконалення способу вибору гелеутворювальних складів на основі поліакриламіду та зшивачів.

Поставлена мета досягається тим, що в запропонованому способі вибору гелеутворювальних складів на основі поліакриламіду і зшивача, що включає визначення часу гелеутворення системи в залежності від зміни молекулярної маси і ступеня гідролізу поліакриламіду, концентрацій поліакриламіду і зшивача, додатково визначають константу, що здається, швидкості гелеобразования. У табл.1 в узагальненому вигляді наведено позначення, найменування та спосіб визначення параметрів, що є визначальними у запропонованому способі вибору оптимального гелеутворюючого складу на основі поліакриламіду та зшивача.

Перелічені у табл. 1 параметри пов'язані між собою співвідношенням: -1 г =k(Cp-C crit p) (2) У разі використання широко застосовуваних складів на основі водно-сольових розчинів поліакриламіду (сополімерів акриламіду з акриловою кислотою) і реагентів-зшивачів (солів тривалентного хрому ), потрібно враховувати роль молекулярних характеристик полімеру, вид солі тривалентного хрому, склад водно-сольового розчинника, температуру, рН середовища, концентрації полімеру та зшивача, інтенсивність впливугідродинамічні поля.

Як приклад розглядається модель, що описує поведінку системи поліакриламід (сополімер акриламіду) - хромокалієві галун - мінералізована вода. Модель, що описує залежність кінетичних характеристик цієї системи від параметрів співвідношення (3), має вигляд k = 510 -6 sA 0,44 1,11 гM 0,81 > і г відповідно до (2) і (4) має вигляд: У табл. 2 представлені дані порівняння результатів розрахунку з експериментально виміряними величинами кінетичних параметрів. Кореляційний аналіз співвідношення розрахованих та експериментально виміряних величин показує, що коефіцієнт кореляції між цими величинами становить R=0,92, що вказує на адекватність моделі розрахунку кінетичних параметрів (4) та (5).

Кінетичні параметри інших систем – поліакриламід – зшивач описуються аналогічними співвідношеннями. Тип зшивача (ацетат хрому, нітрат хрому та ін) впливає на величини коефіцієнтів співвідношень (4) і (5).

Облік впливу руху рідини в пористому середовищі на кінетичні параметри здійснюється через зв'язок величини зі швидкістю зсуву. Де V - лінійна швидкість фільтрації, К - проникність породи, m - пористість породи, a - коефіцієнт "форми".

де k()- здається константа швидкості гелеутворення при впливі зсувним полем, k0 - здається константа швидкості гелеутворення без зсувного впливу, ti - час впливу на систему при швидкості впливу i, > - характеристична деформація,безрозмірна величина, яка залежить від типу зшивача. Для хромокалієвих галунів = 103. На кресленні представлені дані порівняно розрахованих та експериментально виміряних параметрів, які вказують на хорошу відповідність цих величин.

Таким чином, наведена сукупність моделей, адекватно описують кінетичні характеристики полімерних систем, що зшиваються на основі поліакриламіду і зшивача - солей тривалентного хрому, дозволяє шляхом розрахунку підібрати оптимальний склад композиції зшитої полімерної системи - УПС, що задовольняє одному з основних технологічних вимог: г> зак, де зак- час закачування композиції в пласт.

1. Спосіб вибору гелеутворювальних складів на основі поліакриламіду і зшивача, що включає визначення часу гелеутворення системи в залежності від зміни молекулярної маси і ступеня гідролізу поліакриламіду, концентрацій поліакриламіду і зшивача, який відрізняється тим, що для аналізованого складу додатково визначають уявну константу швидкості геле 2> де г - час гелеутворення; Ср, Ср crit - концентрація та критична концентрація поліакриламіду.

2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що час гелеутворення системи визначають залежно від зміни додатково температури гелеутворення, водосольового складу розчинника, водневого показника середовища та інтенсивності впливу гідродинамічних полів шляхом проведення варіантних розрахунків кінетичних параметрів з використанням математичної моделі виду де М - молекулярна маса поліакриламіду; г - ступінь гідролізу - вміст гідроксильних груп поліакриламіду; Ср - концентрація поліакриламіду; Сш - концентрація зшивача; Т – температура гелеутворення; - градієнтшвидкості зсуву; рН - водневий показник; Cs - мінералізація розчинника.