Вязкоупругая композиция для разобщения газовой, нефтяной и водоносной частей пласта

Вязкоупругая композиция для разобщения газовой, нефтяной и водоносной частей пласта

Реферат

 

Используется в нефтедобывающей промышленности и может быть использовано при разобщении газовой и нефтяной, нефтяной и водоносной частей пласта. Сущность: вязкоупругая композиция для разобщения газовой, нефтяной и водоносной частей пласта содержит полиакриламид, хромкалиевые квасцы, полые стеклянные микросферы и воду при следующем соотношении компонентов, мас.%: полиакриламид 0,750 - 1,000; хромкалиевые квасцы 0,075 - 0,1000; полые стеклянные микросферы 10,000 - 20,000, вода - остальное. 3 табл.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано при разобщении газовой и нефтяной, нефтяной и водоносной частей пласта.

Известен состав для технологических операций эксплуатации скважин [1] Недостатком этого состава является низкая разделяющая способность в пластовых условиях.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является вязкоупругая композиция для разобщения газовой, нефтяной и водоносной частей пласта, включающая полиакриламид, хромкалиевые квасцы и воду [2] Недостатком этой композиции является невысокая разделяющая способность.

Целью изобретения является повышение разделяющей способности композиции при одновременном понижении ее плотности и повышении термостабильности.

Это достигается тем, что вязкоупругая композиция для разобщения газовой, нефтяной и водоносной частей пласта, включающая полиакриламид, хромкалиевые квасцы и воду, дополнительно содержит полые стеклянные микросферы при следующем соотношении компонентов, мас. Полиакриламид 0,750-1,000 Хромкалиевые квасцы 0,075-0,100 Полые стеклянные мик- росферы 10,000-20,000 Вода Остальное Композиция для разобщения газовой, нефтяной и водоносной частей пласта закачивается в область газонефтяного или водонефтяного контакта. Для предотвращения выдавливания (миграции) композиции из зон контактов необходимо, чтобы она характеризовалась высокими значениями динамической вязкости и предельного напряжения сдвига.

Для исключения гравитационных и седиментационных процессов между композицией и нефтью, газом или водой необходимо, чтобы состав обладал пониженной плотностью в условиях всестороннего сжатия.

Кроме того, закачанная композиция находится в пласте под воздействием высоких температур в течение длительного времени. При этом она не должна разрушаться. То есть композиция должна обладать высокой термостабильностью.

Добавление к известному составу полых стеклянных микросфер приводит к образованию композиции, которая характеризуется повышенной разделяющей способностью, т. е. имеет высокую динамическую вязкость и предельное напряжение сдвига. При этом плотность композиции снижается, а термостабильность увеличивается.

Полые стеклянные микросферы изготавливаются из алюмонатрийсиликатного стекла заводами "Стекловолокно" (г. Новгород) и "Стеклопластик" (Московская область), ТУ-6-11-367-75. Стеклянные полые микросферы имеют диаметр до 60 мкм, плотность 250-300 кг/м³, прочность при объемном сжатии 12,7-20,0 МПа. В вязкоупругом составе они не разрушаются при избыточном давлении до 50 МПа.

Предлагаемая композиция образует прочную единую композитную систему, которую условно можно представить в виде двух иерархических структур. Первая структура вода, полиакриламид и хромкалиевые квасцы, вторая структура полые стеклянные микросферы и вода.

Если каждую из этих структур подвергнуть выпариванию в сушильном шкафу в течение 30 сут, то можно получить следующий результат. Первая структура сохраняет свои первоначальные свойства до температуры 60^оС, вторая до 50^оС, далее структуры разрушаются, а предлагаемая композиция начинает разрушаться при температуре более 90^оС. Такое увеличение термостабильности композиции можно объяснить строением полученной композиции. Поэтому при выпаривании сначала испаряется вода из второй структуры, преодолевая сопротивление первой. При этом физические и структурно-механические свойства состава практически не изменяются. Полые стеклянные микросферы, обладая низкой плотностью, снижают плотность композиции.

Вязкоупругую композицию готовят следующим образом.

Смешивают полиакриламид с водой. В водный раствор полиакриламида при постоянном перемешивании вводят полые стеклянные микросферы. Затем в эту смесь вводят водный раствор хромкалиевых квасцов (KCr(SO₄)₃ x 12H₂O). Тщательно перемешивают до получения однородной композиции.

Для сравнения свойств предлагаемого изобретения с прототипом были приготовлены следующие композиции: 1. Полиакриламид 0,750 Хромкалиевые квасцы 0,075 Полые стеклянные мик- росферы 20,000 Вода 79,175 2. Полиакриламид 0,850 Хромкалиевые квасцы 0,085 Полые стеклянные мик- росферы 15,000 Вода 84,065 3. Полиакриламид 1,000 Хромкалиевые квасцы 0,100 Полые стеклянные мик- росферы 10,000 Вода 88,900 4. Состав по прототипу: Полиакриламид 1,507 Хромкалиевые квасцы 0,077 Вода 98,416 Динамическую вязкость и предельное напряжение сдвига определяли по кривым течения, полученным при движении составов по капиллярной трубке длиной 2,37 м и диаметром 5,92 мм.

Значения предельного напряжения сдвига и динамической вязкости для предлагаемой композиции и состава по прототипу представлены в табл.1.

Исследования термостабильности осуществлялись следующим образом. В пяти сушильных шкафах создавали постоянную температуру соответственно 60, 70, 80, 90 и 100^оС. В каждый шкаф помещали 4 образца вышеперечисленных составов объемом по 200 см³ и наблюдали в течение 30 сут.

В табл.2 приведены значения термостабильности для предлагаемой композиции и состава по прототипу.

Исследования по определению плотности проводили в "бомбе PVT" с созданием избыточного давления 1, 5, 10 МПа гидравлическим прессом. Плотность составов определяли по изменению их объемов в "бомбе PVT".

Плотность при нормальных условиях (0 МПа) определяли пикнометром.

В табл.3 приведены значения плотности составов.

Исходя из результатов, приведенных в табл.1, 2 и 3, можно сделать вывод о том, что добавление к известному составу полых стеклянных микросфер приводит к образованию композиции с повышенной термостабильностью, вязкостью, предельным напряжением сдвига. При этом плотность состава при нормальных условиях ниже, чем у прототипа. Но что особенно важно для разобщения газовой, нефтяной и водоносной частей пласта, плотность композиции ниже плотности прототипа в пластовых условиях.

Формула изобретения

Вязкоупругая композиция для разобщения газовой, нефтяной и водоносной частей пласта, включающая полиакриламид, хромкалиевые квасцы и воду, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит полые стеклянные микросферы при следующем соотношении компонентов, мас.

Полиакриламид 0,750 1,000 Хромкалиевые квасцы 0,075 0,100 Полые стеклянные микросферы 10,000 20,000 Вода Остальное

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2