RU2006572C1

RU2006572C1 - Compound for driving oil

Info

Publication number: RU2006572C1
Authority: RU
Inventors: Р.Х. Алмаев; Л.В. Базекина; И.Т. Фархиева; Е.Н. Сафонов; О.С. Кашапов
Original assignee: Научно-исследовательский институт "Нефтеотдача"
Priority date: 1991-07-04
Filing date: 1991-07-04
Publication date: 1994-01-30

Abstract

FIELD: oil industry. SUBSTANCE: there is well-known compound prepared on the basis of water solution of polymer of acrylamide including nonionic surface-active substance for improvement of rheological characteristics of the compound. Nonionic substance included in compound is water-soluble neonol АФ₉-12 or its commercial form and oil-soluble neonol АФ₉-6 taken in the following proportion ( mass/per cent): polyacrylamide - 0.03-0.2; water-soluble neonol АФ₃-12 or its commercial form in terms of neonol - 0.05-5.0; soluble neonol АФ₉-6 -0.05-5.0; water - 89.80-99.87. Stabilized compounds posses high rheological characteristics during filtration. Oil-soluble neonol favorably influences oil driving due to formation of stable dispersions and improvement of solubilization on interface of phases water-oil-rock. EFFECT: enhanced operating reliability. 2 tbl

Description

Изобретение относится к нефтяной промышленности, в частности к составам для вытеснения нефти на основе полимеров акриламида. The invention relates to the oil industry, in particular to compositions for the displacement of oil based on acrylamide polymers.

Важнейшим условием успешного применения полимеров, определяющим его экономическую целесообразность, является высокая стойкость полимера во время приготовления из него раствора и закачки в нефтяные пласты. Высокая чувствительность водных растворов полимеров акриламида к окислительной деструкции оказывает на них разрушающее влияние при контакте с нефтепромысловым оборудованием, ухудшая их стойкость и качество при заводнении. The most important condition for the successful use of polymers, which determines its economic feasibility, is the high resistance of the polymer during the preparation of a solution from it and injection into oil reservoirs. The high sensitivity of aqueous solutions of acrylamide polymers to oxidative degradation has a destructive effect on them when in contact with oilfield equipment, impairing their durability and quality during flooding.

Известен состав на основе водного раствора полиакриламида (ПАА), стабилизированный неорганическими соединениями (щелочами, рН раствора 10-10,5) (Полищук А. М. Влияние ионов железа на вязкость раствора полиакриламида. Нефтяное хозяйство. - 1979, N 5, с. 42). Known composition based on an aqueous solution of polyacrylamide (PAA), stabilized with inorganic compounds (alkalis, solution pH 10-10.5) (Polishchuk A. M. Influence of iron ions on the viscosity of a solution of polyacrylamide. Oil industry. - 1979, N 5, p. 42).

Недостатком известного состава является низкая эффективность. Кроме того, выпадающие в виде осадка гидроокиси железа могут отлагаться на фильтрующих поверхностях нагнетательных скважин, что приводит к их закупориванию и падению приемистости. Для удаления выпадающих в осадок гидроокисей требуется дополнительная установка фильтрующих систем. A disadvantage of the known composition is low efficiency. In addition, iron hydroxide precipitated in the form of a precipitate can be deposited on the filtering surfaces of injection wells, which leads to their clogging and a drop in injectivity. To remove precipitated hydroxides, additional installation of filtering systems is required.

Известен состав на основе водного раствора полиакриламида, стабилизированный водорастворимыми солями щелочных и щелочноземельных металлов при рН раствора 6-9 (А. св. СССР N 933673, кл. С 08 К 3/10, 1980). Недостатком известного состава является низкая эффективность. A known composition based on an aqueous solution of polyacrylamide, stabilized with water-soluble salts of alkali and alkaline earth metals at a pH of 6–9 (A. St. USSR N 933673, class C 08 K 3/10, 1980). A disadvantage of the known composition is low efficiency.

Известен состав на основе водных растворов полиакриламида, стабилизированный против окислительной деструкции введением в раствор органических веществ. В качестве органических веществ используют цианамид, гуанидин, мочевину или их смеси (Патент США N 3622533, кл. С 08 L 29/00, 1971). Известен состав, стабилизированный против окислительной деструкции введением в растворы ПАА органического вещества глиоксаль. (Патент США N 3953342, кл. Е 21 В 43/20, 1976). Недостатком известных составов является относительно низкая эффективность стабилизации. Кроме того, вещества, используемые в этих составах, либо изменяют структуру и свойства полиакриламида, оказывая неблагоприятное влияние на свойства его растворов, либо нетехнологичны в применении. A known composition based on aqueous solutions of polyacrylamide, stabilized against oxidative degradation by the introduction of organic substances into the solution. As organic substances, cyanamide, guanidine, urea, or mixtures thereof are used (US Patent No. 3622533, class C 08 L 29/00, 1971). A known composition stabilized against oxidative degradation by the introduction of glyoxal organic substance into PAA solutions. (U.S. Patent No. 3,953,342, CL E 21 B 43/20, 1976). A disadvantage of the known compositions is the relatively low stabilization efficiency. In addition, the substances used in these compositions either change the structure and properties of polyacrylamide, adversely affecting the properties of its solutions, or are not technologically advanced in use.

Известен состав, стабилизированный против окислительной деструкции полиакриламида введением в раствор неионогенного поверхностно-активного вещества (А. с. СССР N 960206, кл. С 08 L 33/26, 1980). A known composition is stabilized against oxidative degradation of polyacrylamide by introducing a nonionic surfactant into the solution (A. s. USSR N 960206, class C 08 L 33/26, 1980).

Недостатком известного состава является относительно низкая эффективность стабилизации против окислительной деструкции (в особенности в присутствии ионов железа), а также невысокие реологические свойства. A disadvantage of the known composition is the relatively low stabilization efficiency against oxidative degradation (especially in the presence of iron ions), as well as low rheological properties.

Предлагаются различные составы, содержащие также полиакриламид в сочетании с неионогенными поверхностно-активными веществами с такими добавками, стабилизирующими указанный состав против окислительной деструкции, как, например, кубовый остаток производства бутиловых спиртов (А. с. СССР N 1572091, кл. Е 21 В 43/22, 1988) или щелочь (А. с. СССР N 1487551, кл. Е 21 В 43/22, 1987). Various compositions are also proposed that also contain polyacrylamide in combination with nonionic surfactants with additives that stabilize the composition against oxidative degradation, such as, for example, bottoms from the production of butyl alcohols (A. S. USSR N 1572091, class E 21 B 43 / 22, 1988) or alkali (A. s. USSR N 1487551, class E 21 B 43/22, 1987).

Однако указанные составы имеют ограниченное применение из-за ухудшения вязкостных свойств в минерализованных водах, вызванного выпадением осадков гидроокисей или "высаливанием" полимера из раствора в результате взаимодействия добавляемых реагентов с солями щелочноземельных металлов. However, these compositions are of limited use due to the deterioration of the viscous properties in mineralized waters, caused by precipitation of hydroxides or "salting out" of the polymer from the solution as a result of the interaction of the added reagents with alkaline earth metal salts.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является состав, содержащий вещество НПАВ для улучшения реологических свойств состава. The closest in technical essence and the achieved result to the proposed is a composition containing a substance nonionic surfactants to improve the rheological properties of the composition.

Недостатком известного состава является относительно невысокая эффективность из-за недостаточной стабилизации и низких реологических свойств. A disadvantage of the known composition is the relatively low efficiency due to insufficient stabilization and low rheological properties.

Цель изобретения - повышение эффективности состава за счет улучшения стабилизации и реологических свойств. The purpose of the invention is to increase the efficiency of the composition by improving stabilization and rheological properties.

Поставленная цель достигается тем, что состав на основе водного раствора ПАА содержит в качестве неионогенного поверхностно-активного вещества водорастворимый неонол или его товарную форму и маслорастворимый неонол - при следующем соотношении компонентов, мас. % : Полиакриламид 0,03-0,2
Водорастворимый
неонол или его товарная
форма в пересчете на неонол 0,05-5,0
Маслорастворимый неонол 0,05-5,0 Вода 89,80-99,87
Выпускаемый отечественной промышленностью НПАВ - оксиэтилированный алкилфенол неонол АФ₉-12 по ТУ 38-103625-87 плохо растворим в водах различной минерализации из-за высокой температуры застывания (Т_заст= 20^оС) и высокой вязкости. Для улучшения технических данных неонола АФ₉-12 разработаны его различные товарные формы, например, товарная форма АФ₉-12 СНО-3 по ТУ 39-57 94688-001-88, которая имеет температуру застывания - 30^оС и растворима в водах любой минерализации и применима, таким образом, в любых климатических условиях.This goal is achieved in that the composition based on an aqueous solution of PAA contains, as a nonionic surfactant, water-soluble neonol or its marketable form and oil-soluble neonol, in the following ratio of components, wt. %: Polyacrylamide 0.03-0.2
Water soluble
neonol or its commodity
form in terms of neonol 0.05-5.0
Oil-soluble neonol 0.05-5.0 Water 89.80-99.87
Manufactured home industry nonionic surfactant - oxyethylated alkylphenol neonol AF ₉ -12 TU 38-103625-87 poorly soluble in waters of varying salinity of the high pour point _(Saver T = 20 ° ^C) and high viscosity. To improve the technical data neonol AF ₉ -12 developed its various product forms, such as commodity form ₉ -12 AF-CHO 39-57 3 TU 94688-001-88 which has a pour point of - 30 ^{° C} and is soluble in water either mineralization and is thus applicable in any climatic conditions.

В качестве маслорастворимого НПАВ применяют оксиэтилированный алкилфенол с числом этоксигрупп не более 8, типа неонол АФ₉-6.As the oil-soluble ethoxylated alkylphenol nonionic surfactant is used with the number of ethoxy groups is not more than 8, such as ₉ neonol AF -6.

Положительный эффект достигается за счет устранения отрицательного действия сероводорода и железа, которые усиливают окислительную деструкцию полимерного раствора и за счет улучшения его реологических свойств, что обеспечивается образованием защитного адсорбционного слоя из молекул НПАВ на макромолекуле полимера. A positive effect is achieved by eliminating the negative effects of hydrogen sulfide and iron, which enhance the oxidative degradation of the polymer solution and by improving its rheological properties, which is ensured by the formation of a protective adsorption layer of nonionic surfactant molecules on the polymer macromolecule.

При смешении ПАА с НПАВ происходит фиксация молекул НПАВ карбоксильными группами полимера за счет образования водородных связей. Склонность к адсорбции оксиэтилированных алкилфенолов растет с уменьшением длины оксиэтилированной части молекул из-за стерического фактора, поэтому маслорастворимый алкилфенол неонол АФ-6 с меньшим числом оксиэтильных групп обладает лучшей сорбируемостью на поверхности полимера по сравнению с неонолоном АФ-12. При этом молекулы АФ-6 образуют плотный адсорбционный слой на поверхности полимера, который служит защитой как от компонентов агрессивной среды, так и от механической деструкции макромолекул. When PAA is mixed with nonionic surfactants, the nonionic surfactant molecules are fixed by the carboxyl groups of the polymer due to the formation of hydrogen bonds. The tendency to adsorption of ethoxylated alkyl phenols increases with a decrease in the length of the ethoxylated portion of the molecules due to the steric factor; therefore, the oil-soluble alkyl phenol neon AF-6 with a smaller number of hydroxyethyl groups has better adsorption on the polymer surface compared to neonolon AF-12. In this case, AF-6 molecules form a dense adsorption layer on the surface of the polymer, which serves as protection both from components of an aggressive environment and from the mechanical destruction of macromolecules.

Содержание солей в пластовых минерализованных водах может быть до 240 г/л. The salt content in mineralized formation waters can be up to 240 g / l.

Эффективность стабилизации водных растворов ПАА определялась экспериментально по изменению величины скрин-фактора во времени при равновесной концентрации кислорода. Скрин-фактор водорастворимых полимеров является легко определяемым и наиболее чувствительным параметром, характеризующим вязкостные и вязкоупругие (реологические) свойства полимерных растворов. The stabilization efficiency of PAA aqueous solutions was determined experimentally by changing the screen factor over time at an equilibrium oxygen concentration. The screen factor of water-soluble polymers is an easily identifiable and most sensitive parameter characterizing the viscous and viscoelastic (rheological) properties of polymer solutions.

По значениям скрин-фактора исходных и стабилизированных растворов, выдержанных при определенной температуре и времени, рассчитывают коэффициент стойкости исследуемых составов к окислительной деструкции:
К_с=

, где К_с - константа стойкости исследуемого полимерного раствора;
С_фо - скрин-фактор исходного раствора;
С_ф - скрин-фактор раствора после стабилизации.The values of the screen factor of the initial and stabilized solutions, aged at a certain temperature and time, calculate the coefficient of resistance of the studied compounds to oxidative degradation:
K _c =

where K _c is the stability constant of the investigated polymer solution;
With _ph - screen factor of the initial solution;
With _f - screen factor of the solution after stabilization.

Данные вязкостных свойств исследуемых составов и по прототипу приведены в табл. 1, из которой видно, что предлагаемый состав превосходит прототип по эффективности стабилизации и реологическим свойствам при следующем соотношении компонентов, мас. % : Полимер акриламида 0,03-0,2
Водорастворимый
неонол или его товарная
форма в пересчете на неонол 0,05-5,0
Маслорастворимый неонол 0,05-5,0 Вода 89,80-99,87
При содержании компонентов ниже нижних граничных значений падает стойкость составов, а использование составов с более высоким содержанием компонентов экономически нецелесообразно.Data viscous properties of the investigated compounds and the prototype are given in table. 1, which shows that the proposed composition is superior to the prototype in terms of stabilization efficiency and rheological properties in the following ratio of components, wt. %: Acrylamide polymer 0.03-0.2
Water soluble
neonol or its commodity
form in terms of neonol 0.05-5.0
Oil-soluble neonol 0.05-5.0 Water 89.80-99.87
When the content of the components is lower than the lower boundary values, the resistance of the compositions decreases, and the use of compositions with a higher content of components is not economically feasible.

П р и м е р 1. Навеску полимера 0,15 г и АФ-12 (товарная форма) 0,25 г взвешивают на аналитических весах с точностью +0,0002 г и растворяют в 500 мл воды (Н₂S= 5 мг/л, Fe⁺²= 10 мг/л) (ПАА= 0,03 мас. % , АФ-12= 0,05% ). Полученный раствор отфильтровывают через фильтр Шотта для удаления механических примесей и нерастворившихся частиц. Отбирают 80 мл раствора на анализ, определяют С_фо= 36,4. Оставшийся объем раствора помещают в коническую колбу со шлифом, закрывают стеклянной пробкой и помещают в воздушный термостат, где хранят при 24^оС в течение 28 ч. Определяют С_ф= 6,2. Вычисляют константу стойкости К_с= 0,17 (опыт 2, табл. 1).PRI me R 1. A sample of the polymer of 0.15 g and AF-12 (commodity form) 0.25 g is weighed on an analytical balance with an accuracy of +0,0002 g and dissolved in 500 ml of water (H ₂ S = 5 mg / l, Fe ⁺² = 10 mg / l) (PAA = 0.03 wt.%, AF-12 = 0.05%). The resulting solution is filtered through a Schott filter to remove solids and insoluble particles. Select 80 ml of the solution for analysis, determine C _ph = 36.4. The remaining volume of the solution was placed in a conical flask with ground joint, is closed with a glass stopper and placed in an air thermostat, which were stored at 24 ^{° C} for 28 h. Define C _f = 6.2. The resistance constant K _c = 0.17 is calculated (experiment 2, table. 1).

П р и м е р 2. Навеску полимера 0,3 г, АФ-12 0,6 г и АФ-6 0,9 г растворяют в 500 мл растворителя (ПАА = 0,06 мас. % , АФ-12= = 0,12 мас. % , АФ-6 = 0,18 мас. % ). PRI me R 2. A portion of the polymer 0.3 g, AF-12 0.6 g and AF-6 0.9 g are dissolved in 500 ml of solvent (PAA = 0.06 wt.%, AF-12 = = 0.12 wt.%, AF-6 = 0.18 wt.%).

Определяют скрин-фактор раствора до хранения С_фо= 52,8 и после хранения в течение 28 ч, С_ф= 46,3. Константа стойкости равна 0,88 (опыт 11, табл. 1).The screen factor of the solution is determined before storage With _ph = 52.8 and after storage for 28 hours, With _f = 46.3. The resistance constant is 0.88 (experiment 11, table. 1).

Эффективность предлагаемых стабилизированных составов показана также в процессе фильтрации через водонасыщенные керны. Данные фильтрационных опытов представлены в табл. 2. The effectiveness of the proposed stabilized compositions is also shown in the filtering process through water-saturated cores. Data filtration experiments are presented in table. 2.

П р и м е р 3. Через водонасыщенную модель пласта при постоянном объемном расходе 6 см³/ч фильтруют предлагаемый стабилизированный состав при соотношении ПАА: АФ-12: АФ-6 = 0,06 : 0,06 + 0,10 (табл. 2, опыт 2) до установившегося перепада давления и определяют фактор сопротивления, который составил 4,7. Затем фильтруют воду и определяют остаточный фактор сопротивления, который составил 3,9.PRI me R 3. Through the water-saturated model of the reservoir at a constant volumetric flow rate of 6 cm ³ / h filter the proposed stabilized composition at a ratio of PAA: AF-12: AF-6 = 0.06: 0.06 + 0.10 (table . 2, experiment 2) to the steady-state pressure drop and determine the resistance factor, which amounted to 4.7. Then filter the water and determine the residual resistance factor, which was 3.9.

П р и м е р 4. Через водонасыщенную модель при постоянном объемном расходе 6 см³/ч фильтруют состав при соотношении ПАА : АФ-12 : АФ-6 = 0,06: 0,12 : 0,18 (табл. 2, опыт 3) до установившегося перепада давления и определяют фактор сопротивления, который составил 5,9. Определение остаточного фактора сопротивления показало, что он составляет 4,5.PRI me R 4. Through a water-saturated model at a constant volumetric flow rate of 6 cm ³ / h, the composition is filtered at a ratio of PAA: AF-12: AF-6 = 0.06: 0.12: 0.18 (table. 2, experiment 3) to the steady-state pressure drop and determine the resistance factor, which amounted to 5.9. Determination of the residual resistance factor showed that it is 4.5.

П р и м е р 5. Фильтровали через водонасыщенную модель состав ПАА : АФ-12 : АФ-6 = 0,03 : 0,05 : 0,05 (табл. 2, опыт 4), определили фактор сопротивления, который составляет 3, 4, и остаточный фактор сопротивления, равный 2,8. PRI me R 5. The composition of PAA was filtered through a water-saturated model: AF-12: AF-6 = 0.03: 0.05: 0.05 (table 2, experiment 4), the resistance factor was determined, which is 3 , 4, and a residual resistance factor of 2.8.

Анализ данных табл. 2 показывает, что стабилизированные составы обладают высокими реологическими свойствами при фильтрации, независимо от того, использовали товарную форму неонол АФ-12 или чистый неонол АФ-12. Так, при соотношении ПАА : АФ-12 : АФ-6, равном 1: 2: 3 (опыт 3), фактор и остаточный фактор сопротивления по сравнению с раствором ПАА без добавки АФ-6 повышается соответственно в 2,68 и 3,0 раза, в то время как в аналогичных условиях состав по прототипу обеспечивает повышение фактора сопротивления и остаточного фактора соответственно лишь в 1,73 и 2,07 раза. Data analysis table. 2 shows that stabilized compositions have high rheological properties during filtration, regardless of whether they used the market form neonol AF-12 or pure neonol AF-12. So, with the ratio of PAA: AF-12: AF-6 equal to 1: 2: 3 (experiment 3), the factor and residual resistance factor in comparison with the PAA solution without the addition of AF-6 increases respectively in 2.68 and 3.0 times, while under similar conditions, the composition of the prototype provides an increase in the resistance factor and residual factor, respectively, only 1.73 and 2.07 times.

Состав обладает высокой универсальностью. Помимо улучшения и стабилизации вязко-упругих свойств растворов полимера, предлагаемый маслорастворимый АФ-6 оказывает положительное влияние на нефтевытесняющие свойства за счет образования стабильных дисперсий, улучшения солюбилизации на границе раздела фаз: вода-нефть-порода. (56) Авторское свидетельство СССР N 1544958, кл. Е 21 В 43/22, 1988. The composition is highly versatile. In addition to improving and stabilizing the visco-elastic properties of polymer solutions, the proposed oil-soluble AF-6 has a positive effect on oil-displacing properties due to the formation of stable dispersions, improved solubilization at the interface: water-oil-rock. (56) Copyright certificate of the USSR N 1544958, cl. E 21 B 43/22, 1988.

Claims

COMPOSITION FOR OIL REPLACEMENT OF OIL containing polyacrylamide, nonionic surfactant and water, characterized in that it additionally contains oil-soluble neonol - ethoxylated alkylphenol with the number of ethoxy groups 6 "Neonol" -AF ₉ -6, and as a neonogenic surfactant - water-soluble neonol-hydroxyethylated alkylphenol "Neonol" AF ₉ -12 or its commodity form in terms of neonol in the following ratio of components, wt. %:
Polyacrylamide 0.03 - 0.2
Water-soluble neonol-hydroxyethylated alkylphenol "Neonol" AF ₉ -12 or its commodity form in terms of neonol 0.05 - 5.0
Oil Soluble Neonol - Ethoxylated alkyl phenol with
the number of ethoxy groups 6 "Neonol" -AF ₉ -6 0.05 - 5.0
Water Else