RU2118453C1

RU2118453C1 - Compound for isolation of brine water inflow

Info

Publication number: RU2118453C1
Application number: RU96122721A
Authority: RU
Inventors: Сергей Владимирович Гусев; Владимир Владимирович Мазаев; Николай Евдокимович Полторанин; Ярослав Григорьевич Коваль
Original assignee: Сергей Владимирович Гусев; Владимир Владимирович Мазаев; Николай Евдокимович Полторанин; Ярослав Григорьевич Коваль
Priority date: 1996-11-27
Filing date: 1996-11-27
Publication date: 1998-08-27

Abstract

FIELD: oil production industry. SUBSTANCE: compound for isolation of brine water inflow has following components: silicate of alkali metal, 2-20 mass%; salt of alkali-earth metal, 0.05-2 mas.%; suspension of sediment of product from interaction of alkali-earth metal salt and 1-30% of total amount of compound of alkali metal silicate, the balance. Used as salt of alkali-earth metal is for example calcium chloride or magnesium chloride. Application of compound allows for creating strong isolating system resistant to washing-out by water in water-saturated intervals of oil bed. EFFECT: higher efficiency. 1 cl, 1 tbl

Description

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано для изоляции притока пластовых вод в скважинах при разработке нефтяных месторождений заводнением с целью увеличения нефтеотдачи пластов. The invention relates to the oil industry and can be used to isolate the influx of formation water in wells during the development of oil fields by water flooding in order to increase oil recovery.

Известен состав для изоляции притока пластовых вод в скважинах, содержащий жидкое стекло и добавку, в качестве которой используют щелочь [1]. Состав обеспечивает селективность изолирующего действия состава за счет снижения модуля товарного жидкого стекла. A known composition for isolating the influx of formation water in wells, containing liquid glass and an additive, which is used as an alkali [1]. The composition provides selectivity for the insulating effect of the composition by reducing the modulus of salable liquid glass.

Недостатком способа является низкая эффективность, обусловленная недостаточной прочностью образующегося геля кремниевой кислоты. The disadvantage of this method is the low efficiency due to the insufficient strength of the resulting gel of silicic acid.

Наиболее близким техническим решением, взятым за прототип, является состав, содержащий силикат щелочного металла и соль щелочного металла [2]. Состав для закачки в скважину готовят растворением указанных компонентов в воде и далее используют для изоляции притока пластовых вод. В пластовых условиях за счет взаимодействия ионов кальция и силиката щелочного металла происходит его коагуляция и образование гелеобразной системы, блокирующей водонасыщенные интервалы и зоны пласта. The closest technical solution, taken as a prototype, is a composition containing alkali metal silicate and alkali metal salt [2]. The composition for injection into the well is prepared by dissolving these components in water and then used to isolate the influx of formation water. In reservoir conditions, due to the interaction of calcium ions and alkali metal silicate, it coagulates and forms a gel-like system that blocks water-saturated intervals and zones of the formation.

Основным недостатком состава является низкая эффективность изолирующего действия при его использовании на неоднородных пластах высокой проницаемости, что обусловлено недостаточной механической прочностью образующегося геля кремниевой кислоты. The main disadvantage of the composition is the low efficiency of the insulating effect when it is used on heterogeneous formations of high permeability, which is due to the insufficient mechanical strength of the resulting silica gel.

Задачей предлагаемого технического решения является создание в водонасыщенных интервалах нефтяного пласта прочной, неразмываемой водой изолирующей системы, образующейся в результате закачки специального состава. The objective of the proposed technical solution is to create in water-saturated intervals of the oil reservoir a strong, indelible water insulating system formed as a result of injection of a special composition.

Настоящая задача решается путем закачки в пласт изолирующего состава на основе силиката щелочного металла, обладающего повышенной вязкостью и способностью образовывать в пластовых условиях однородную твердеющую гелеобразную массу. This problem is solved by injecting into the reservoir an insulating composition based on alkali metal silicate, which has increased viscosity and the ability to form a uniform, hardening gel-like mass under formation conditions.

Сущностью предлагаемого изобретения является то, что состав для изоляции притока пластовых вод, содержащий силикат щелочного металла и соль щелочноземельного металла, дополнительно содержит водную суспензию осадка - продукта взаимодействия соли щелочноземельного металла и 1 - 30% от общего объема состава силиката щелочного металла при следующем соотношении компонентов, мас. %:
Силикат щелочного металла - 2 - 20
Соль щелочноземельного металла - 0,05 - 2
Указанная суспензия - Остальное
При этом в качестве соли щелочноземельного металла используют, например, хлористый кальций или хлористый магний.The essence of the invention is that the composition for isolating the influx of formation water, containing alkali metal silicate and an alkaline earth metal salt, additionally contains an aqueous suspension of sediment - the product of the interaction of an alkaline earth metal salt and 1 to 30% of the total volume of the alkali metal silicate composition in the following ratio of components wt. %:
Alkali metal silicate - 2 - 20
Alkaline earth metal salt - 0.05 - 2
Specified Suspension - Rest
In this case, for example, calcium chloride or magnesium chloride is used as an alkaline earth metal salt.

Разработанный состав в процессе приготовления и использования обеспечивает протекание следующих процессов. The developed composition in the process of preparation and use provides the following processes.

К некоторому количеству раствора силиката щелочного металла, составляющему часть от запланированного, добавляют раствор соли щелочноземельного металла и перемешивают. К полученному осадку добавляют оставшееся количество силиката щелочного металла и воды, вновь перемешивают и закачивают в пласт. Состав после закачки в пласт проникает в наиболее промытые интервалы коллектора и места прорыва воды. При этом за счет вязкостных свойств состава, обусловленных наличием некоторого количества осадка, создаются предпосылки для перераспределения фильтрационных потоков в пласте и изоляции прорывов воды. В процессе выдержки состава в пласте за счет взаимодействия силиката щелочного металла с осадком силиката щелочноземельного металла, непрореагированным щелочноземельным металлом и диффузии ионов кальция и магния из пластовой воды происходит образование прочного геля кремниевой кислоты. При этом благодаря высокой седиментационной устойчивости осадка силиката щелочноземельного металла нарастание прочности геля происходит по всему объему состава. To a certain amount of an alkali metal silicate solution, which is part of the planned amount, an alkaline earth metal salt solution is added and mixed. The remaining amount of alkali metal silicate and water is added to the resulting sediment, mixed again and pumped into the reservoir. The composition after injection into the reservoir penetrates the most washed intervals of the reservoir and the place of water breakthrough. Moreover, due to the viscous properties of the composition, due to the presence of a certain amount of sediment, prerequisites are created for the redistribution of filtration flows in the reservoir and the isolation of water breakthroughs. During the exposure of the composition in the formation due to the interaction of alkali metal silicate with an alkaline earth metal silicate precipitate, unreacted alkaline earth metal and the diffusion of calcium and magnesium ions from the formation water, a strong silica gel is formed. At the same time, due to the high sedimentation stability of the alkaline earth metal silicate precipitate, an increase in the gel strength occurs over the entire volume of the composition.

Существенными отличительными признаками разработанного состава являются:
1. Дополнительное введение в состав водной суспензии осадка - продукта взаимодействия соли щелочноземельного металла и 1 - 30% от общего объема состава силиката щелочного металла. Введение такой добавки способствует регулированию вязкостных свойств состава и обеспечивает протекание процесса гелеобразования по всему объему состава в пластовых условиях и увеличение его прочности. Это достигается за счет химической активности осадка, непрореагировавшей доли соли щелочноземельного металла и пластовой минерализованной воды.Salient features of the developed composition are:
1. An additional introduction to the composition of the aqueous suspension of sediment - the product of the interaction of an alkaline earth metal salt and 1 - 30% of the total volume of the alkali metal silicate composition. The introduction of such an additive contributes to the regulation of the viscosity properties of the composition and ensures the gelation process throughout the volume of the composition in reservoir conditions and an increase in its strength. This is achieved due to the chemical activity of the sediment, unreacted fractions of a salt of alkaline earth metal and formation mineralized water.

2. Соотношение компонентов в составе. Выбранное соотношение компонентов в составе, мас.%:
Силикат щелочного металла - 2 - 20
Соль щелочноземельного металла - 0,05 - 2
Указанная суспензия - Остальное
позволяет регулировать время гелеобразования и обеспечивает формирование системы с высокими изолирующими свойствами.2. The ratio of components in the composition. The selected ratio of the components in the composition, wt.%:
Alkali metal silicate - 2 - 20
Alkaline earth metal salt - 0.05 - 2
Specified Suspension - Rest
allows you to adjust the gel time and provides the formation of a system with high insulating properties.

3. Использование в качестве соли щелочноземельного металла, например хлористого кальция или хлористого магния. Указанные соединения обладают высокой растворимостью в воде различной минерализации, используемой для приготовления состава, и обеспечивают регулируемое протекание процесса гелеобразования в растворе силиката щелочного металла в различных пластовых условиях. 3. Use as a salt of an alkaline earth metal, for example calcium chloride or magnesium chloride. These compounds have high solubility in water of various mineralization used to prepare the composition, and provide a controlled course of the gelation process in an alkali metal silicate solution under various reservoir conditions.

Состав готовят следующим образом. Например, берут 3,0 мл жидкого стекла (40%-ный раствор силиката натрия) и помещают в стакан. Затем разбавляют раствор добавлением 5 мл воды, приливают 7,5 мл 5%-ного раствора хлористого кальция и после образования осадка интенсивно перемешивают. К полученной суспензии добавляют 17 мл жидкого стекла и далее минерализованную воду (концентрация солей 9 г/л) до объема 72 мл. После перемешивания получают однородный устойчивый состав со следующим содержанием компонентов, мас.%: силикат натрия - 10; хлористый кальций - 0,6; суспензия осадка в воде - остальное. Состав используют в опыте N 5 (пример 1). Аналогичным образом готовят составы с другим содержанием компонентов. The composition is prepared as follows. For example, take 3.0 ml of water glass (40% sodium silicate solution) and place in a glass. Then the solution is diluted by adding 5 ml of water, 7.5 ml of a 5% solution of calcium chloride are poured, and after the formation of a precipitate, the mixture is intensively mixed. To the resulting suspension add 17 ml of water glass and then mineralized water (salt concentration of 9 g / l) to a volume of 72 ml. After mixing, a homogeneous stable composition is obtained with the following content of components, wt.%: Sodium silicate - 10; calcium chloride - 0.6; suspension of sediment in water - the rest. The composition is used in experiment No. 5 (example 1). In a similar manner, formulations with different component contents are prepared.

Для приготовления состава используют следующие реагенты и вещества, их содержащие: метасиликат натрия, раствор силиката натрия (жидкое стекло), кальций хлористый, кальций азотнокислый, магний хлористый, вода пресная, вода техническая, вода подтоварная. To prepare the composition, the following reagents and substances containing them are used: sodium metasilicate, sodium silicate solution (water glass), calcium chloride, calcium nitrate, magnesium chloride, fresh water, industrial water, commercial water.

Эффективность разработанного и известного составов определяли в лабораторных условиях путем исследования в процессах вытеснения нефти из неоднородной модели пласта и оценивали по изменению скорости фильтрации через высокопроницаемый пропласток и приросту коэффициента вытеснения нефти. The effectiveness of the developed and known compositions was determined in laboratory conditions by studying the processes of oil displacement from a heterogeneous reservoir model and was evaluated by the change in the filtration rate through a highly permeable interlayer and the increase in oil displacement coefficient.

Исследование процессов фильтрации жидкости через неоднородную модель пласта проводили на установке, сконструированной на базе стандартной установки типа УИПК. Установка позволяет поддерживать необходимые давление и температуру, а также контролировать расход воды и нефти. The study of fluid filtration through an inhomogeneous reservoir model was carried out on a facility designed on the basis of a standard unit such as UIPK. The installation allows you to maintain the necessary pressure and temperature, as well as control the flow of water and oil.

В качестве модели пласта использовали две стальные колонки длиной 60 см и диаметром 3,7 см, заполненные дезинтегрированным керном и имитирующие пропластки различной проницаемости Мамонтовского месторождения Западной Сибири. Проницаемость колонок варьировали от 251 до 967 мД, соотношение проницаемостей в модели составило 3,2 - 4,7. Подготовку модели пласта и жидкостей к экспериментам проводили в соответствии с СТП 0148070-013-91 "Методика проведения лабораторных исследований по вытеснению нефти реагентами". Two steel columns 60 cm long and 3.7 cm in diameter, filled with disintegrated core and simulating interlayers of different permeability of the Mamontovskoye deposit in Western Siberia, were used as a reservoir model. The permeability of the columns varied from 251 to 967 mD, the ratio of permeability in the model was 3.2 - 4.7. Preparation of the reservoir model and the fluids for the experiments was carried out in accordance with STP 0148070-013-91 "Methodology for laboratory studies on the displacement of oil by reagents."

Предлагаемое изобретение иллюстрируется следующим примером. The invention is illustrated by the following example.

Пример 1. Определение эффективности изолирующего действия и коэффициента нефтевытеснения. Example 1. Determination of the effectiveness of the insulating effect and the coefficient of oil displacement.

Модель пласта насыщают водой с общей минерализацией 18 г/л (суммарное содержание солей кальция и магния 3 г/л), а затем нефтью Мамонтовского месторождения. После насыщения модели рассчитывают коэффициент нефтенасыщенности. Далее колонки термостатируют при пластовой температуре и вытесняют нефть минерализованной водой до 100%-ного обводнения извлекаемой жидкости. По окончании замеряют скорость фильтрации воды через высокопроницаемый пропласток и прекращают закачку воды. Затем на выход из модели пласта закачивают разработанный или известный составы объемом 20% V_пор. После этого фильтрацию жидкости прекращают и оставляют модель на реагирование на 6-16 ч. Далее закачку минерализованной воды на вход в модель пласта возобновляют в прежнем режиме. После стабилизации потоков жидкостей в колонках замеряют скорость фильтрации через высокопроницаемый пропласток и рассчитывают прирост коэффициента нефтевытеснения.The reservoir model is saturated with water with a total mineralization of 18 g / l (total content of calcium and magnesium salts 3 g / l), and then with the oil of the Mamontovskoye field. After saturation, the oil saturation coefficient is calculated. Next, the columns are thermostated at reservoir temperature and oil is displaced by mineralized water to 100% watering of the recovered liquid. At the end, measure the rate of water filtration through a highly permeable layer and stop the injection of water. Then, developed or known compositions with a volume of 20% V _{pores are} pumped to exit the reservoir model. After this, the fluid filtration is stopped and the model is left to react for 6-16 hours. Then, the injection of mineralized water to the entrance to the reservoir model is resumed as before. After stabilization of the fluid flows in the columns, the filtration rate through a highly permeable interlayer is measured and the increase in the oil displacement coefficient is calculated.

Результаты опытов представлены в табл. 1. The results of the experiments are presented in table. one.

Опыты 1 и 7 соответствуют запредельным соотношениям компонентов в предлагаемом составе. Опыт 8 проведен с составом по прототипу. Experiments 1 and 7 correspond to the transcendental ratios of the components in the proposed composition. Experiment 8 was conducted with the composition of the prototype.

При запредельных значениях концентраций компонентов состав недостаточно эффективен. При низких концентрациях компонентов (опыт 1) не образуется устойчивый однородный гель, а при высоких (опыт 7) наблюдается частичная кольматация низкопроницаемого пропластка, что сопровождается снижением прироста коэффициента нефтевытеснения. With exorbitant concentrations of the components, the composition is not effective enough. At low concentrations of the components (experiment 1), a stable uniform gel is not formed, and at high (experiment 7), partial colmatization of a low permeability layer is observed, which is accompanied by a decrease in the increase in oil displacement coefficient.

При выбранных соотношениях компонентов в составе (опыты 2-6) скорость фильтрации воды через высокопроницаемый пропласток становится значительно меньше 10% от первоначальной, что приводит к перераспределению фильтрационных потоков в модели и приросту коэффициента нефтевытеснения за счет извлечения нефти из низкопроницаемого пропластка. Использование состава по прототипу в условиях проведения опытов малоэффективно, т.к. изолирующий гель недостаточно устойчив и размывается водой. With the selected ratios of the components in the composition (experiments 2-6), the rate of water filtration through a highly permeable interlayer becomes significantly less than 10% of the initial one, which leads to a redistribution of filtration flows in the model and an increase in the oil displacement coefficient due to oil recovery from the low permeable interlayer. The use of the composition of the prototype in the conditions of the experiments is ineffective, because the insulating gel is not stable enough and is washed away by water.

На практике состав используют следующим образом. По данным геолого-физических исследований оценивают текущее состояние прискважинной зоны пласта в интервале перфорации и определяют характер прорыва воды. Далее оценивают объем закачиваемого состава для проникновения его на глубину 5 - 10 м от ствола скважины и кольматации интервала, по которому происходит прорыв. Затем готовят изолирующий состав путем смешения части раствора силиката щелочного металла и раствора соли щелочноземельного металла, перемешивания и последующего добавления оставшегося количества силиката. Полученную суспензию с помощью насосного агрегата закачивают в скважину, продавливают в пласт и оставляют на реагирование на 6 - 24 ч. Далее скважину запускают в работу. In practice, the composition is used as follows. According to geological and physical studies, the current state of the near-wellbore zone of the formation is evaluated in the perforation interval and the nature of the breakthrough of water is determined. Next, the volume of the injected composition is estimated for its penetration to a depth of 5-10 m from the wellbore and the mudding of the interval over which the breakthrough occurs. An insulating composition is then prepared by mixing a portion of an alkali metal silicate solution and an alkaline earth metal salt solution, mixing and then adding the remaining amount of silicate. The resulting suspension is pumped into the well using a pumping unit, pushed into the reservoir and left to react for 6-24 hours. Next, the well is put into operation.

Таким образом, использование предлагаемого состава позволяет добиться эффективной изоляции притока пластовых вод путем закупорки высокопроницаемых водопромытых интервалов пласта и подключить к разработке застойные и слабодренируемые зоны пласта. Thus, the use of the proposed composition allows to effectively isolate the influx of formation water by blocking highly permeable water-washed intervals of the formation and to connect stagnant and slightly drained zones of the formation to the development.

Источники информации:
1. Авторское свиддетельство СССР N 1154438, кл. E 21 B 43/32, 1985.Sources of information:
1. Copyright certificate of the USSR N 1154438, cl. E 21 B 43/32, 1985.

2. Патент США N 3530937, кл. E 21 21 B 43/32, 1970 (прототип). 2. US patent N 3530937, CL E 21 21 B 43/32, 1970 (prototype).

Claims

\ \ \ 1 1. Composition for isolating the influx of formation water, containing alkali metal silicate and an alkaline earth metal salt, characterized in that it additionally contains an aqueous suspension of sediment - the product of the interaction of an alkaline earth metal salt and 1 - 30% of the total volume of the alkali metal silicate composition in the following ratio of components, wt.%: \\\ 3 Alkali metal silicate \\\ 7 2 - 20 \\\ 3 Salt of alkaline earth metal \\\ 7 0.05 - 2 \\\ 3 Specified suspension \\\ 7 Other \\\ 2 2. The composition according to claim 1, characterized in that as a salt of alkaline earth metal is used, e.g., calcium chloride or magnesium chloride.