RU2213214C1

RU2213214C1 - Composition for formation water shutoff

Info

Publication number: RU2213214C1
Application number: RU2002123612/03A
Authority: RU
Inventors: А.Н. Пазин; А.Е. Ткачев; Н.Н. Пастухова
Original assignee: Пазин Александр Николаевич; Ткачев Андрей Евгеньевич
Priority date: 2002-09-04
Filing date: 2002-09-04
Publication date: 2003-09-27

Abstract

FIELD: oil producing industry; applicable for limiting and shutoff of formation water inflow to well in development of oil fields. SUBSTANCE: composition for formation water shutoff contains, wt.%: alkali metal silicate 0.3-4.0; salt of alkali-earth metal 0.01- 0.08; salt of alkali metal 0.2-0.4; polymethylsiloxan 0.2-0.6; the balance, water. Alkali natal silicate is used in composition in form of siallite. EFFECT: provided strong nonwashable shutoff system in water-saturated intervals of oil formation. 1 tbl

Description

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано для ограничения и изоляции притока пластовых вод в скважинах при разработке нефтяных месторождений. The invention relates to the oil industry and can be used to limit and isolate the influx of formation water in wells during the development of oil fields.

Известен состав для изоляции притока пластовых вод в скважинах, содержащий жидкое стекло и добавку, в качестве которой используют щелочь [1]. 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].

Недостатком известного состава является низкая эффективность, обусловленная недостаточной прочностью образующегося геля кремниевой кислоты. A disadvantage of the known composition is the low efficiency due to the insufficient strength of the resulting silica gel.

Наиболее близким аналогом (прототип) является состав для изоляции пластовых вод, содержащий силикат щелочного металла, соль щелочного металла, соль щелочноземельного металла, поверхностно-активное вещество и воду [2]. The closest analogue (prototype) is a composition for isolating formation waters, containing alkali metal silicate, alkali metal salt, alkaline earth metal salt, surfactant and water [2].

Основным недостатком известного 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 known 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. The objective of the proposed technical solution is to create in water-saturated intervals of the oil reservoir a strong, indelible water insulating system.

Указанная задача решается тем, что состав для изоляции пластовых вод, содержащий силикат щелочного металла, соль щелочноземельного металла, соль щелочного металла и воду, дополнительно содержит кремнийорганическое соединение - полиметилсилоксан при следующем соотношении компонентов, маc.%:
Силикат щелочного металла - 0,3 - 4,0
Соль щелочноземельного металла - 0,01 - 0,08
Соль щелочного металла - 0,2 - 0,4
Указанный полиметилсилоксан - 0,2 - 0,6
Вода - Остальное
В качестве соли щелочноземельного металла используют хлористый кальций, соли щелочного металла - хлористый натрий. Указанные соединения обладают высокой растворимостью в воде, обеспечивают регулируемое протекание процесса гелеобразования в растворе силиката щелочного металлов в различных пластовых условиях.This problem is solved in that the composition for isolating formation water, containing alkali metal silicate, alkaline earth metal salt, alkali metal salt and water, additionally contains an organosilicon compound - polymethylsiloxane in the following ratio, wt.%:
Alkali metal silicate - 0.3 - 4.0
Alkaline earth metal salt - 0.01 - 0.08
Alkali metal salt - 0.2 - 0.4
The specified polymethylsiloxane - 0.2 - 0.6
Water - Else
Calcium chloride is used as the alkaline earth metal salt, and sodium chloride is used as the alkali metal salt. These compounds have high solubility in water, provide a controlled course of the gelation process in a solution of alkali metal silicate in various reservoir conditions.

Состав дополнительно содержит кремнийорганические соединения на основе полиметилсилоксана, химическая формула Н[OSi(СН₃)₂] _nОН. Растворы кремнийорганических соединений обладают высокими адсорбирующими свойствами на породе, сродством к силикату щелочного металла, способствуют более прочному сцеплению образующегося геля, хемосорбционно взаимодействующему с породой. Кремнийорганическая эмульсия обладает гидрофобизирующими свойствами, что благоприятно влияет на декомпрессионные свойства гелеобразной системы.The composition additionally contains organosilicon compounds based on polymethylsiloxane, the chemical formula H [OSi (CH ₃ ) ₂ ] _n OH. Solutions of organosilicon compounds have high adsorption properties on the rock, an affinity for alkali metal silicate, contribute to a stronger adhesion of the gel formed, chemisorption interacting with the rock. The organosilicon emulsion has hydrophobic properties, which favorably affects the decompression properties of the gel-like system.

В качестве силиката щелочного металла предлагается использовать СИАЛИТ - раствор жидкого стекла, который в отличие от других составов на основе жидкого стекла, обладает меньшей концентрацией закачиваемых растворов, регулируемых временем гелеобразования, повышенной прочностью гелей, их устойчивостью до +250^oС. СИАЛИТ используют в виде растворов, получаемых разбавлением СИАЛИТа - 30-5 пресной или пластовой водой в 6-300 раз. Вязкость составов на основе СИАЛИТ - 30-5 близка к вязкости воды (1,0 - 1,5 сПз), поэтому возможна обработка скважин с любой проницаемостью. Гель выдерживает декомпрессию 200 атм, не размывается водой, устойчив действию соляной кислоты. СИАЛИТ - 30-5 выпускается по ТУ 2145-001-43811938-97.As an alkali metal silicate, it is proposed to use SIALIT - a liquid glass solution, which, unlike other compositions based on liquid glass, has a lower concentration of injected solutions, regulated by gelation time, increased gel strength, and their stability up to +250 ^o C. SIALIT is used in the form solutions obtained by diluting SIALIT - 30-5 with fresh or produced water 6-300 times. The viscosity of the compositions based on SIALIT - 30-5 is close to the viscosity of water (1.0 - 1.5 cPz), so it is possible to treat wells with any permeability. The gel withstands decompression of 200 atm, is not washed out by water, and is resistant to hydrochloric acid. SIALIT - 30-5 is produced according to TU 2145-001-43811938-97.

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.

Состав, обладающий заданными низкими вязкостными свойствами, проникает в наиболее промытые интервалы коллектора и места прорыва воды. В процессе реагирования состава в пласте за счет взаимодействия силиката щелочного металла с солями щелочноземельного и щелочного металлов, а также диффузии ионов кальция из пластовой воды происходит образование прочного геля кремниевой кислоты. При этом нарастание прочности геля происходит по всему объему состава. A composition with predetermined low viscosity properties penetrates into the most washed intervals of the reservoir and the places of water breakthrough. During the reaction of the composition in the formation due to the interaction of alkali metal silicate with salts of alkaline earth and alkali metals, as well as the diffusion of calcium ions from the formation water, a strong silica gel is formed. In this case, an increase in gel strength occurs throughout the volume of the composition.

Состав готовят следующим образом. Берут 5,0 г СИАЛИТ - 30-5; разбавляют минерализованной водой (общая минерализация 18 г/л), предварительно разбавленной в 6 раз пресной водой; недоливая до полного объема, вводят кремнийорганическую эмульсию, например 0,5 г, затем доливают до 100 мл разбавленной минерализованной водой. Получают состав с 20-ти кратным разбавлением СИАЛИТ - 30-5, содержанием силиката щелочного металла - 2 мас.%; хлорида кальция - 0,04 мас.%; хлорида натрия - 0,27 мас.%; полиметилсилоксана - 0,5 мас. %. Аналогичным образом готовят состав с другим разбавлением. Такие составы могут стоять при 20^oС более суток без изменений.The composition is prepared as follows. Take 5.0 g SIALIT - 30-5; diluted with mineralized water (total mineralization 18 g / l), previously diluted 6 times with fresh water; without adding to the full volume, an organosilicon emulsion is introduced, for example 0.5 g, then it is added to 100 ml with diluted mineralized water. Get the composition with a 20-fold dilution of SIALIT - 30-5, the content of alkali metal silicate - 2 wt.%; calcium chloride - 0.04 wt.%; sodium chloride - 0.27 wt.%; polymethylsiloxane - 0.5 wt. % Similarly, prepare a composition with a different dilution. Such compositions can stand at 20 ^o With more than a day without changes.

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 УИПК. Установка позволяет поддерживать необходимые давление и температуру, а также контролировать расход воды и нефти. The study of fluid filtration processes through an inhomogeneous reservoir model was carried out on a facility designed on the basis of a standard 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 месторождений Западной Сибири. Проницаемость колонок варьировались от 250 до 980 мД, соотношение проницаемостей в модели составило 3,2 - 5,0. 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 deposits in Western Siberia, were used as a reservoir model. The permeability of the columns ranged from 250 to 980 mD, the ratio of permeability in the model was 3.2 - 5.0. 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."

Результаты исследований иллюстрируются следующими примерами. The research results are illustrated by the following examples.

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, а затем нефтью. 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% Vпор. После этого фильтрацию жидкости прекращают и оставляют модель на реагирование на 6-10 часов при постоянном термостатировании. 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 вытеснения. The reservoir model is saturated with water with a total salinity of 18 g / l, and then with oil. After saturation, the oil saturation coefficient is calculated. Next, the columns are thermostated at reservoir temperature and the oil is displaced by mineralized water to 100% watering of the extracted 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 formulations with a volume of 20% Vpor are pumped to exit the reservoir model. After that, the liquid filtration is stopped and the model is left to react for 6-10 hours with constant temperature control. Next, the injection of mineralized water at 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 growth of the displacement coefficient is calculated.

Результаты опытов представлены в таблице. The results of the experiments are presented in the table.

Опыты 1 и 9 соответствуют запредельным соотношениям компонентов в предлагаемом составе. При запредельных значениях концентраций компонентов состав недостаточно эффективен. При низких концентрациях компонентов (опыт 1) не образуется однородный гель, а при высоких (опыт 9) наблюдается частичная кольматация для низкопроницаемого пропластка ввиду быстрого гелеобразования, что сопровождается снижением прироста коэффициента нефтевытеснения. Experiments 1 and 9 correspond to the transcendental ratios of the components in the proposed composition. With exorbitant concentrations of the components, the composition is not effective enough. At low concentrations of the components (experiment 1), a homogeneous gel does not form, and at high concentrations (experiment 9), partial colmatization is observed for a low permeability layer due to rapid gelation, which is accompanied by a decrease in the increase in the oil displacement coefficient.

При выбранном соотношении компонентов в составе (опыт 2-8) скорость фильтрации жидкости через высокопроницаемый пропласток становится значительно меньше и составляет от первоначальной скорости до обработки составом менее 10%. Это приводит к перераспределению фильтрующих потоков в модели пласта и приросту коэффициента нефтевытеснения за счет извлечения нефти из низкопроницаемого пропластка. Использование состава по прототипу в условиях проведения опыта неэффективно, т.к. изолирующий гель неустойчив и размывается водой. With the selected ratio of components in the composition (experiment 2-8), the rate of fluid filtration through a highly permeable interlayer becomes significantly lower and ranges from the initial rate to treatment with a composition of less than 10%. This leads to a redistribution of filtering flows in the reservoir model and an increase in the oil displacement coefficient due to oil recovery from the low permeability layer. Using the composition of the prototype in the conditions of the experiment is inefficient, because The insulating gel is unstable and washed out by water.

На практике состав используют следующим образом. По данным геолого-физических исследований оценивают текущее состояние зоны пласта в интервале перфорации и определяют характер прорыва воды. Определяют объем закачиваемого состава для проникновения его в пласт на необходимую глубину от ствола скважины и изоляции интервала, по которому происходит прорыв воды. In practice, the composition is used as follows. According to geological and physical research, the current state of the formation zone in the perforation interval is evaluated and the nature of the water breakthrough is determined. The volume of the injected composition is determined for its penetration into the formation to the required depth from the wellbore and isolation of the interval over which water breakthrough occurs.

Затем готовят изолирующий состав путем разбавления силиката щелочного металла раствором воды, содержащей соли щелочноземельного и щелочного металлов необходимой концентрации и кремнийорганические соединения. Полученный раствор закачивают в скважину, продавливают в пласт и оставляют на реагирование на 8-24 ч. После истечения этого времени скважину включают в работу. Then, an insulating composition is prepared by diluting alkali metal silicate with a solution of water containing alkaline earth and alkali metal salts of the required concentration and organosilicon compounds. The resulting solution is pumped into the well, forced into the reservoir and left to react for 8-24 hours. After this time, the well is put into operation.

Использование предлагаемого состава позволяет добиться эффективного ограничения притока пластовых вод путем изоляции высокопроницаемых интервалов пласта и подключить слабодренирующие зоны пласта к фильтрации. Using the proposed composition allows you to effectively limit the influx of formation water by isolating the highly permeable intervals of the formation and connect the weakly draining zones of the formation to the filtration.

Источники информации
1. Авторское свидетельство СССР 1154438, кл. Е 21 В 43/32, 1985 г.Sources of information
1. USSR Copyright Certificate 1154438, cl. E 21 B 43/32, 1985

2. Патент РФ 21112871, кл. 10.06.1998 (прототип). 2. RF patent 21112871, cl. 06/10/1998 (prototype).

Claims

Composition for isolating formation waters, containing alkali metal silicate, alkaline earth metal salt, alkali metal salt and water, characterized in that it further comprises an organosilicon compound polymethylsiloxane in the following ratio, wt. %:
Alkali metal silicate - 0.3-4.0
Alkaline earth metal salt - 0.01-0.08
Alkali metal salt - 0.2-0.4
The specified polymethylsiloxane is 0.2-0.6
Water - Else