RU2746609C1 - Состав для увеличения нефтеотдачи пластов - Google Patents
Состав для увеличения нефтеотдачи пластов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2746609C1 RU2746609C1 RU2020120347A RU2020120347A RU2746609C1 RU 2746609 C1 RU2746609 C1 RU 2746609C1 RU 2020120347 A RU2020120347 A RU 2020120347A RU 2020120347 A RU2020120347 A RU 2020120347A RU 2746609 C1 RU2746609 C1 RU 2746609C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- composition
- water
- boric acid
- pva
- concentration
- Prior art date
Links
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims abstract description 138
- 238000011084 recovery Methods 0.000 title claims abstract description 15
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N Urea Chemical compound NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 118
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 claims abstract description 64
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 claims abstract description 64
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 64
- 239000004202 carbamide Substances 0.000 claims abstract description 59
- 235000013877 carbamide Nutrition 0.000 claims abstract description 59
- KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N boric acid Chemical compound OB(O)O KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 54
- 239000004327 boric acid Substances 0.000 claims abstract description 54
- VKYKSIONXSXAKP-UHFFFAOYSA-N hexamethylenetetramine Chemical compound C1N(C2)CN3CN1CN2C3 VKYKSIONXSXAKP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 54
- 229920005862 polyol Polymers 0.000 claims abstract description 28
- 150000003077 polyols Chemical class 0.000 claims abstract description 28
- 235000010299 hexamethylene tetramine Nutrition 0.000 claims abstract description 23
- AZDRQVAHHNSJOQ-UHFFFAOYSA-N alumane Chemical class [AlH3] AZDRQVAHHNSJOQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- 150000005846 sugar alcohols Polymers 0.000 claims abstract description 8
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims abstract 2
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N Glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 79
- VSCWAEJMTAWNJL-UHFFFAOYSA-K aluminium trichloride Chemical compound Cl[Al](Cl)Cl VSCWAEJMTAWNJL-UHFFFAOYSA-K 0.000 abstract description 42
- 235000011187 glycerol Nutrition 0.000 abstract description 34
- FBPFZTCFMRRESA-FSIIMWSLSA-N D-Glucitol Natural products OC[C@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)CO FBPFZTCFMRRESA-FSIIMWSLSA-N 0.000 abstract description 23
- 239000000600 sorbitol Substances 0.000 abstract description 23
- 235000010356 sorbitol Nutrition 0.000 abstract description 23
- FBPFZTCFMRRESA-JGWLITMVSA-N D-glucitol Chemical compound OC[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@H](O)CO FBPFZTCFMRRESA-JGWLITMVSA-N 0.000 abstract description 22
- FBPFZTCFMRRESA-KVTDHHQDSA-N D-Mannitol Chemical compound OC[C@@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@H](O)CO FBPFZTCFMRRESA-KVTDHHQDSA-N 0.000 abstract description 15
- 229930195725 Mannitol Natural products 0.000 abstract description 15
- 239000000594 mannitol Substances 0.000 abstract description 15
- 235000010355 mannitol Nutrition 0.000 abstract description 15
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 10
- 239000003129 oil well Substances 0.000 abstract description 5
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 abstract description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 239000000499 gel Substances 0.000 description 76
- 235000010338 boric acid Nutrition 0.000 description 51
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 35
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 34
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 33
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 30
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 30
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 20
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 19
- 239000013505 freshwater Substances 0.000 description 18
- 238000001879 gelation Methods 0.000 description 17
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 15
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 13
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 description 8
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 7
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 7
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 7
- WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N Formaldehyde Chemical compound O=C WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 6
- 230000008569 process Effects 0.000 description 6
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 5
- 229940024546 aluminum hydroxide gel Drugs 0.000 description 4
- SMYKVLBUSSNXMV-UHFFFAOYSA-K aluminum;trihydroxide;hydrate Chemical compound O.[OH-].[OH-].[OH-].[Al+3] SMYKVLBUSSNXMV-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 4
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 4
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 4
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 4
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 4
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 4
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 3
- -1 aluminum ions Chemical class 0.000 description 3
- 239000000908 ammonium hydroxide Substances 0.000 description 3
- PEEKVIHQOHJITP-UHFFFAOYSA-N boric acid;propane-1,2,3-triol Chemical compound OB(O)O.OCC(O)CO PEEKVIHQOHJITP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 description 3
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 3
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 3
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920001807 Urea-formaldehyde Polymers 0.000 description 2
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 2
- GZCGUPFRVQAUEE-SLPGGIOYSA-N aldehydo-D-glucose Chemical compound OC[C@@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)C=O GZCGUPFRVQAUEE-SLPGGIOYSA-N 0.000 description 2
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 239000000047 product Substances 0.000 description 2
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 2
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 2
- NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N Ammonia chloride Chemical compound [NH4+].[Cl-] NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005483 Hooke's law Effects 0.000 description 1
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 1
- 229910002651 NO3 Inorganic materials 0.000 description 1
- NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N Nitrate Chemical compound [O-][N+]([O-])=O NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910021536 Zeolite Inorganic materials 0.000 description 1
- GURLNXRFQUUOMW-UHFFFAOYSA-K [Al](Cl)(Cl)Cl.[AlH3] Chemical compound [Al](Cl)(Cl)Cl.[AlH3] GURLNXRFQUUOMW-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- WNROFYMDJYEPJX-UHFFFAOYSA-K aluminium hydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[OH-].[Al+3] WNROFYMDJYEPJX-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 229940024545 aluminum hydroxide Drugs 0.000 description 1
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003945 anionic surfactant Substances 0.000 description 1
- 239000002551 biofuel Substances 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000010668 complexation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 239000011162 core material Substances 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 1
- 239000010840 domestic wastewater Substances 0.000 description 1
- 239000003651 drinking water Substances 0.000 description 1
- 235000020188 drinking water Nutrition 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000008398 formation water Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 239000012456 homogeneous solution Substances 0.000 description 1
- 230000036571 hydration Effects 0.000 description 1
- 238000006703 hydration reaction Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 1
- 239000010842 industrial wastewater Substances 0.000 description 1
- 230000002427 irreversible effect Effects 0.000 description 1
- 239000003350 kerosene Substances 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- WSFSSNUMVMOOMR-NJFSPNSNSA-N methanone Chemical compound O=[14CH2] WSFSSNUMVMOOMR-NJFSPNSNSA-N 0.000 description 1
- 229920000609 methyl cellulose Polymers 0.000 description 1
- 239000001923 methylcellulose Substances 0.000 description 1
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 1
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 1
- 230000003472 neutralizing effect Effects 0.000 description 1
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002736 nonionic surfactant Substances 0.000 description 1
- 230000009965 odorless effect Effects 0.000 description 1
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229920002401 polyacrylamide Polymers 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 235000019422 polyvinyl alcohol Nutrition 0.000 description 1
- 238000004313 potentiometry Methods 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000019605 sweet taste sensations Nutrition 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
- 229920003169 water-soluble polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000004078 waterproofing Methods 0.000 description 1
- 230000003245 working effect Effects 0.000 description 1
- 239000010457 zeolite Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K8/00—Compositions for drilling of boreholes or wells; Compositions for treating boreholes or wells, e.g. for completion or for remedial operations
- C09K8/60—Compositions for stimulating production by acting on the underground formation
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B43/00—Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
- E21B43/16—Enhanced recovery methods for obtaining hydrocarbons
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Geology (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
- Medicinal Preparation (AREA)
Abstract
Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и, в частности, к изоляции или ограничению водопритока к нефтяным скважинам с высоко неоднородными, трещиноватыми коллекторами. Технический результат - увеличение нефтеотдачи пластов с низкой пластовой температурой за счет улучшения реологических свойств и тампонирующих характеристик используемого геля, образующего водоизолирующий экран. Состав для повышения нефтеотдачи пластов содержит соль алюминия, карбамид, уротропин, поливиниловый спирт - ПВС, борную кислоту и воду. При этом состав дополнительно содержит полиолы - многоатомные спирты. В качестве них предусмотрен глицерин или сорбит, или маннит. Состав имеет следующее соотношении компонентов, мас.%: соль алюминия AlCl3 - в пересчете на безводную соль - 2,0-8,0; карбамид - 4,0-20,0; уротропин - 2,0-8,0; ПВС - 1,0-5,0; борная кислота - 0,5-1,0; полиол - 2,0-20, вода - остальное. 2 табл., 18 пр., 7 ил.
Description
Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано для повышения нефтеотдачи низкотемпературных пластов путем изоляции или ограничения водопритока к нефтяным скважинам.
Известны составы для повышения нефтеотдачи пластов: состав, содержащий хлорид или нитрат алюминия, карбамид и воду (Пат. РФ №1654554, кл. Е21В 43/22, опубл. 07.06.1991); состав, содержащий соль алюминия, карбамид, неионогенный и/или анионактивный ПАВ и воду (Пат. РФ 2055167, кл. Е21В 43/22, опубл. 27.02.1996); состав, содержащий соль алюминия - хлорид алюминия, карбамид, цеолит натрия и воду (Пат. РФ №2143551, кл. Е21В 43/22, опубл. 27.12.1999). За счет тепловой энергии пласта карбамид постепенно гидролизуется, образуя СО2 и аммиак, рН раствора увеличивается, происходит гидролиз ионов алюминия, в результате через определенное время во всем объеме раствора практически мгновенно образуется гель. В результате образования геля снижается проницаемость пласта для воды. Однако составы можно использовать только для пластов с температурой выше 60-70°C, кроме того, гели, полученные из этих составов, не обладают достаточной прочностью, что снижает эффективность их применения.
Известны составы для повышения нефтеотдачи и изоляции водопритока к скважинам за счет повышения устойчивости образующегося геля, полученного из растворов, содержащих соли алюминия, карбамид и воду, добавлением в состав водорастворимых полимеров - полиакриламида (Пат. РФ №2076202, кл. Е21В 43/22, опубл. 27.03.1997) и метилцеллюлозы (Пат. РФ №2174592, кл. Е21В 43/22, опубл. 10.10.2001). Однако гелеобразование в этих составах происходит при температурах выше 60-70°С, поэтому невозможно использовать их для низкотемпературных и охлажденных закачкой воды пластов.
Известен состав для повышения нефтеотдачи пластов, содержащий карбамид, соль алюминия (алюминий хлористый или азотнокислый), уротропин и воду (Пат. РФ №2066743, кл. Е21В 43/22, опубл. 20.09.1996). Состав позволяет получить объемный гель гидроксида алюминия при пластовых температурах ниже 60°С. Однако гель обладает недостаточно высокими структурно-механическими свойствами, а также имеет заметно выраженную склонность к синерезису.
Наиболее близким по технической сущности является состав для повышения нефтеотдачи низкотемпературных пластов путем изоляции или ограничения водопритока к нефтяным скважинам, содержащий соль алюминия, карбамид, уротропин, поливиниловый спирт (ПВС), борную кислоту и воду, и способ его приготовления (Пат. РФ №2410406, кл. Е21В 43/22, опубл. 27.01.2011 Бюл. №3). Состав получают путем перемешивания его компонентов с предварительным приготовлением двух растворов - раствора ПВС в воде и раствора остальных компонентов в воде с концентрациями, в два раза превышающими необходимые, и перемешиванием полученных растворов в соотношении 1:1 по массе. Состав позволяет получить объемный гель при низких пластовых температурах. Однако гель обладает недостаточно высокими реологическими свойствами и приростом коэффициента нефтевытеснения.
Задачей предлагаемого изобретения является повышение эффективности состава для увеличения нефтеотдачи пластов с низкой пластовой температурой путем изоляции или ограничения водопритока к нефтяным скважинам за счет улучшения реологических свойств и тампонирующих характеристик геля, образующего водоизолирующий экран, возможности регулировать время гелеобразования состава и увеличения коэффициента нефтевытеснения, особенно для высоко неоднородных, трещиноватых коллекторов.
Технический результат достигается тем, что в состав для повышения нефтеотдачи пластов, включающий соль алюминия, карбамид, уротропин, ПВС, борную кислоту и воду, дополнительно вводят полиолы - многоатомные спирты глицерин, или сорбит, или маннит при следующем соотношении компонентов, % мас.:
| соль алюминия (в пересчете на безводную) | 2,0-8,0 |
| карбамид | 4,0-20,0 |
| уротропин | 2,0-8,0 |
| поливиниловый спирт (ПВС) | 1,0-5,0 |
| борная кислота | 0,5-1,0 |
| полиолы (глицерин, сорбит или маннит) | 2,0-20,0 |
| вода | остальное |
Полученный состав при закачке в низкотемпературный пласт через определенное время в пласте образует объемный гель с высокими реологическими характеристиками, упругость которого с течением времени увеличивается. Гель блокирует наиболее обводненные высокопроницаемые зоны пласта или трещины, в результате непромытые нефтенасыщенные зоны подключаются к разработке, увеличивается коэффициент нефтевытеснения.
В качестве соли алюминия использовали:
- полигидроксохлорид алюминия АКВА-АУРАТ 30 (АА-30), химическая формула -Al(ОН)aClb⋅nH2O, где а+b=3, при а≥1,3. Полиоксихлорид алюминия Аква-Аурат 30 выпускается ОАО «АУРАТ» по ТУ 6-09-05-1456-96, представляет собой кристаллический порошок желтоватого цвета. Применяется для очистки питьевой воды, промышленных и бытовых сточных вод и др.
- РАС AC/100S производства КНР, представляет собой кристаллический порошок желтоватого цвета.
Карбамид выпускается по ГОСТ 2081-2010, представляет собой гранулы белого цвета, хорошо растворимые в воде. Химическая формула - CO(NH2)2.
Уротропин выпускается по ГОСТ 1381-73, представляет собой белое кристаллическое вещество. Химическая формула - C6H12N4.
Поливиниловый спирт (ПВС) марки 1399 производства КНР, представляет собой гранулы белого цвета. Химическая формула - (C2H4O)х.
Борная кислота выпускается по ГОСТ656-75, представляет собой кристаллический порошок белого цвета. Химическая формула Н3ВО3.
Глицерин - многоатомный спирт с тремя атомами углерода. Для приготовления составов можно использовать глицерин дистиллированный и глицерин технический. Глицерин дистиллированный выпускается по ГОСТ 6259-75, представляет собой густую, бесцветную, прозрачную гигроскопическую жидкость, смешивается с водой в любых соотношениях. Химическая формула С3Н5(ОН)3. Глицерин технический - отход получения биотоплив с содержанием глицерина 80-96% мас.
Сорбит - многоатомный спирт с шестью атомами углерода, производства КНР. Представляет собой бесцветные кристаллы сладкого вкуса. Химическая формула НОСН2(СНОН)4СН2ОН.
Маннит - органическое соединение, многоатомный спирт с шестью атомами углерода, производства КНР. Маннит представляет собой кристаллический негигроскопичный порошок без цвета и запаха, сладковатый на вкус. Химическая формула CH2OH(СНОН)4СН2ОН или С6Н14О6, или С6Н8(ОН)6.
Все реагенты являются доступными на рынке Российской Федерации и экологически безопасными продуктами многотоннажного промышленного производства.
В качестве показателей физико-химических и реологических характеристик предлагаемого состава и полученных гелей использовали значения плотности, водородного показателя рН, вязкости, модуля упругости (модуль Юнга) и предельного напряжения сдвига (предела текучести). Плотность состава определяли пикнометрическим методом при температуре 20-25°С. Значения рН растворов предлагаемого состава получали потенциометрическим методом с применением стеклянного электрода с использованием микропроцессорного лабораторного рН-метра производства HANNA Instruments. Измерение вязкости растворов и гелей проводили с использованием вибрационного вискозиметра с камертонным датчиком «Реокинетика». В качестве калибровочной жидкости использовали дистиллированную воду. Предел текучести гелей определяли с помощью ротационного вискозиметра Реометра HAAKE Viscotester iQ.
Определение модуля упругости гелей проводили на основании диаграмм «напряжение -деформация», полученных в квазистатическом режиме сжатия цилиндрических образцов. Использовали оригинальную аппаратуру на базе микрометра и электронных весов. Модуль упругости рассчитывали как тангенс угла наклона начального линейного участка зависимости напряжения сжатия от величины деформации, для которого соблюдается закон Гука.
Введение в предлагаемый состав полиолов влияет на кинетику и механизм процесса гелеобразования, улучшает физико-химические и реологические свойства растворов и гелей, тампонирующую и нефтевытесняющую способность предлагаемого состава, особенно для изоляции или ограничения водопритока высоко неоднородных, трещиноватых низкотемпературных коллекторов.
Последовательность реакций образования геля в предлагаемом составе при низкой температуре следующая. Уротропин (СН2)6N4 гидролизуется по реакции (1) с образованием формальдегида СН2О и гидроксида аммония NH4OH:
Карбамид NH2-CO-NH2 реагирует с формальдегидом, образуя растворимую карбамидоформальдегидную смолу линейной структуры:
При этом кислая среда катализирует реакции (1) и (2).
В результате связывания формальдегида карбамидом равновесие реакции гидролиза уротропина смещается вправо, то есть его степень гидролиза увеличивается в присутствии карбамида и с увеличением его концентрации, при этом увеличивается количество гидроксида аммония, который реагирует с солью алюминия и образует необратимый неорганический гель гидроксида алюминия и растворимую соль хлорида аммония:
В зависимости от концентрации уротропина, при его гидролизе увеличивается рН состава после термостатирования при температуре 20-30°С до порогового значения 5-6 ед. рН, что приводит к образованию геля гидроксида алюминия. При этом растворимая карбамидоформальдегидная смола увеличивает прочность геля гидроксида алюминия.
Через определенное время, внутри неорганического геля образуется обратимый полимерный гель на основе ПВС за счет обратимого фазового перехода и комплексообразования с борной кислотой. В результате после закачки в пласт предлагаемого состава непосредственно в пласте образуется связнодисперсная наноразмерная структура типа «гель в геле».
Введение в предлагаемый состав полиолов влияет на скорость и равновесие реакций (1), (2) и (3). При взаимодействии слабой борной кислоты и многоатомных спиртов (глицерина, сорбита и маннита) образуются сильные комплексные кислоты - глицеринборная, сорбитборная и маннитборная. При увеличении концентрации полиолов значения рН растворов полиолборной кислоты в зависимости от ее концентрации монотонно снижаются, в интервале от 5.9 до 0.8 ед. рН. Значения рН в растворах сорбитборной и маннитборной кислот существенно ниже, чем в растворах глицеринборной кислоты, так как сорбитборная и маннитборная кислоты значительно сильнее глицеринборной кислоты. Так, концентрационные константы ионизации глицеринборной и сорбитборной кислот Kd равны 7.1⋅10-6 и 3.2⋅10-3 моль⋅л-1, соответственно. При взаимодействии борной кислоты и полиолов с образованием комплексной полиолборной кислоты значение рН 1%-ного раствора борной кислоты при увеличении концентрации многоатомных спиртов снижается от 5.9 ед. рН до 1.7-2.7 ед. рН, фиг. 1.
Изменяя вид и концентрацию полиола, можно регулировать время гелеобразования предлагаемого состава. Так как скорость и равновесие реакций (1), (2) и (3) зависят от рН среды, то изменяя рН, можно как снижать, так и увеличивать время гелеобразования состава.
Так как кислая среда катализирует реакции (1) и (2), при снижении рН равновесие в этих реакциях при определенных соотношениях уротропина и полиола может смещаться вправо, в сторону образования продуктов реакции. Так, для состава, содержащего 1% мас. борной кислоты, 6% мас. АА-30, 8% мас. карбамида и 6% мас. уротропина и 1-5% мас. ПВС при добавлении 10 и 20% мас. глицерина равновесие реакций (1) и (2) смещается вправо, в сторону образования продуктов реакции, что отражается в увеличении вязкости гелей (вязкость гелей при добавлении полиолов увеличивается при одинаковой концентрации ПВС в 1.5-2.2 раза, (фиг. 2), скорость реакций (1) и (2) также увеличивается. Это приводит к тому, что время гелеобразования с увеличением концентрации полиолов в составе снижается в 1.2-1.4 раза (фиг. 3). На фиг. 2-4 составы с концентрацией полиола, равной нулю (0), соответствуют составам по прототипу.
При добавлении сорбита, который образует сорбитборную кислоту, значительно более сильную, чем глицеринборная кислота, рН раствора снижается сильнее, и теперь имеются два конкурирующие процесса - с одной стороны, скорость реакций (1) и (2) увеличивается, с другой - часть гидроксида аммония, образующегося по реакции (1), должна тратиться на нейтрализацию полиолборной кислоты, а затем уже на образование неорганического геля гидроксида алюминия по реакции (3), что приводит к смещению равновесия влево и замедлению процесса гелеобразования. Суммарная скорость процесса гелеобразования определяется видом полиола и его концентрацией. Так, при добавлении 5% мас. сорбита к рассматриваемому выше составу, содержащему 1% мас. борной кислоты, 6% мас. АА-30, 8% мас. карбамида, 6% мас. уротропина и 1-5% мас. ПВС, равновесие реакций (1) и (2) смещается влево, в результате время гелеобразования повышается в 1.4-1.75 раза при одинаковой концентрации ПВС (фиг. 3). Таким образом, изменяя вид и концентрацию полиола, можно регулировать время гелеобразования предлагаемого состава.
Кроме того, полиолы влияют на структуру воды в предлагаемом составе. Гидратация полиолов приводит к тому, что часть воды переходит в связанное состояние, «свободной» воды остается меньше, что аналогично эффекту концентрирования состава, в результате гелеобразование происходит при более низких концентрациях реагентов в составе. Так, в прототипе гель образуется через 3 часа при концентрации ПВС 3% мас, в предлагаемом составе с 10% мас. глицерина гель образуется через 3 часа при концентрации ПВС 2% мас., с 20% мас. глицерина - при концентрации ПВС 1% мас. (фиг.3а).
Гели обладают пространственной структурой, способной сопротивляться сдвигающему напряжению, пока его величина не превысит значение критического (предельного) напряжения сдвига. Затем происходит разрушение структуры геля. Для гелей, полученных из составов по прототипу, без полиолов, предельное напряжение сдвига при концентрации ПВС от 1 до 5% мас. находится в интервале от 214 до 1435 Па. Предельное напряжение сдвига гелей, полученных из предлагаемых составов с добавлением полиолов, при тех же концентрациях ПВС находится в интервале от 271 до 2128 Па, то есть увеличивается в 1.3-1.5 раза, фиг. 4, а.
На основании диаграмм «напряжение - деформация» для гелей, полученных из растворов для прототипа, содержащего ПВС с концентрациями от 0 до 3% мас, 1% мас. борной кислоты, 6% мас. АА-30, 8% мас. карбамида, 6% мас. уротропина, и предлагаемого состава, в который добавлен глицерин с концентрациями 0, 10 и 20% мас., были рассчитаны значения модулей упругости гелей (фиг.4 б). При увеличении концентрации полиола в гелеобразующем составе модуль упругости гелей повышается в 1.4-1.9 раза, (фиг.4 б). При этом с течением времени упругость гелей, полученных из предлагаемого состава, возрастает, и для состава с концентрацией ПВС 3% мас., 10 и 20% мас. глицерина через 5 суток достигает значения 307.2 и 315.3 кПа, соответственно, примеры 11, 12.
Таким образом, добавление полиолов влияет на скорость и равновесие реакций, обеспечивающих гелеобразование в предлагаемом составе, что позволяет регулировать время гелеобразования состава и получать гели при более низких концентрациях реагентов. Экспериментальные исследования реологических и упругих свойств комбинированных наноразмерных структур типа «гель в геле», полученных из предлагаемого состава, показали, что по сравнению с гелями, полученными из прототипа, они имеют более высокие значения вязкости (выше в 1.2-4.1 раза) и упругости (максимально в 1.4-1.9 раза).
Добавление полиолов приводит к снижению температуры потери текучести предлагаемого состава, увеличению его плотности и вязкости, таблица 1.
Приводим примеры конкретных составов.
Пример 1. По прототипу. К 310.0 г пресной воды добавляют 10.0 г борной кислоты, 40.0 г уротропина, 60.0 г полигидроксохлорида алюминия АКВА-АУРАТ 30 (АА-30) и 80.0 г карбамида. Перемешивают и затем к однородному раствору добавляют 500.0 г раствора ПВС с концентрацией 4.0% мас. После тщательного перемешивания получают 1000.0 г состава, содержащего 2.0% мас. ПВС, 1.0% мас. борной кислоты, 6.0% мас. полигидроксохлорида алюминия АКВА-АУРАТ 30 (в пересчете на безводный концентрация алюминия хлористого составляет 4.7% мас.), 8.0% мас. карбамида, 4.0% мас. уротропина и 79.0% мас. воды. Состав выдерживают при температуре 23°С. Время образования геля составляет 10.7 часов. Результаты исследований физико-химических и реологических свойств состава и полученного геля приведены в таблице 1.
Пример 2. К 264.8 г пресной воды добавляют 50.0 г маннита, 5.0 г борной кислоты, 80.0 г уротропина, 102.0 г полигидроксохлорида алюминия АКВА-АУРАТ 30 (АА-30) и 200.0 г карбамида. Перемешивают и затем добавляют 300.0 г раствора ПВС с концентрацией 10.0% мас. После тщательного перемешивания получают 1000.0 г состава, содержащего 3.0% мас. ПВС, 0.5% мас. борной кислоты, 10.2% мас. полигидроксохлорида алюминия АКВА-АУРАТ 30 (в пересчете на безводный концентрация алюминия хлористого составляет 8.0% мас.), 20.0% мас. карбамида, 8.0% мас. уротропина, 5.0% мас. маннита и 53.3% мас. воды. Состав выдерживают при температуре 23°С. Результаты исследований физико-химических и реологических свойств состава и полученного геля приведены в таблице 1.
Пример 3. К 50.0 г пресной воды добавляют 200.0 г глицерина, 10.0 г борной кислоты, 40.0 г уротропина, 60.0 г полигидроксохлорида алюминия АКВА-АУРАТ 30 (АА-30) и 140.0 г карбамида. Перемешивают и затем добавляют 500.0 г раствора ПВС с концентрацией 10.0% мас. После тщательного перемешивания получают 1000.0 г состава, содержащего 5.0% мас. ПВС, 1.0% мас. борной кислоты, 6.0% мас. полигидроксохлорида алюминия АКВА-АУРАТ 30 (в пересчете на безводный концентрация алюминия хлористого составляет 4.7% мас.), 14.0% мас. карбамида, 4.0% мас. уротропина, 20.0% мас. глицерина и 50.0% мас. воды. Состав выдерживают при температуре 23°С. Время образования геля составляет 6.8 часов. Результаты исследований физико-химических и реологических свойств состава и полученного геля приведены в таблице 1.
Пример 4. 20.0 г маннита, 10.0 г борной кислоты, 80.0 г уротропина, 60.0 г полигидроксохлорида алюминия АКВА-АУРАТ 30 (АА-30) и 140.0 г карбамида добавляют к 390.0 г пресной воды. Перемешивают и затем добавляют 300.0 г раствора ПВС с концентрацией 10.0% мас. После тщательного перемешивания получают 1000.0 г состава, содержащего 3.0% мас. ПВС, 1.0% мас. борной кислоты, 6.0% мас. полигидроксохлорида алюминия АКВА-АУРАТ 30 (в пересчете на безводный концентрация алюминия хлористого составляет 4.7% мас.), 14.0% мас. карбамида, 8.0% мас. уротропина, 2.0% мас. маннита и 66.0% мас. воды. Состав выдерживают при температуре 23°С. Результаты исследований физико-химических и реологических свойств состава и полученного геля приведены в таблице 1.
Пример 5. К 310.0 г пресной воды добавляют 200.0 г глицерина, 10.0 г борной кислоты, 40.0 г уротропина, 60.0 г полигидроксохлорида алюминия АКВА-АУРАТ 30 (АА-30) и 80.0 г карбамида. Перемешивают и затем добавляют 300.0 г раствора ПВС с концентрацией 10.0% мас. После тщательного перемешивания получают 1000.0 г состава, содержащего 3.0% мас. ПВС, 1.0% мас. борной кислоты, 6.0% мас. полигидроксохлорида алюминия АКВА-АУРАТ 30 (в пересчете на безводный концентрация алюминия хлористого составляет 4.7% мас.), 8.0% мас. карбамида, 4.0% мас. уротропина, 20.0% мас. глицерина и 58.0% мас. воды. Состав выдерживают при температуре 23°С. Время образования геля составляет 12 часов. Результаты исследований физико-химических и реологических свойств состава и полученного геля приведены в таблице 1.
Пример 6. 200.0 г глицерина, 10.0 г борной кислоты, 60.0 г уротропина, 60.0 г полигидроксохлорида алюминия АКВА-АУРАТ 30 (АА-30) и 80.0 г карбамида добавляют к 490.0 г пресной воды. Перемешивают и затем добавляют 100.0 г раствора ПВС с концентрацией 10.0% мас. После тщательного перемешивания получают 1000.0 г состава, содержащего 1.0% мас. ПВС, 1.0% мас. борной кислоты, 6.0% мас. полигидроксохлорида алюминия АКВА-АУРАТ 30 (в пересчете на безводный концентрация алюминия хлористого составляет 4.7% мас.), 8.0% мас. карбамида, 6.0% мас. уротропина, 20.0% мас. глицерина и 58.0% мас. воды. Состав выдерживают при температуре 23°С. Время образования геля составляет 3.5 часа. Результаты исследований физико-химических и реологических свойств состава и полученного геля приведены в таблице 1.
Пример 7. К 390.0 г пресной воды добавляют 20.0 г маннита, 10.0 г борной кислоты, 80.0 г уротропина, 60.0 г полигидроксохлорида алюминия АКВА-АУРАТ 30 (АА-30) и 140.0 г карбамида. Перемешивают и затем добавляют 300.0 г раствора ПВС с концентрацией 10.0% мас. После тщательного перемешивания получают 1000.0 г состава, содержащего 3.0% мас. ПВС, 1.0% мас. борной кислоты, 6.0% мас. полигидроксохлорида алюминия АКВА-АУРАТ 30 (в пересчете на безводный концентрация алюминия хлористого составляет 4.7% мас.), 14.0% мас. карбамида, 8.0% мас. уротропина, 2.0% мас. маннита и 66.0% мас. воды. Состав выдерживают при температуре 23°С. Результаты исследований физико-химических и реологических свойств состава и полученного геля приведены в таблице 1.
Пример 8. 50.0 г сорбита, 10.0 г борной кислоты, 40.0 г уротропина, 60.0 г РАС AC/100S и 80.0 г карбамида добавляют к 560.0 г пресной воды. Перемешивают и затем добавляют 200.0 г раствора ПВС с концентрацией 10.0% мас. После тщательного перемешивания получают 1000.0 г состава, содержащего 2.0% мас. ПВС, 1.0% мас. борной кислоты, 6.0% мас. РАС AC/100S (в пересчете на безводный концентрация алюминия хлористого составляет 4.7% мас.), 8.0% мас. карбамида, 4.0% мас. уротропина, 5.0% мас. сорбита и 74.0% мас. воды. Состав выдерживают при температуре 23°С. Время образования геля составляет 10.7 часов. Результаты исследований физико-химических и реологических свойств состава и полученного геля приведены в таблице 1.
Пример 9. 50.0 г сорбита, 10.0 г борной кислоты, 80.0 г уротропина, 60.0 г полигидроксохлорида алюминия АКВА-АУРАТ 30 (АА-30) и 80.0 г карбамида добавляют к 420.0 г пресной воды. Перемешивают и затем добавляют 300.0 г раствора ПВС с концентрацией 10.0% мас. После тщательного перемешивания получают 1000.0 г состава, содержащего 3.0% мас. ПВС, 1.0% мас. борной кислоты, 6.0% мас. полигидроксохлорида алюминия АКВА-АУРАТ 30 (в пересчете на безводный концентрация алюминия хлористого составляет 4.7% мас.), 8.0% мас. карбамида, 8.0% мас. уротропина, 5.0% мас. сорбита и 69.0% мас. воды. Состав выдерживают при температуре 23°С. Результаты исследований физико-химических и реологических свойств состава и полученного геля приведены в таблице 1.
Пример 10. К 164.0 г пресной воды добавляют 200.0 г глицерина, 10.0 г борной кислоты, 60.0 г уротропина, 26.0 г полигидроксохлорида алюминия АКВА-АУРАТ 30 (АА-30) и 40.0 г карбамида. Перемешивают и затем добавляют 500.0 г раствора ПВС с концентрацией 4.0% мас. После тщательного перемешивания получают 1000.0 г состава, содержащего 2.0% мас. ПВС, 1.0% мас. борной кислоты, 2.6% мас. полигидроксохлорида алюминия АКВА-АУРАТ 30 (в пересчете на безводный концентрация алюминия хлористого составляет 2.0% мас.), 4.0% мас. карбамида, 6.0% мас. уротропина, 20.0% мас. глицерина и 64.4% мас. воды. Состав выдерживают при температуре 23°С. Результаты исследований физико-химических и реологических свойств состава и полученного геля приведены в таблице 1.
Пример 11. 100.0 г глицерина, 10.0 г борной кислоты, 60.0 г уротропина, 60.0 г полигидроксохлорида алюминия АКВА-АУРАТ 30 (АА-30)и 80.0 г карбамида добавляют к 390.0 г пресной воды. Перемешивают и затем добавляют 300.0 г раствора ПВС с концентрацией 10.0% мас. После тщательного перемешивания получают 1000.0 г состава, содержащего 3.0% мас. ПВС, 1.0% мас. борной кислоты, 6.0% мас. полигидроксохлорида алюминия АКВА-АУРАТ 30 (АА-30) (в пересчете на безводный концентрация алюминия хлористого составляет 4.7% мас.), 8.0% мас. карбамида, 6.0% мас. уротропина, 10.0% мас. глицерина и 66.0% мас. воды. Состав выдерживают при температуре 23°С. Время образования геля составляет 1.75 часа. Результаты исследований физико-химических и реологических свойств состава и полученного геля приведены в таблице 1.
Пример 12. 200.0 г глицерина, 10.0 г борной кислоты, 60.0 г уротропина, 60.0 г полигидроксохлорида алюминия АКВА-АУРАТ 30 (АА-30) и 80.0 г карбамида добавляют к 290.0 г пресной воды. Перемешивают и затем добавляют 300.0 г раствора ПВС с концентрацией 10.0% мас. После тщательного перемешивания получают 1000.0 г состава, содержащего 3.0% мас. ПВС, 1.0% мас. борной кислоты, 6.0% мас. полигидроксохлорида алюминия АКВА-АУРАТ 30 (в пересчете на безводный концентрация алюминия хлористого составляет 4.7% мас.), 8.0% мас. карбамида, 6.0% мас. уротропина, 20.0% мас. глицерина и 56.0% мас. воды. Состав выдерживают при температуре 23°С. Время образования геля составляет 2 часа. Результаты исследований физико-химических и реологических свойств состава и полученного геля приведены в таблице 1.
Пример 13. 50.0 г сорбита, 10.0 г борной кислоты, 60.0 г уротропина, 60.0 г РАС AC/100S и 80.0 г карбамида добавляют к 240.0 г пресной воды. Перемешивают и затем добавляют 500.0 г раствора ПВС с концентрацией 6.0% мас. После тщательного перемешивания получают 1000.0 г состава, содержащего 3.0% мас. ПВС, 1.0% мас. борной кислоты, 6.0% мас. РАС AC/100S (в пересчете на безводный концентрация алюминия хлористого составляет 4.7% мас.), 8.0% мас. карбамида, 6.0% мас. уротропина, 5.0% мас. сорбита и 71.0% мас. воды. Состав выдерживают при температуре 23°С. Время образования геля составляет 4.65 часа. Результаты исследований физико-химических и реологических свойств состава и полученного геля приведены в таблице 1.
Пример 14. 200.0 г глицерина, 10.0 г борной кислоты, 20.0 г уротропина, 60.0 г полигидроксохлорида алюминия АКВА-АУРАТ 30 (АА-30) и 200.0 г карбамида добавляют к 310.0 г пресной воды. Перемешивают и затем добавляют 200.0 г раствора ПВС с концентрацией 10.0% мас. После тщательного перемешивания получают 1000.0 г состава, содержащего 2.0% мас. ПВС, 1.0% мас. борной кислоты, 6.0% мас. полигидроксохлорида алюминия АКВА-АУРАТ 30 (в пересчете на безводный концентрация алюминия хлористого составляет 4.7% мас.), 20.0% мас. карбамида, 2.0% мас. уротропина, 20.0% мас. глицерина и 49.0% мас. воды. Состав выдерживают при температуре 23°С. Время образования геля составляет 52 часа. Результаты исследований физико-химических и реологических свойств состава и полученного геля приведены в таблице 1.
Пример 15. 50.0 г сорбита, 10.0 г борной кислоты, 80.0 г уротропина, 60.0 г полигидроксохлорида алюминия АКВА-АУРАТ 30 (АА-30) и 200.0 г карбамида добавляют к 300.0 г пресной воды. Перемешивают и затем добавляют 300.0 г раствора ПВС с концентрацией 10.0% мас. После тщательного перемешивания получают 1000.0 г состава, содержащего 3.0% мас. ПВС, 1.0% мас. борной кислоты, 6.0% мас. полигидроксохлорида алюминия АКВА-АУРАТ 30 (АА-30) (в пересчете на безводный концентрация алюминия хлористого составляет 4.7% мас.), 20.0% мас. карбамида, 8.0% мас. уротропина, 5.0% мас. сорбита и 57.0% мас. воды. Состав выдерживают при температуре 23°С. Время образования геля составляет 1 час.Результаты исследований физико-химических и реологических свойств состава и полученного геля приведены в таблице 1.
Пример 16. 200.0 г глицерина, 10.0 г борной кислоты, 40.0 г уротропина, 60.0 г полигидроксохлорида алюминия АКВА-АУРАТ 30 (АА-30) и 80.0 г карбамида добавляют к 110.0 г пресной воды. Перемешивают и затем добавляют 500.0 г раствора ПВС с концентрацией 10.0% мас. После тщательного перемешивания получают 1000.0 г состава, содержащего 5.0% мас. ПВС, 1.0% мас. борной кислоты, 6.0% мас. полигидроксохлорида алюминия АКВА-АУРАТ 30 (в пересчете на безводный концентрация алюминия хлористого составляет 4.7% мас.), 8.0% мас. карбамида, 4.0% мас. уротропина, 20.0% мас. глицерина и 56.0% мас. воды. Состав выдерживают при температуре 23°С. Время образования геля составляет 9 часов. Результаты исследований физико-химических и реологических свойств состава и полученного геля приведены в таблице 1.
Пример 17. 50.0 г сорбита, 10.0 г борной кислоты, 40.0 г уротропина, 60.0 г полигидроксохлорида алюминия АКВА-АУРАТ 30 (АА-30) и 200.0 г карбамида добавляют к 340.0 г пресной воды. Перемешивают и затем добавляют 300.0 г раствора ПВС с концентрацией 10.0% мас.. После тщательного перемешивания получают 1000.0 г состава, содержащего 3.0% мас. ПВС, 1.0% мас. борной кислоты, 6.0% мас. полигидроксохлорида алюминия АКВА-АУРАТ 30 (АА-30) (в пересчете на безводный концентрация алюминия хлористого составляет 4.7% мас.), 20.0% мас. карбамида, 4.0% мас. уротропина, 5.0% мас. сорбита и 61.0% мас. воды. Состав выдерживают при температуре 23°С. Результаты исследований физико-химических и реологических свойств состава и полученного геля приведены в таблице 1.
Пример 18. 20.0 г маннита, 10.0 г борной кислоты, 60.0 г уротропина, 60.0 г полигидроксохлорида алюминия АКВА-АУРАТ 30 (АА-30) и 140.0 г карбамида добавляют к 210.0 г пресной воды. Перемешивают и затем добавляют 500.0 г раствора ПВС с концентрацией 6.0% мас. После тщательного перемешивания получают 1000.0 г состава, содержащего 3.0% мас. ПВС, 1.0% мас. борной кислоты, 6.0% мас. полигидроксохлорида алюминия АКВА-АУРАТ 30 (в пересчете на безводный концентрация алюминия хлористого составляет 4.7% мас.), 14.0% мас. карбамида, 6.0% мас. уротропина, 2.0% мас. маннита и 68.0% мас. воды. Состав выдерживают при температуре 23°С. Результаты исследований физико-химических и реологических свойств состава и полученного геля приведены в таблице 1.
Лабораторные исследования фильтрационных характеристик и нефтевытесняющей способности предлагаемого состава для повышения нефтеотдачи и ограничения водопритока проводили на установке по изучению фильтрационных характеристик (производство ООО «КАТАКОН», Россия), состоящей из двух параллельных колонок, объемом 125 см3.
При исследовании фильтрационных характеристик и нефтевытесняющей способности составов использовали насыпные модели пласта, приготовленные из дезинтегрированного кернового материала Усинского месторождения, модель пластовой воды Усинского месторождения с минерализацией 62.1-74.7 г/дм3 и дегазированную нефть Усинского месторождения (термостабилизированная нефть с добавлением 30% керосина). Проницаемость моделей находилась в пределах от 0.447 до 3.343 мкм2, проницаемость параллельных колонок различалась в 1.02-2.84 раза. Время термостатирования было подобрано с учетом кинетики образования геля в «свободном объеме» и составляло 12-24 часа, противодавление - 2 МПа.
Эффективность применения гелеобразующих составов изучали в процессе вытеснения остаточной нефти водой из двух параллельных колонок с различной проницаемостью. Исследование влияния гелеобразующего состава на процесс вытеснения нефти проводили следующим образом. Сначала осуществляли вытеснение нефти водой до полной обводненности продукции из обеих колонок при температуре 17-27°С. Каждые 5-15 минут замеряли температуру, давления на входе и выходе из колонок, объемы вытесненной нефти и воды из каждой колонки. По полученным данным рассчитывали градиент давления grad Р, атм/м, скорость фильтрации V, м/сут, подвижность жидкостей κ/μ, мкм2/(мПа⋅с) и коэффициент вытеснения нефти водой Кв, %. После вытеснения нефти водой одновременно в обе колонки закачивали оторочку гелеобразующего состава, продвигали на заданное расстояние водой и термостатировали определенное время для образования геля. Затем продолжали нагнетание воды. Измерение указанных выше параметров - температуры, давления на входе и выходе, объемов вытесненной нефти и воды из каждой колонки - производили постоянно, каждые 5-15 минут. Кроме того, определяли рН жидкости на выходе из колонок и концентрацию карбамида, входящего в состав композиции. По полученным данным рассчитывали градиент давления, скорость фильтрации, подвижность жидкостей, абсолютный коэффициент вытеснения нефти - составом и водой.
Экспериментальные исследования фильтрационных характеристик и нефтевытесняющей способности предлагаемого наноструктурированного низкотемпературного гелеобразующего состава на неоднородных моделях пласта в условиях, моделирующих пластовые пермо-карбоновой залежи Усинского месторождения, при естественном режиме эксплуатации (17-27°С) показали, что его использование приводит к перераспределению (выравниванию) фильтрационных потоков и приросту коэффициента нефтевытеснения, особенно значительному в более низко проницаемых моделях пласта - до 50.8-52.4%, (табл. 2). О перераспределении (выравнивании) фильтрационных потоков свидетельствует изменение отношения подвижностей жидкости в колонках неоднородных моделей пласта (табл. 2), максимально от 1240:1 до 1.0:1.2.
В качестве примеров на фиг. 5, 6 приведены результаты влияния закачки предлагаемого низкотемпературного гелеобразующего состава на фильтрационные характеристики и коэффициент нефтевытеснения модели неоднородного пласта (табл. 2). После закачки предлагаемого состава 5 (№2, табл. 2), содержащего 3.0% мас. ПВС, 1.0% мас. борной кислоты, 6.0% мас. АА-30, 8.0% мас. карбамида, 4.0% уротропина, 20.0% мас. глицерина и 58.0% мас. воды, фиг. 5, в модели пласта в условиях, моделирующих доотмыв остаточной нефти в скважине пермо-карбоновой залежи Усинского месторождения, при 17°С образуется блокирующий экран, выдерживающий перепад давления больше 60-80 атм/м. При фильтрации жидкости после образования геля в модели пласта наблюдалось выравнивание профиля притока и увеличение коэффициента нефтевытеснения по 1-й и 2-й колонкам на 23.1 и 52.4%, соответственно, что существенно больше, чем по прототипу.
После закачки предлагаемого состава 8 (№3, табл. 2), содержащего 2.0% мас. ПВС, 1.0% мас. борной кислоты, 6.0% мас. РАС AC/100S, 8.0% мас. карбамида, 4.0% уротропина и 5.0% мас. сорбита и 74.0% мас. воды, фиг. 6, в модели пласта в условиях, моделирующих доотмыв остаточной нефти в скважине пермо-карбоновой залежи Усинского месторождения, при 27°С образуется блокирующий экран, выдерживающий перепад давления больше 60-113.5 атм/м. При фильтрации жидкости после образования геля в модели пласта наблюдалось выравнивание профиля притока и увеличение коэффициента нефтевытеснения по 1-й и 2-й колонкам на 16.95 и 50.8%, соответственно, что существенно больше, чем по прототипу.
В среднем по всем моделям увеличение коэффициента нефтевытеснения по 1-й и 2-й колонкам составило 13.9 и 35.4%, соответственно, что в 2.5-3.1 раза больше, чем по прототипу (5.6 и 11.3%). При этом максимальные давления, которые выдерживал блокирующий экран, составляли 75-116 атм, что в 2.1-2.9 раза выше, чем у прототипа.
По результатам лабораторных исследований, при проведении экспериментов по вытеснению нефти на двух параллельных колонках с разной проницаемостью, с общим входом и раздельным выходом, при использовании предлагаемого гелеобразующего состава зафиксировано не только общее увеличение коэффициента вытеснения нефти в модели, но и выявлена связь начальной проницаемости колонок с приростом коэффициента вытеснения нефти, (фиг. 7): зависимость линейная, с величиной достоверности апроксимации 0.9214.
Для более проницаемых моделей прирост коэффициента нефтевытеснения существенно увеличивается, что позволяет предположить высокую эффективность применения предлагаемого состава при наличии высокопроницаемых разломов, трещин и промытых каналов. Поэтому предполагается применения данного состава на холодных добывающих и нагнетательных скважинах со сложным геологическим строением пласта, наличием высокопроницаемых разломов и трещин.
Таким образом, из результатов экспериментальных исследований, представленных в таблице 1 и примерах, следует, что добавление полиолов, влияющих на скорость и равновесие реакций, обеспечивающих гелеобразование в предлагаемом составе, позволяет регулировать время гелеобразования состава и получать гели при более низких концентрациях реагентов, приводит к снижению температуры потери текучести предлагаемого состава, увеличению его плотности и вязкости. Изменяя вид и концентрацию полиола, можно регулировать время гелеобразования предлагаемого состава - снижать или увеличивать время гелеобразования в 1.2 - 2.2 раза.
Гели, полученные из предлагаемого состава, по сравнению с гелями, полученными из прототипа, имеют улучшенные реологические свойства - более высокие значения вязкости (выше в 1.2-4.1 раза) и упругости (больше максимально в 1.4-1.9 раза). Предельное напряжение сдвига гелей, полученных из предлагаемых составов с добавлением полиолов при тех же концентрациях ПВС, увеличивается в 1.3-1.5 раза.
В результате исследований фильтрационных характеристик и проведенных расчетов было установлено, что увеличение коэффициента нефтевытеснения в среднем по всем моделям в 2.5-3.1 раза больше, чем по прототипу (по предлагаемому составу - 13.9 и 35.4%, по прототипу 5.6 и 11.3%), при этом максимальные давления, которые выдерживал блокирующий экран, составляли 75-116 атм, что в 2.1-2.9 раза выше, чем у прототипа. Использование предлагаемого состава позволяет добиться более эффективного ограничения водопритока, увеличения охвата пласта заводнением и повышения нефтеотдачи пластов с низкой температурой за счет улучшения вязкоупругих свойств и тампонирующих характеристик геля, образующего водоизолирующий экран.
Кроме того, установлено, что прирост коэффициента вытеснения нефти линейно увеличивается с ростом начальной проницаемости колонок и модели в целом (с величиной достоверности апроксимации 0.9214). То есть для более проницаемых моделей прирост коэффициента нефтевытеснения существенно увеличивается, что позволяет предположить высокую эффективность применения предлагаемого состава при наличии высокопроницаемых разломов, трещин и промытых каналов. Поэтому предполагается применения данного состава на холодных добывающих и нагнетательных скважинах со сложным геологическим строением пласта, наличием высокопроницаемых разломов и трещин.
Добавление полиолов приводит к повышению эффективности состава для увеличения нефтеотдачи пластов с низкой температурой путем изоляции или ограничения водопритока к нефтяным скважинам, за счет улучшения реологических свойств и тампонирующих характеристик геля, образующего водоизолирующий экран, возможности регулировать время гелеобразования состава, а также увеличения коэффициента нефтевытеснения, особенно для высоко неоднородных, трещиноватых коллекторов.
Предлагаемый состав с улучшенными структурно-механическими свойствами перспективен для образования отклоняющих экранов в нефтяных пластах, перераспределения фильтрационных потоков, увеличения нефтеотдачи и ограничения водопритока, а также для гидроизоляции подземных выработок и гидротехнических сооружений.
Claims (2)
- Состав для повышения нефтеотдачи пластов, содержащий соль алюминия, карбамид, уротропин, поливиниловый спирт - ПВС, борную кислоту и воду, отличающийся тем, что он дополнительно содержит полиол - многоатомный спирт при следующем соотношении компонентов, мас.%:
-
соль алюминия - AlCl3 в пересчете на безводную соль 2,0-8,0 карбамид 4,0-20,0 уротропин 2,0-8,0 ПВС 1,0-5,0 борная кислота 0,5-1,0 полиол 2,0-20,0; вода остальное
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020120347A RU2746609C1 (ru) | 2020-06-15 | 2020-06-15 | Состав для увеличения нефтеотдачи пластов |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020120347A RU2746609C1 (ru) | 2020-06-15 | 2020-06-15 | Состав для увеличения нефтеотдачи пластов |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2746609C1 true RU2746609C1 (ru) | 2021-04-16 |
Family
ID=75521176
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2020120347A RU2746609C1 (ru) | 2020-06-15 | 2020-06-15 | Состав для увеличения нефтеотдачи пластов |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2746609C1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2792450C1 (ru) * | 2022-07-27 | 2023-03-22 | Общество с ограниченной ответственностью "ЛУКОЙЛ-Инжиниринг" (ООО "ЛУКОЙЛ-Инжиниринг") | Осадкообразующий состав для ограничения водопритока и выравнивания профиля приемистости нагнетательных скважин |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1654554A1 (ru) * | 1989-01-09 | 1991-06-07 | Институт химии нефти СО АН СССР | Состав дл повышени нефтеотдачи |
| RU2076202C1 (ru) * | 1994-10-18 | 1997-03-27 | Институт химии нефти СО РАН | Состав для изоляции водопритока к скважинам и повышения нефтеотдачи |
| RU2081297C1 (ru) * | 1995-04-14 | 1997-06-10 | Открытое акционерное общество "Нефтяная компания Приоритет" | Состав для изоляции водопритока в скважину |
| RU2410406C1 (ru) * | 2009-12-09 | 2011-01-27 | Учреждение Российской академии наук Институт химии нефти Сибирского отделения РАН (ИХН СО РАН) | Состав для повышения нефтеотдачи пластов и способ его приготовления |
| EP2682445A1 (de) * | 2012-07-04 | 2014-01-08 | Wintershall Holding GmbH | Formulierungen auf Basis von Rohglyzerin (R), Celluloseether und Harnstoff, Verfahren zur Förderung von Erdöl aus Erdöllagerstätten mit inhomogener Permeabilität sowie Verfahren zur Herstellung dieser Formulierungen |
| RU2577556C1 (ru) * | 2015-03-11 | 2016-03-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии нефти Сибирского отделения Российской академии наук (ИХН СО РАН) | Состав для повышения нефтеотдачи пластов и способ его приготовления |
-
2020
- 2020-06-15 RU RU2020120347A patent/RU2746609C1/ru active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1654554A1 (ru) * | 1989-01-09 | 1991-06-07 | Институт химии нефти СО АН СССР | Состав дл повышени нефтеотдачи |
| RU2076202C1 (ru) * | 1994-10-18 | 1997-03-27 | Институт химии нефти СО РАН | Состав для изоляции водопритока к скважинам и повышения нефтеотдачи |
| RU2081297C1 (ru) * | 1995-04-14 | 1997-06-10 | Открытое акционерное общество "Нефтяная компания Приоритет" | Состав для изоляции водопритока в скважину |
| RU2410406C1 (ru) * | 2009-12-09 | 2011-01-27 | Учреждение Российской академии наук Институт химии нефти Сибирского отделения РАН (ИХН СО РАН) | Состав для повышения нефтеотдачи пластов и способ его приготовления |
| EP2682445A1 (de) * | 2012-07-04 | 2014-01-08 | Wintershall Holding GmbH | Formulierungen auf Basis von Rohglyzerin (R), Celluloseether und Harnstoff, Verfahren zur Förderung von Erdöl aus Erdöllagerstätten mit inhomogener Permeabilität sowie Verfahren zur Herstellung dieser Formulierungen |
| RU2577556C1 (ru) * | 2015-03-11 | 2016-03-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии нефти Сибирского отделения Российской академии наук (ИХН СО РАН) | Состав для повышения нефтеотдачи пластов и способ его приготовления |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2792450C1 (ru) * | 2022-07-27 | 2023-03-22 | Общество с ограниченной ответственностью "ЛУКОЙЛ-Инжиниринг" (ООО "ЛУКОЙЛ-Инжиниринг") | Осадкообразующий состав для ограничения водопритока и выравнивания профиля приемистости нагнетательных скважин |
| RU2819860C1 (ru) * | 2023-09-11 | 2024-05-28 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт нефтегазовой геологии и геофизики им. А.А. Трофимука Сибирского отделения Российской академии наук (ИНГГ СО РАН) | Способ гидроизоляции заколонного пространства технологических скважин |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Seright et al. | Stability and behavior in carbonate cores for new enhanced-oil-recovery polymers at elevated temperatures in hard saline brines | |
| CN104927805A (zh) | 一种适用于陆相沉积敏感性页岩地层的高密度水基钻井液 | |
| CN102796498A (zh) | 泡沫钻井液 | |
| US11111753B2 (en) | Polymer gel compositions for treating aqueous zones in subterranean formations and methods of treating the aqueous zones | |
| CN103194202B (zh) | 一种吸附型酸液缓速外加剂及其制备方法 | |
| CN109097014A (zh) | 一种可用海水配制的地下交联型树脂调堵剂及其应用 | |
| CN102965093A (zh) | 一种油藏深部调驱用复合交联深部调驱剂及其制备方法 | |
| RU2546700C1 (ru) | Состав для повышения нефтеотдачи пластов (варианты) | |
| US4665987A (en) | Prepartially crosslinked gel for retarding fluid flow | |
| CN117402605A (zh) | 一种耐温耐盐的纳米压裂渗吸剂及其制备方法 | |
| RU2746609C1 (ru) | Состав для увеличения нефтеотдачи пластов | |
| RU2577556C1 (ru) | Состав для повышения нефтеотдачи пластов и способ его приготовления | |
| CN104559985A (zh) | 驱油用聚表组合物及其三次采油中应用 | |
| CN109679598A (zh) | 一种强固壁防塌水基钻井液及其制备方法 | |
| CN113136185A (zh) | 一种低温高矿化度油藏用有机堵水冻胶 | |
| RU2410406C1 (ru) | Состав для повышения нефтеотдачи пластов и способ его приготовления | |
| RU2467165C2 (ru) | Способ регулирования разработки нефтяного месторождения | |
| RU2597593C1 (ru) | Способ выравнивания профиля приемистости нагнетательных и ограничения водопритока в добывающих скважинах | |
| CN104073231A (zh) | 一种复合驱驱油剂 | |
| CA2791134C (en) | Process for producing mineral oil from underground mineral oil deposits | |
| Liu et al. | New silicate hydrogel with more elasticity as in-situ water diversion system: preparation and investigation of rheological and pugging behaviours | |
| RU2781204C1 (ru) | Способ ограничения водопритока и прорыва газа в добывающих скважинах и гелеобразующий состав для его реализации | |
| RU2793057C1 (ru) | Полимерный состав для внутрипластовой водоизоляции терригенных коллекторов | |
| CN107312508B (zh) | 铝盐络合物在制备钻井液中的应用及钻井液 | |
| RU2168618C2 (ru) | Способ разработки нефтяного месторождения |