Спосіб зниження водопрониклості пластів в свердловинах

Винахід відноситься до нафтогазовидобувної промисловості, зокрема до способів обмеження водоприпливів в нафтогазовидобувних і приймальності в водонагнітальних свердловинах. Відомий спосіб зниження водопроникності пластів в свердловинах, який включає нагнітання в пласт гідролізованого поліакриламіду, хромкалієвих галунів і газовиділяючого реагенту, в якості якого використовують нітрит натрію і хлористий амоній. При реалізації цього способу після взаємодії реагентів, за рахунок просторового зшивання лінійних молекул гідролізованого поліакриламіду трьохвалентним іоном хрому галунів, в пласті утворюється гелеподібна ізоляційна структура. Нітрит натрію і хлористий амоній реагують між собою з виділенням вільного азоту, в результаті чого збільшується об'єм утворюваної ізоляційної структури, що забезпечує її находження в пластових умовах в напруженому стані і підвищує міцність утримання в порах і тріщинах пласта. Даний спосіб має такі недоліки. 1. Взаємодія нітриту натрію і хлористого амонію з виділенням азоту йде лише при температурах більше 60°С. При менших пластових температурах ця реакція не протікає взагалі і збільшення об'єму ізоляційної структури і її ущільнення не відбувається. Це значно зменшує область застосування способу, оскільки в обводнених участках пласта температура знижується і в багатьох свердловинах вона менша 60°С, а в водонагнітальних свердловинах температура привибійної зони пласта практично рівна температурі води, яку нагнітають (20-30°С). 2. Ізоляційна структура, яка утворюється при реалізації способу має низькі характеристики міцності, зокрема граничні напруження і градієнт тиску зсуву. В основу винаходу поставлено задачу розробити спосіб зниження водопроникності пластів в свердловинах і шляхом використання нового газовиділяючого реагенту забезпечити покращення ізоляційних властивостей утворюваної структури за рахунок досягнення газовиділення в широкому температурному діапазоні і збільшення характеристик міцності. Вказаний технічний результат досягається тим, що в якості газовиділяючого реагенту використовують карбонат лужного металу або амонію, компоненти подають у вигляді водних розчинів або змішаними з нейтральною рідиною-носієм, причому кількість солі тривалентного металу беруть, виходячи із умови її достатності для зшивання поліакриламіду і стехиометричного співвідношення з карбонатом лужного металу або амонію, а кількість поліакриламіду і карбонату лужного металу або амонію, виходячи із кількості води в пласті або розчині і розчинності реагентів, і, крім цього, при застосуванні водних розчинів реагентів, карбонат лужного металу або амонію попередньо розчиняють в розчині поліакриламіду і нагнітають в свердловину роздільно від водного розчину солі тривалентного металу з наступним їх змішуванням в пласті. При подачі реагентів в дисперсному і кристалічному вигляді на нейтральній рідині-носію, їхня взаємодія проходить після розчинення в пластовій воді. По другій технологічній схемі водний розчин поліакриламіду попередньо змішують з карбонатом лужного металу, наприклад, Na2СО3 або К2СО3 або амонію (NH4)2СО3 і в такому вигляді реагенти нагнітають в свердловину і далі в пласт. Після цього в свердловину нагнітають і продавлюють в пласт сіль тривалентного металу, наприклад, сульфат алюмінію Al2(SO4)3. В пласті проходить змішування реагентів і їхня взаємодія, яка приводить до утворення об'ємної нерозчинної в воді ізоляційної структури з виділеним в ній вуглекислим газом. Причому, у відмінності від способу-прототипу, в якому реакція з виділенням азоту проходить тільки при температурах 60°С і вище, в даному способі виділення вуглекислого газу йде і при температурах нижче 60°С. Крім сульфату алюмінію в даному способі може бути використаний хлорид або нітрит алюмінію, хлориди, сульфати, нітрати хрому або заліза, а також галуни - змішані сульфати одно- і тривалентних металів, наприклад: KAI(SO4)2 - алюмокалієві галуни; NH4Cr(SO4)2 - хромоамонійні галуни; NaAI(SO4)2 - алюмонатрієві галуни; NH4Fe(SO4)2 - залізоамонійні галуни і т. ін. Ізоляційна структура, яку отримують при реалізації даного способу, має більш високі характеристики міцності в порівнянні з способом-прототипом, що підтвердили результати експериментальних досліджень. Обидві ізоляційні структури випробовувались на граничне напруження і градієнт тиску зсуву. Для отримання ізоляційної структури по способу-прототипу використовували: розчин поліакриламіду 0,6% концентрації, 0,1% калієво-хромові галуни, 3% розчин нітриту натрію 12,3% розчин хлориду амонію. Для отримання ізоляційної структури по способу, який заявляється, використовували: розчин поліакриламіду 0,6% концентрації, 28% розчин сульфату алюмінію і 18% розчин карбонату натрію. В результаті проведених досліджень отримані середні значення граничного напруження зсуву: для 1-ої структури - 1,04×10-5МПа; для 2-ї структури - 2,57×10-5МПа. В таблиці наведено величини граничного градієнту тиску зсуву в залежності від різних значень коефіцієнту проникності моделі пласта для способу-прототипу і способу згідно з винаходом. З приведених даних видно, що граничне напруження І граничний тиск зсуву, які характеризують міцність і стійкість системи, для ізоляційної структури, отриманої по способу згідно з винаходом в 2,4-2,5 рази вищий, ніж по способу-прототипу. Приклади реалізації способу. І. Спосіб реалізують з використанням дисперсних і кристалічних реагентів: поліакриламіду, сульфату алюмінію і карбонату натрію. 1. На основі промислово-геофізичних досліджень визначають об'єм фільтраційних каналів в зоні встановлення водоізоляційного екрану і відповідно об'єм води, який знаходиться в зоні ізоляції. В подальшому необхідні кількості реагентів розраховують на 1м пластової води. 2. Проводять розрахунок необхідної кількості реагентів. Для отримання 1% розчину поліакриламіду в 1м3 води необхідно 10кг сухого реагенту. Розчинність Na2СО3 (при 20°С) складає 21,8г/100г води. Отже, для проведення реакції необхідно з розрахунку на 1м3 води 218кг сухого кристалічного Na2СО3.Кількість сульфату алюмінію, необхідна для взаємодії з 218кг Na2СО3 складає 234кг. Розчинність Al2(SO4)3 складає 38,5г/100г води (при 25°С), отже в 1м3 води розчиниться 385кг Al2(SO4)3, а тим більше необхідна нам кількість - 234кг. Таким чином, з розрахунку на 1м3 пластової води при використанні 1% розчину поліакриламіду необхідно взяти: сухого поліакриламіду - 10кг, Na2СО3 - 218кг, Al2(SO4)3 - 234кг. 3. На поверхні змішують необхідні кількості реагентів і на нейтральній рідині-носію, наприклад, вуглеводневій рідині, нагнітають суміш в свердловину і далі в пласт. 4. Освоюють свердловину при мінімальній депресії тиску для виносу рідини-носія з пласта. 5. Закривають свердловину на час, необхідний для розчинення реагентів в пластовій воді, взаємодії між собою і формування водоізоляційної структури. 6. Освоюють свердловину і пускають в експлуатацію. II Спосіб реалізують з використанням водних розчинів реагентів: 2% розчину поліакриламіду, залізоамонійного галуна (залізоамонійного сульфату)- NH4Fe(SO4)2 і карбонату амонію - (NH4)2СО3. 1. На основі промислово-геофізичних досліджень визначають об'єм фільтраційних каналів в зоні ізоляції і відповідно необхідну кількість розчину поліакриламіду, наприклад, 10м . Для приготування такої кількості розчину поліакриламіду 2% концентрації необхідно 200кг сухого поліакриламіду. Враховуючи високу розчинність (NH4)2CO3 (100г/100г води при 15°С), візьмемо його в кількості, наприклад, 3000кг. У відповідності до стехіометричного співвідношення, для реагування з 3000кг (NH4)2СО3 необхідно 5547кг NH4Fe(SO4)2. Цю кількість NH4Fe(SO4)2 розчиняють в 4,5м3 води (розчинність NH4Fe(SO4)2 - 124г/100г води при 25°С). 2. На поверхні готують два розчини. 1-й розчин: в 10м3 води послідовно розчиняють 200кг сухого поліакриламіду і 3000кг (NH4)2CO3. 2-й розчин - в 4,5м3 води розчиняють 5547кг NH4Fe(SO4)2. 3. Нагнітають в свердловину і продавлюють в пласт 1-й розчин і вслід за ним через роздільну нейтральну рідину або паралельно по іншому каналу нагнітають 2-й розчин і продавлюють його в пласт. 4. Закривають свердловину на час, необхідний для взаємодії реагентів і формування водоізоляційного екрану. 5 Освоюють свердловину і пускають в експлуатацію. Аналогічно 2-й схемі проводять роботи по встановленні водоізоляційного екрану в водонагнітальних свердловинах.