Состав для реагентной разглинизации скважины и способ реагентной разглинизации скважины

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК ПАТЕНТУ орнои прои обработй удаление на стенках ста, вскрытам в проа также в Основной зания является рагентной раэглпризабойной зоувеличенной (порушения структпри одновременции выщелачивагающих решетку даче настоящэработка сосинизациины пласта,вышенной) скуры глинистном увеличенемых алюмосглинистых м его иэобрететава для реаскважины и обладающего оростью раэых агрегатов ии концентраиликатов, слаинералов,ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОВЕДОМСТВО СССР(72) Билли Марион Джонсон (ОЯ), В.П,Хабаров, В;Т,Гребенников и А.В,Соколов(54) СОСТАВ ДЛЯ РЕАГЕНТНОЙ РАЗГЛИНИЗАЦИИ СКВАЖИНЫ И СПОСОБ РЕАГЕНТНОЙ РАЗГЛИНИЗАЦИИ СКВАЖИНЫ(57) Состав используют в гооной поомышленности, а именно в области обработки Изобретение относится кмышленности, а именно к облки скважин, предусматривающкольматирующих образованискважин и в ближайшей зоне итого скважиной, накопившихсцессе проходки скважиныи роцессе ее эксплуатации. 1)5 С 09 К 7/02, Е 21 В 43/27 скважин, предусматривающей удаление кольматирующих образований на стенках скважин и в ближайшей зоне пласта, вскрытого скважиной, накопившихся там в процессе проходки скважины, а также в процессе ее эксплуатации и предназначен для увеличения (повышенной) скорости разрушения структуры глинистых агрегатов при одновременном увеличении концентрации выщелачиваемых алюмосиликатов, слагающих решетку глинистых минералов за счет использования в составе пиросульфата натрия (2-10 .мас.ф ) и соли аммония водного раствора (1 - 5 мас,0), которая обладает кислой реакцией среды (рН не больше 3,5), в обьеме 0,2-1 м на 1 м толщины вскрытого пласта,зпри этом компоненты выдерживают не менее 6 ч, 2 с. и 1 3 и. ф лы, 8 табл. Дополнительной задачей настоящего изобретения является улучшение гидравли- в ческой связи скважины с пластом, ООЕще одной, дополнительной задачей на- ( р стоящего изобретения также является уве- р личение коэффициента проницаемости песчаников, слагающих продуктивные пласты эа счет разрушения порового и порово пленочного глинистого цемента,3Поставленные выше технические задачи решаются в настоящем изобретении тем, что в составе для реагентной разглиниэации скважины, содержащем реагент, водный раствор которого разрушает глинистые минералы, в качестве названного реагента используют пиросульфат натрия в количестве 4-6;(, дополнительно содержащего соль аммония, имеющую в водном растворе кис 1838367лую реакцию среды при концентрации вводном растворе 1-8 .Использование раствора реагентов свышеперечисленными веществами позволяет обеспечить эффективное разрушениекольматирующих образований за счет комплексного воздействия как на структуру глинистых минералов, так и на собственноглинистые минералы, их слагающие.Эффективность предложенной композиции для разглинизации скважин основанана следующих теоретических и экспериментальных исследованиях.Механизм взаимодействия предлагаемого раствора с глинистыми кольматирующими образованиями может бытьпредставлен и обоснован следующим образом,Прй диссоциации пиросульфата натрияв воде раствор приобретает кислую.реакцию.На краях глинистых частиц, образующих агрегаты, имеются такие химическиегруппы, как=Я - ОН иЭА-ОН.В кислых растворах эти группы присоединяют протон и превращаются в группы=8 - ОН 2 игА - ОН 2Такого рода кислотная активация предполагает разрушение кислородного мостика между кремнекислороднымтетраэдром иалюмогидроксильным октаэдром, Процессактивизируется при наличии нестехиометрических изоморфных замещений катионовв тетраэдрах и октаэдрах,Анионы раствора блокируют положительные заряды глинистых агрегатов, обеспечивая их нейтральное состояние вопределенной мере.В комплексе все это способствует разрушению коагуляционных контактов глинистых агрегатов.и, как следствие этого,увеличению скорости разрушения кольматирующих образований. При этом не исключается процесс обмена с анионами породы(сульфат- и хлорид-ионы), что также активизирует процесс разрушения кольматирующих образований,. Роль иона натрия, образующегося придиссоциации, сводится к гетеровалентномузамещению изаморфных полиметаллов врешетках глинистых минералов группы гидрослюды, монтмориллонита, хлорита, вермикулита, смешаннослойных и др. Этот. процесс также в определенной степени способствует разрушению структуры кольматирующих образований. Эффективность разрушения глинистых кольматирующих образований обеспечивается также за счет повышения растворя 1 о 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 щей способности алюмосиликатов, слагающих решетки глинистых минералов,Выбор оптимальной концентрации пиросульфата натрия осуществлялся по следующей методике.Готовили сферические образцы из монтмориллонитовой глины 2 г и весовой влажностью 45-50 . Образцы глиныпомещались в стеклянные бюксы с исследуемым раствором обьемом 50 мл, В статических условиях при температуре 20 градусовфиксировали с точностью в 0,5 минуты время полного разрушения структуры образцаи определяли среднюю скорость разрушения образца,В табл.1 приведены данные по скоростиразрушения образцов глин в зависимостиот концентрации пиросульфата натрия,Из приведенных данных видно, что оптимальнал концентрацил пиросульфата на- .трия составляет около 5 .Уменьшение или увеличение концентрации пиросульфата натрия относительноэтого диапазона (4 - б ) не увеличивает скорость разрушения образца, что может бытьобъяснено следующим образом,При концентрации пиросульфата натрия менее 4 процесс кислотной актива-.ции не обеспечивает в полной мереоптимальные условия (общий заряд поверхности частиц близок к нулю) длл разрушенияглинистых образований, При концентрацииреагента более 6 процесс кислотной активации приводит к существенному повышению потенциала частиц за счет увеличенияих положительного заряда и, как следствиеэтого, к снижению скорости разрушения образцов. В диапазоне концентраций реагента 4 - б по нашему мнению, происходитнаибольшее снижение потенциала частиц,близкое к изоэлектрической точке, и потеряустойчивости агрегатов.Для оценки растворяющей способностиалюмосиликатов, слагающих решетки глинистых минералов, были проведены лабораторные опыты, в ходе которых образцымонтмориллонитовой глины массой 2 г обрабатывали раствором пиросульфата натрия 5 концентрации. Объем растворасоставлял 50 мл. Обработку производили встатических условиях при температуре 19 Св течение 48 часов, после чего отделялифильтрат и по известной методике определяли содержание А 203 и Я 120 з. Суммарноесодеркание растворенных алюмосиликатовсоставило 5036 мг/л.Для оценки целесообразности ввода враствор пиросульфата натрия таких компонентов, как соли аммония, были проведенылабораторные опыты, 1838367В серии опытов в исходный раствор,содержащий 5 оь пиросульфата натрия, вводили соли аммония в пределах концентраций от 1 до 110,. В качестве солей аммонияиспользовали нитрат, персульфат, бикарбонат и сульфат аммония. Далее в такого родадвухкомпанентный раствор объемом 50 млпомещали образцы глин и фиксировали время полного их растворения.В качестве добавок в раствор реагентапиросульфата натрия рекомендуется вводить соли аммония, дающие при растворении кислую реакцию (рН 4), В противномслучае возможна реакция нейтрализациимежду основным раствором.и вводимымидобавками.В качестве добавок выбраны следующие соли: нитрат аммония, персульфат аммония, бисульфат аммония, сульфатаммония, возможно использование и других солей с аналогичными. свойствами.Величина рН этих растворов экспоненциально снижается с ростом концентрациисолей и, как правило, стабилизация кислыхзначений рН раствором наблюдается в пределах 5 - 10 О. Так, например, значение рН10% водного раствора бисульфата аммония1,1, персульфата аммония при концентрации 5; - 0,6; а нитрата аммония при кон центрации 6% - 0,9,Ниже приведены данные по скоростиразрушения образцов из монтмориллонитовой глины в растворе пиросульфата натрия5;-ной концентрации в зависимости от содержания хлоридов аммония (табл.2), сульфата аммония (табл.З) и нитрата аммониятабл.4).Из приведенных данных видно, что оптимальная концентрация солей аммония врастворе. пиросульфата натрия 50-ной концентрации составляет 3 - 5 ф. Уменьшениеконцентрации солей аммония менее 3;4 илиувеличение концентрации этих солей более5 оь не активизирует процесс разрушенияглинистых образований.В ходе лабораторных опытов произвелиопределение скорости разрушения образцов в растворах с соотношением пиросульфата натрия и солей аммония в болеешироких пределах концентрации реагентов(табл.5-7),Как видно из представленных данных, врастворах, содержащих пиросульфат натрия и соли аммония вне заявляемых пределах концентрации этих компонентов, непроисходит активация разрушения глинистых образований.Опытами установлено, что при введении в раствор пиросулъфата натрия 5 оь-нойконцентрации хлорида, персульфата и нитрата аммония в концентрации 3 о содержание растворенных алюмосиликатов составляет соответственно 5886, 6267 и 6010 мг/л.Эксперименты, проведенные на кернах, представленных песчаниками с паровым и порово-пленочным цементом,отобранным на различных месторожденияхширотного Приобья, показали увеличениепроницаемости кернов от 1,6 до 6,6 раза.10 Среднее значение увеличения проницаемости 2,94 раза для всех исследуемых растворов.Настоящее изобретение подробно раскрыто для специалистов нефтянников в об 15 ласти технологии обработки скважин дляразглинизации прискважинной зоны пласта, вскрытого скважиной. В примерах описаны варианты предпочтительногоосуществления настоящего изобретения,В качестве объектов, на которых былипроведены экспериментальные работы поотработке технологии реализации настоящего изобретения были использованы скважины на ряде месторождений Западной25 Сибири, приуроченных к Сургутскому иНижневартовскому сводам.Коллектора месторождений, на которыхпроводились работы, залегают на глубинахот 1200 до 3000 м и представлены мелко- иЗ 0 средне-, реже крупнозернистыми песчани, ками и алевролитами полевошпатовокварцевого, реже кварц-полевошпатового иполимиктового состава. Цемент смешанного состава - каолинит-гидрослюдистый, гли 35 н исто-кал ьцито вый,хлорид-гидрослюдистый пленочного, порового и контактного типов. Пористость от 9до 27 оь, проницаемость от 5 до 500.Плотность пластовой нефти от 637 до40 806 кг/м, при вязкости от 0,63 до 1,73 сПз.Пластовое давление - 15,9 - 28,3 МПа, температура 70-100 С,П р и м е р 1. В качестве объекта дляиллюстрации способа выбрана добываю 45 щая скважина глубиной 2535 м на Ватинском месторождении нефти в ЗападнойСибири.Внутренний диаметр обсадной колонны- 0,126 м, внутренний диаметр колонны на 50 сосно-компрессорных труб, спущенной донижних перфорационных отверстий в интервале обработки скважины - 0,060 м. Эффективная толщина продуктивного пластасоставляет 8 м.В качестве водного раствора реагентабыл использован водный раствор пиросульфата натрия с концентрацией бо. Раствордополнительно содержал 5 О нитрата аммония. Общее количество раствора установлено из расчета 0,2 м на 1 м продуктивнойтолщины пласта, чта составило 1.6 м воднозго раствора,Технология обработки согласно настоящему изобретенио в данном конкретномслучае была реализована следующим образом.После подачи в колонну насосно-компрессорных труб расчетного количества реагента до ее заполнения перекрылимежтрубное пространство на чстье скважины. При этом часть скважинной жидкости измежтрубного пространства раствора реагента начала поступать в прискважиннуюзону пласта, вскрытого скважиной. Скважины была оставлена для выдержки на 6 часов.После выдеркки сквакину освоили с помощью компрессора и перевели в эксплуатацию. Дебит скважины по нефтиувеличился с 3 до 40 м /сутки,,зП р и м е р 2, Следующая скважина былавыбрана на том же месторождении. Эффективная толщина пласта 3,5 м, Глубина залегания 2542 м. Дебит скважины по нефти дообработки - 4 м/сут. В качестве водного3раствора использовали водный раствор пиросульфата натрия с концентрацией 4%, который дополнительно содзержал 4% нитратааммония из расчета 1,0 м на 1 м продуктивной толщины пласта,В данном случае после подачи расчегнога количества раствора (4 м ) провелизподрыв порохового генератора давления враствор реаген а при открытом устье, Ука-"занная технология подачи раствора реагента предназначена для обработкинизкопроницаемых продуктивных пластов.После подрыва порохового генератора давления скважина была оставлена для выдержки на 8 ч, После выдержки скважина былаосвоена компрессором и передана в эксплуатацию с дебитам 49 м /сутки,В табл.8 даны сведения аб остальныхпримерах реализации настоящего изобретения при использовании состава для реагентной разглинизации прискважинной зоны пласта, вскрытого скважиной для другихзначений концентрации пиросульфата на 5 трия и солей аммония, водные растворы которых имеют кислую реакцию среды (рН4),Полученные промысловые результатыпозволяют сделать выводы о существенном10 увеличении производительности скважин,Формула изобретения1, Состав для реагентной разглинизации скважины, содержащий соль щелочногометалла и воду,отл ич а ю щи йся тем,15 что дополнительно содержит соль аммония,водный раствор которой обладает рН.:-3,5, ав качестве соли щелочного металла используют пиросульфат натрия при следующемсоотношении компонентов, мас, /,:20 . Пиросульфат натрия 2-10Соль аммония, водный раствор которой обладает рН 3,5 1 - 5Вода Остальное2, Состав по п.1, о т л и ч а ю щ и й с я25 тем, что в качестве соли аммония он содержит ниграт аммония, и/или сульфат аммония, и/или бисульфат аммония, и/илиперсульфат аммония,30 3. Способ реагентной разглинизациискважины, включающий нагнетание в скважину водного раствора солей щелочных металлов, обладающего щелочной реакцией рН, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что водный 35 раствор солей щелочных металлов выдерживают в скважине не менее 6 ч, после чего скважину осваивают, а в качестве водного раствора солей щелочных металлов используат водный раствор пирасульфата натрия 40 2-10-ной концентрации и соли аммония,обладающего рН,Б,в обьеме 0.,2-1,0 м на 1 м толщины кольматацианнай эоны вскрытого скважиной пласта.Таблица 11838367 16 Продолжение таблицы 8 ктор тор В.Петра Заказ 2903 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 Составитель Техред М,М Ю. Мотовиловгентал