СЕЛЕКТИВНЫЕ МЕТОДЫ ИЗОЛЯЦИИ ВОДОПРИТОКОВ ПРИ РИР

 

Селективные методы (материалы) обладают избирательной способностью ограничения притока пластовых вод.

Ранее разрабатывались селективные методы, основанные на использовании в качестве изоляционных реагентов пересыщенных растворов твердых углеводородов (парафин, церезин, озокерита в керосине, парафиновых отложений в нефти, латекса, натриевых солей нафтеновых кислот. Преимуществом методов этой группы является возможность применения их без точных сведений о местоположении водонасыщенных интервалов и проведения водоизоляционных работ без разделения водо- и нефтенасыщенных интервалов. Однако ни один из перечисленных методов не нашел широкого применения из-за низкой эффективности, и это обусловливает поиск более эффективных изоляционных материалов.

С учетом природы селективных водогазоизолирующих материалов в настоящее время методы их применения можно разделить на 3 группы:

I -  методы, основанные на закачке в пласт органических полимерных материалов;

II - методы, основанные на применении неорганических водоизолирующих реагентов;

III - методы, основанные на закачке в пласт элементорганических соединений.

Наиболее изученными и освоенными отечественной промышленностью методами селективной изоляции и ограничения притока пластовых вод в нефтяные скважины (первая группа) являются методы, основанные на использовании водорастворимых полимеров акрилового ряда, которые нашли также широкое применение за рубежом.

В качестве водоизолирующего материала из акриловых водорастворимых полимеров используются в основном полиакрилонитрил (гипан) и полиакриламид (ПАА). Применение гипана ограничено в условиях месторождений Западной Сибири низкой минерализацией пластовых и закачиваемых вод. Использование ПАА ограничивается трудностями при приготовлении растворов, низкой технологичностью в зимних условиях. Из соединений акрилового ряда применяются для селективной изоляции также мономеры акриламида, сополимеры метакриловой кислоты и метакриламида («метас») и др. Механизм изоляции водопритоков данными соединениями также основан на взаимодействии их с солями пластовых вод или адсорбции полимеров на водонасыщенной породе, снижающей проницаемость для воды. Находят применение также полиолефины (полиэтилен низкого давления, полипропилен и др.). Они растворяются в нефти и находятся в твердом состоянии при контакте с пластовой водой. Для селективной изоляции применяются также нефтесернокислотные смеси (НСКС), тяжелые нефтепродукты (гудрон, битум). Но коллекторские свойства, минерализация пластовых вод, температура нефтяных месторождений Западной Сибири не дают основания рекомендовать к широкому применению вышеперечисленные методы ограничения притока пластовых вод.

Заслуживает внимания разработка метода, основанного на использовании полиизоцианатов и полиуретанов. Они инертны к нефти, а в присутствии воды образуют разветвленный пространственносшитый твердый полимер. Применяются при высоких пластовых температурах (90-150⁰С), но эти материалы остро дефицитны.

Из методов второй группы, основанных на использовании неорганических водоизолирующих реагентов, находят применение неорганические соли (их растворы), которые вследствии ионного обмена с солями пластовой воды или предварительно закачанной в пласт жидкостью, либо гидролиза пластовой водой образуют нерастворимые в воде осадки или гели. Наряду с минеральными солями для ограничения водопритоков в нефтяных скважинах могут использоваться отдельные химические элементы, например, магний, который способен реагировать с водой с выделением нерастворимого осадка гидроокиси магния. Реализация этих методов сдерживается дефицитностью реагентов, их токсичностью, возможностью осложнений при выполнении водоизоляционных работ. В последние годы разработаны водоизолирующие материалы на основе силикатов щелочных металлов, в частности жидкого стекла        (R₂О-nSiO₂), где R означает калий и натрий.

Научный и практический интерес представляют композиции, содержащие жидкое стекло и фурфуриловый спирт, разработанные в ТюмГНГУ, а также состав на основе жидкого стекла и гексофтората натрия (Na₂SiF₆), разработанного в ООО «ТюменНИИгипрогаз».

Наибольшим распространением пользуются методы селективной изоляции пластовых вод, основанные на закачке в пласт элементоорганических соединений. Практический интерес для изоляции водопритоков в нефтяных скважинах представляют гидролизующийся полифункциональные кремнийорганические соединения (КОС). Ряд гидролизующихся кремнийорганических соединений способен образовывать в пластовых условиях закупоривающий водонасыщенную породу полиорганосилоксановый полимер, обладающий высокими адгезионными характеристиками к породе, гидрофобной активностью, высокими селективными свойствами.

Практический интерес для изоляции водопритоков представляют гидролизующиеся полифункциональные кремнийорганические соединения, которые содержат связи Si-O и Si-C и это определяет их промежуточное положение между органическими и неорганическими соединениями. Наибольшее число используемых кремнийорганических продуктов имеет в цепи молекул силоксановую связь Si-O и называются полиорганоксисилоксанами. Эта связь почти на 50% обладает чисто ионным характером. Дипольный момент связи равен 2, 8D, угол связи Si-O-Si лежит в пределах 2, 80-2, 97 рад. (160-170⁰). Молекулы полиорганоксисилоксанов имеют линейную, циклическую, разветвленную или «сшитую» структуру, которая в значительной мере определяет свойства соединений.

Отечественной промышленностью выпускается ряд олигоорганосилоксанов, различных по строению и свойствам: олигометилсилоксаны (ПМС), олигоэтилсилоксаны (ПЭС), олигометилфенилсилоксаны (ПФМС), олигоорганоксисилоксаны с атомом галогена в органическом радикале и органогидридсилоксаны (ГКЖ). Олигометилсилоксаны коррозионноинертны, обладают хорошими диэлектрическими свойствами и поверхностной активностью, температура застывания ниже - 60⁰С. Олигоэтилсилоксаны обладают более низкой температурой застывания (минус 100 °С).

Силаны представляют собой прозрачные бесцветные жидкости (в чистом виде), легко подвижные, дымящиеся на воздухе с резким специфическим запахом, который обусловлен выделением хлористого водорода при контакте с влагой атмосферы. Силаны хорошо растворимы в органических растворителях.

В нефтепромысловой практике применяются фенилтрихлорсилан, фенилтрихлорсилан - сырец, метильные кубовые остатки, азеотропная смесь кремнийорганического производства. Все эти вещества представляют собой мономеры. При гидролизе указанных продуктов происходят их сшивка за счет кислорода воды и образования олигополимеров. Необходимо отметить, что при избытке воды происходит растворение образующегося в результате гидролиза хлористого водорода олигомеров и повышение кислотности среды за счет образования соляной кислоты.

Фенилтрихлорсилан - ФТХС - легкогидролизующийся кремнийорганический продукт. Выпускается в бочках, срок хранения 1 год при t не > 30⁰С. Кубовые остатки (неосветленные) - КО - остаток ректификационного кремнийорганического процесса - неГОСТируемый продукт. Это смесь органохлорсиланов и силоксанов. Различают метильные (МКО), этильные (ЭКО), фенильные (ФКО) кубовые остатки. Токсичность их ликвидируется уксусной кислотой.

Этоксипроизводные кубовых остатков (олигоэтоксиоргано(хлор)силоксаны) получают воздействием на кубовые остатки водным раствором спирта.

ЭТС-40, ЭТС-16 - кремнийорганическое соединение, содержащее каталические добавки органохлорсиланов: тетраэтоксисилана и соляной кислоты (НСl). При гидролизе этилсиликата образуется гель, и продукт закупоривает породу, но гель непрочен. Для устранения этого недостатка в него вводят органохлорсиланы - гель образуется прочнее. Этот состав обладает высокой водоизолирующей способностью и избирательным воздействием на нефтеводонасьщенные пласты, но продукт токсичен.

Этил- и метилсиликонаты натрия (ГКЖ-10 и ГКЖ-11) являются продуктами гидролиза органотрихлорсиланов с последующим растворением продуктов гидролиза в водном или водоспиртовом растворе щелочи (едкого натрия). Товарной продукцией являются 30%-ные водоспиртовые растворы этил- и метилсиликонатов натрия. Эти жидкости имеют щелочную реакцию (рН 13-14), плотность 1170-1210 кг/м³, хорошо растворяются в воде и этиловом спирте, не смешиваются с углеводородами и при использовании не выделяют вредных паров и газов, не взрыво- и пожароопасны. Техническое наименование ГКЖ-10 и ГКЖ-11, общая формула: HO[RSi(ONa)O]_nH, где       R - CH₃; C₂H₅.

Полифенилэтоксисилоксаны (ПФЭС) относятся к классу этоксипроизводных кремнийорганических соединений (техническое наименование модификатор 113-63 или 113-65).

В присутствии воды они гидролизуются с образованием нерастворимого фенилсилоксанового полимера, который обладает высокой гидрофобной активностью. ПФЭС хорошо растворяются в дизельном топливе, нефти, керосине. Образующийся при гидролизе полимер имеет повышенную адгезию к стеклу, цементному камню, горным породам.

В практике проведения нефтеразведочных работ в Западной Сибири в последнее время часто встречаются продуктивные пласты, вызов притока из которых, их исследование и эксплуатация представляют определенные трудности, испытание таких пластов приводит, как правило, к получению двухфазных притоков с опережающим движением воды из пласта и в связи с этим актуальной становится задача проведения водоизоляционных работ.

До последнего времени основном материалом, применяемым при проведении водоизоляционных работ, остается цементный раствор.

Проведенный анализ по изоляции пластовой воды цементными растворами показал их низкую эффективность.

Низкая успешность операций по ограничению водопритоков и обусловливает поиск более эффективных изоляционных материалов и способов. При этом главное внимание акцентируется на принципе изоляции и изоляционных материалах, составляющих основу методов изоляции.

В зависимости от механизма изоляции и применяемого изоляционного материала все методы подразделяются на неселективные и селективные.

Методы первой группы основаны на одновременной или последовательной закачке в пласт нескольких реагентов, способных в результате химического взаимодействия между собой или физико-химических превращений получаемых смесей образовывать осадок, нерастворимый ни в воде, ни в нефти.

Методы второй группы основаны на использовании селективных свойств самих изоляционных реагентов, технологии проведения работ и характера насыщенности породы. Достигается изоляция воды при данном методе следующими средствами:

- охлаждением прискважинной зоны пласта,

- осаждением пересыщенных растворов твердых углеводородов;

- гидрофобизацией породы и образованием эмульсий в ней,

- взаимодействием химических соединений с солями пластовой воды;

- физико-химическим превращением смеси соединений с пластовой водой (снижение растворимости, коагуляция и т.д.)

Преимуществом селективных методов является то, что при реализации последних нет необходимости проведения дополнительной перфорации объекта и при селективной водоизоляции фазовая проницаемость по нефти увеличивается, в то время как при неселективной фазовая проницаемость как по воде так и по нефти может быть равна нулю, что и требует проведения дополнительных работ.

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться: