Технология на основе композиций силиката натрия

На заданном расстоянии от забоя нагнетательной скважины за счет взаимодействия силиката натрия Na₂O nSiO₂ (раствора низкомодульного жидкого стекла с плотностью 1,36−1,45 кг/м³) и модулятора гелеобразования (МГ) образуются управляемые силикатные гели (УСГ). В качестве МГ могут использоваться вмещающие породы, разнообразные углеводороды, производные органических кислот, неорганические соединения (в частности, поваренная соль) и др. Нежелательное взаимодействие силиката натрия с солями жесткости, присутствующими в пластовой воде, предотвращается закачкой предоторочки пресной воды. Регулирование кинетики гелеобразования силикатно-гелевой композиции более гибко, чем в полимерных растворах. Продолжительность гелеобразования можно задавать в широком интервале: от нескольких часов до нескольких месяцев. Срок жизни УСГ не ограничен, при этом, в отличие от полимерных систем, гели в процессе приготовления и закачивания в пласт не разрушаются за счет механической термокислотной и биологической деструкции. Кроме того, скорость закачки раствора не влияет на его реологические характеристики. Компоненты композиции УСГ смешиваются с водой в любых соотношениях, поэтому технология их приготовления достаточно проста, в то время как для получения гомогенных полимерных растворов требуется специальная техника растворения. Композиции УСГ являются «экологически чистыми», их воздействие на нефтяной пласт считается наиболее мягким.

Силикат-гелевые составы (СГС) обладают нежесткими структурно-механическими свойствами и постепенно разрушаются при эксплуатации скважин. При необходимости силикатный гель может быть легко разрушен введением щелочных агентов. Наибольшее распространение в качестве гелеобразующих веществ получил состав, содержащий 6% водного раствора жидкого стекла и 10-процентный раствор соляной кислоты при соотношении 4: 1. Этот состав является базовым. В высокопроницаемых промытых зонах на поздней стадии разработки для обеспечения оптимального радиуса воздействия целесообразно применять модифицированные ДМ или глинистые порошки (ГП), силикат-гелевые составы (МСГС) в объеме не менее 10 м³ на 1 м продуктивного пласта или 20% от объема пор. Наилучшими физико-химическими свойствами обладают композиции, в которых к базовому составу добавляют 5% ДМ или 10% ГП.

При концентрации ДМ в растворе МСГС выше 5% возможны осложнения при нагнетании в скважину из-за увеличения динамической вязкости.

Преимущества МСГС заключаются в следующем:

незначительное (до 1,5 мПас) повышение исходной вязкости после приготовления;

высокая фильтруемость в пористой среде;

достаточная для изоляции водопритоков прочность структуры после завершения гелеобразования;

простота и надежность технологий при их широком применении;

низкая стоимость и доступность реагентов;

при необходимости возможно разрушение силикат гелевых композиций в пласте.

Одним из перспективных физико-химических методов повышения нефтеотдачи являются силикатно-щелочные заводнения с внутрипластовым осадкообразованием. За счет химической реакции силикатно-щелочного раствора (СЩР) с солями кальция и магния, находящихся в вытесняющих сточных водах, образуется осадок CaSiO₃, который по природе является коллоидным и способен снижать проницаемость до 10 раз и более. В результате внутрипластового контакта нефти с щелочными растворами образуются ПАВ, снижающие межфазное натяжение на границе нефть — щелочной раствор до 0,1 мН/м. Это делает нефть более подвижной, приводит к эмульгированию нефтяной фазы в воду и вовлечению в процесс вытеснения остаточной нефти.

Для предотвращения преждевременного смешения СЩР с вытесняющей сточной водой между ними закачивают оторочки умягченной пресной воды.

Для приготовления СЩР используют натр едкий технический или товарную форму гидроксида натрия (жидкость плотностью 1450 кг/м³) и стекло натриевое жидкое или товарную форму жидкого стекла плотностью 1360 кг/м³. Концентрация компонентов в растворе, нагнетаемом в пласт, при рН = 12,713,7 следующая, %: силикат натрия 2,0, гидроксида натрия 0,2−2,0. Для буферной оторочки и приготовления СЩР в воде необходимо 30−40 мг/дм³ ионов кальция и рН в пределах 7−8. закачка оторочек проводится в следующем порядке:

сточная минерализованная вода, применяемая для вытеснения нефти в системе ППД;

разделительная оторочка пресной воды;

оторочка СЩР;

разделительная оторочка пресной воды;

сточная минерализованная вода.

Место выпадения осадков в пласте регулируют объемами оторочек пресной воды и СЩР, а степень снижения проницаемости обводненных зон продуктивного коллектора — изменением концентрации силиката и гидроксида натрия.

Нагнетание оторочек проводят, в основном, с блочных насосных установок системы ППД, оборудованных емкостями большой вместимости. Систему нагнетания СЩР на время цикла закачивания в пласт дополнительно оборудуют быстросъемными стандартными заглушками на блок-гребенках, полностью исключающими смешение СЩР со сточной водой. Продолжительность закачивания СЩР (оторочек пресной воды) при непрерывном его нагнетании в скважину рассчитывают по формуле t = V/q, где V — запланированный для нагнетания объем СЩР, м³; q — производительность насоса, м³/ч.

Объем товарного едкого натра для создания оторочки СЩР.

.

где — плотность рабочего СЩР, кг/м³; С_гн — массовая концентрация гидроксида натрия в рабочем СЩР, %; С_гн.т — массовая концентрация гидроксида натрия в товарном продукте, %; _т.н — плотность товарного продукта, кг/м³.

Объем товарного жидкого стекла, расходуемого на создание оторочки СЩР, оценивают аналогично.

Сточная вода, закачиваемая в пласт с целью смешения с СЩР и образования осадка, должна содержать не менее 400 мг/дм³ ионов кальция и не менее 200 мг/дм³ магния.

Добавление полимеров, обладающих флоккулирующими свойствами, в раствор одного из реагентов позволяет «связать» отдельные образующиеся в пласте дисперсные частицы между собой и породой пласта и тем самым снизить проницаемость трещин и крупных пор. Увеличивая относительное содержание полимера в СЩР, можно снижать проницаемость за счет адсорбции полимеров. Для создания осадкообразующих силикатно-щелочно-полимерных систем (СЩПС) необходимо ввести в раствор 0,01−0,06% ПАА. Закачивание СЩПС в неоднородные по проницаемости пласты позво качивание СЩПС в неоднородные по проницаемости пласты позволяет селективно за счет «сшивания» осадкообразования и породы отключать высокообводненные слои пласта и включать в разработку слабодренируемые зоны.