Текущее состояние. Высокая обводненность добываемого флюида является одной из основных проблем нефтедобывающей промышленности. В качестве решения данного вопроса могут применяться различные технологии ограничения водопритока, из которых наиболее совершенными считаются селективные методы, увеличивающие фильтрационное сопротивление водонасыщенных частей пласта. Несмотря на значительное разнообразие существующих составов для селективной закачки в обводненные горизонты, большая их часть не получила широкого распространения в промышленном применении ввиду различных недостатков, что вызвало необходимость создания новой композиции, эффективной и с практической, и с экономической точки зрения. Также необходимо отметить, что методики исследования водоизоляционных составов чаще всего основаны на результатах фильтрационных экспериментов и не учитывают межфазные взаимодействия, позволяющие с большей достоверностью изучить избирательность действия композиции.

Решаемая научная проблема. Водоизоляционные композиции селективного действия в совместном применении с деструктором позволяют избирательно повышать проницаемость обводненных пропластков, незначительно влияя на нефтенасыщенные участки. Добавление исследований межфазных взаимодействий водоизоляционной композиции и образцов насыщенных пород позволяет с большей точностью определить эффективность ее действия.

Методы исследования. С целью подтверждения селективности воздействия разработанного водоизоляционного состава были экспериментально исследованы его различные характеристики. Адгезионная способность композиции была изучена с использованием установки EASYDROP. Коэффициент селективности и влияние состава на проницаемость водо- и нефтенасыщенных образцов керна были оценены в результате фильтрационных исследований на установке FDES-645. Подготовка образцов керна трещинно-порового типа и пластовых флюидов, а также проведение фильтрационных экспериментов были выполнены в соответствии с ОСТ 39-195-86 «Нефть. Метод определения коэффициента вытеснения нефти водой в лабораторных условиях» и ОСТ 39-235-89 «Нефть. Метод определения фазовых проницаемостей в лабораторных условиях при совместной стационарной фильтрации».

Детали исследования. Полимерный состав «Silicate» для внутрипластовой водоизоляции в коллекторах трещинно-порового типа с содержанием силиката натрия (Na2SiO3) – 7% масс., хромокалиевых квасцов (CrK(SO4)2⋅12H2O) – 3,5% масс., глицерина (C3H8O3) в различной концентрации (оптимальная концентрация – 3% масс.), остальное – вода. В качестве деструктора был применен раствор гидроксида натрия (NaOH) – 20% масс., остальное – вода. Полученные свойства разработанной композиции были исследованы на водо- и нефтенасыщенных образцах керна трещинно-порового типа. 

При выполнении работы получены следующие результаты:

•  Добавление многоатомного спирта (глицерина) в водоизоляционную композицию приводит к повышению гидрофильности по отношению к водонасыщенной (увеличение работы адгезии со 117 до 129 мДж/м2) и снижению гидрофобности по отношению к нефтенасыщенной горной породе (уменьшение работы адгезии со 110,3 до 77,4 мДж/м2). Наиболее оптимальная концентрация глицерина в составе была определена как 3% масс. (табл. 1).

Таблица 1

Результаты расчета работы адгезии водоизоляционного состава «Silicate» от концентрации глицерина

• На первом этапе фильтрационных испытаний была проведена закачка подготовленной модели пластовой нефти или воды соответственно в нефтенасыщенный или водонасыщенный образцы керна при пластовом давлении. Далее была проведена обработка образцов водоизоляционной композицией с последующей выдержкой при пластовых условиях, после чего в оба образца был закачан деструктор. 

Градиент давления фильтрации после закачки и выдержки состава составил 59 МПа/м для нефти и 192 МПа/м для воды, что обеспечивает высокий фактор остаточного сопротивления как в водонасыщенном, так и в нефтенасыщенном образце. После закачки деструктора проницаемость водонасыщенного образца увеличилась с 1,19 до 7,40·10-3 мкм2, нефтенасыщенного с 3,50 до 267,59·10-3 мкм2. Таким образом, существует возможность частичного разрушения водоизоляционного материала в пластовых условиях. 

Также было выявлено, что что фильтрационные характеристики нефтенасыщенных интервалов после обработки деструктором восстанавливаются практически полностью, в то время как в водонасыщенных интервалах остаточное сопротивление значительно выше за счет лучшей адгезионной способности разработанного состава к водонасыщенной (гидрофильной) породе. Результаты исследований представлены в табл. 2, 3 и на рис. 1, 2. 

Таблица 2

Результаты фильтрационного эксперимента на нефтенасыщенном керне трещинно-порового типа

Таблица 3

Результаты фильтрационного эксперимента на водонасыщенном керне трещинно-порового типа

• На втором этапе фильтрационных исследований для подтверждения избирательного действия разработанной композиции была проведена одновременная закачка состава в два образца керна, насыщенных соответственно водой и нефтью и соединенных параллельно. Далее они также были одновременно обработаны деструктором. 

В результате закачки щелочи проницаемость нефтенасыщенного образца керна восстановилась на 85% и составила 101,6·10-3 мкм2 при первоначальном значении 120,98·10-3 мкм2. Проницаемость водонасыщенного образца керна увеличилась незначительно по сравнению с проницаемостью после закачки водоизоляционной композиции и составила 1,3·10-3 мкм2 при первоначальном значении 234,96·10-3 мкм2. 

Расчет коэффициента селективности показал, что после проведения водоизоляционных работ гидродинамическое сопротивление в водонасыщенном образце стало больше чем в нефтенасыщенном в 55,55 раз. Закачка раствора гидроксида натрия позволила повысить это соотношение до 152,14 ед. Результаты исследований представлены в табл. 4 и на рис. 3.

Таблица 4

Результаты фильтрационного эксперимента по определению селективности

 

 

Заключение. Для ограничения водопритока в условиях коллекторов трещинно-порового типа разработана гелеобразующая композиция на основе силиката натрия. В качестве инициатора гелеобразования используется неорганическая соль хрома (III), позволяющая получать гели во всем объеме исходной композиции.

Выявлена способность многоатомного спирта влиять на селективность воздействия разработанной водоизоляционной композиции путем повышения гидрофильности по отношению к водонасыщенной и снижению гидрофобности по отношению к нефтенасыщенной горной породе.

Подтверждена селективность воздействия разработанной композиции – проницаемость водонасыщенных образцов керна трещинно-порового типа снижается в большей степени, чем нефтенасыщенных.

Подтверждена возможность эффективного разрушения тампонажного материала в пластовых условиях путем закачки водного раствора гидроксида натрия. Фильтрационные характеристики нефтенасыщенных интервалов после обработки деструктором восстанавливаются практически полностью, а в водонасыщенных интервалах остаточное сопротивление значительно выше за счет лучшей смачиваемости водонасыщенной породы разработанной композицией.

Предлагаемая полимерная композиция обладает хорошими технологическими свойствами, такими как низкая начальная вязкость, высокая пластическая прочность, коррозионная стойкость, хорошая проникающая и изолирующая способности. В результате обработки полимерным гелем обводненность снизилась на 4%, а коэффициент вытеснения нефти увеличился на 20%, по сравнению с эффектом базовой композиции без регулятора гелеобразования.

Полученные свойства полимерной композиции с регулятором гелеобразования позволяют рекомендовать ее также для повторных обработок. Применение в полевых условиях рекомендуется для подтверждения эффектов, полученных в лабораторных условиях.

Дальнейшим планом авторского коллектива является изучение ограничений, связанных с взаимодействием разработанного состава с пластовой водой. Для исключения влияния воды на свойства геля планируются исследования для поиска буферных жидкостей или технологий жидкого эмульсионного пакера.