Гелеобразующий состав на основе жидкого стекла для ограничения водопритока

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ ГЕЛЕОБРАЗУЮЩИЙ СОСТАВ НА ОСНОВЕ ЖИДКОГО СТЕКЛА ДЛЯ ОГРАНИЧЕНИЯ ВОДОПРИТОКА(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт механики металлополимерных систем имени В.А.Белого Национальной академии наук Беларуси(72) Авторы Кудина Елена Федоровна Печерский Геннадий Геннадьевич(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт механики металлополимерных систем имени В.А.Белого Национальной академии наук Беларуси(57) Гелеобразующий состав на основе жидкого стекла для ограничения водопритока, содержащий акриловую кислоту, персульфат калия или персульфат аммония, неорганическую соль, выбранную из группы, включающей калий фосфорнокислый однозамещенный,калий фосфорнокислый двузамещенный, натрий фосфорнокислый однозамещенный и натрий фосфорнокислый двузамещенный, и пресную воду при следующем соотношении компонентов в пересчете на безводные вещества, мас.жидкое стекло 4,0-5,0 акриловая кислота 8,0-9,0 персульфат калия или персульфат аммония 0,5-1,0 неорганическая соль 0,3-0,6 пресная вода остальное. Изобретение относится к области добычи нефти и может быть использовано для изоляции притока воды к забою добывающих скважин при проведении водоизоляционных работ. Известен состав для изоляции высокообводненных пластов на основе жидкого стекла и гидроксида натрия с полимерной добавкой 1. В качестве полимерной добавки применяют шламлигнин. Недостатком этого состава является то, что в результате химического процесса, протекающего между ингредиентами в определенных условиях ( и температура), образуется мелкодисперсный осадок, который не способен полностью изолировать обводненный пласт. Также ввиду высокой чувствительности реакции между компонентами состава ксреды возникают определенные сложности получения необходимого эффекта в пластовых условиях. 18502 1 2014.08.30 Известен состав для блокирования водоносных пластов 2, включающий водорастворимый полимер акрилового ряда (гипан), жидкое стекло, регулятор гелеобразования, наполнитель и воду, который в качестве наполнителя содержит предварительно обезвоженные древесные опилки, пропитанные жидким стеклом, и те же опилки, пропитанные хлоридом трехвалентного металла (железа, кобальта, никеля, алюминия, хрома или их смеси). Недостатком данного состава является низкая технологичность применения состава из-за сложности сушки и отдельной пропитки наполнителя, высоких неоднородности и вязкости готового состава, низких деформационно-прочностных характеристик образующегося геля. Существует гелеобразующий состав на основе жидкого стекла 3, концентрированной кислоты, полимера и пресной воды. В качестве концентрированной кислоты может быть использована соляная кислота, а полимера - полиакриламид. Сущность метода заключается в закачке в пласт водного раствора жидкого стекла и соляной кислоты с незначительным добавлением полимера. При взаимодействии силиката натрия с кислыми агентами выделяется кремниевая кислота, образующая золь, переходящий со временем в гель, который служит водоизолирующим материалом в промытых высокопроницаемых зонах пласта. Недостатком состава является низкая технологичность использования состава изза низких значений времени гелеобразования при температуре приготовления и применения, высокой коррозионной активности (вследствие применения соляной кислоты), низких деформационно-прочностных характеристик (низкая прочность, отсутствие эластичности и способности восстановления формы и размера после снятия механической нагрузки) образующегося геля. Известен изолирующий состав для борьбы с обводнением добывающих скважин 4,содержащий полиакриламид, формальдегид, соляную кислоту и жидкое стекло. Недостатками прототипа являются низкая технологичность состава из-за наличия формальдегида(ядовитого вещества с резким, раздражающим запахом, водные растворы которого также ядовиты) и соляной кислоты, которая увеличивает скорость коррозии металлических деталей нефтепромыслового оборудования, низкие деформационно-прочностные характеристики тампонажного геля. Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является гелеобразующий состав 5 для ограничения притока воды в скважину, состоящий из следующих компонентов, мас.силикат натрия 3,0-6,0 неорганическая концентрированная кислота 0,1-0,6 акриловая кислота 4,0-10,0 инициатор полимеризации 0,4-1,5 пресная вода - остальное. Гелеобразующий состав обладает высоким временем гелеобразования при температуре 70 С (до 3,5 ч), образующийся гель высокоэластичный и прочный(прочность до 110 кПа). Однако использование в составе кислот приводит к высокой коррозионной активности состава по отношению к металлическим деталям технологического оборудования. Задачи, на решение которых направлено изобретение снижение коррозионной активности состава во избежание коррозионного повреждения скважинного оборудования повышение деформационно-прочностных характеристик тампонажного геля увеличение продолжительности водоизоляционного эффекта. Поставленные задачи решаются за счет того, что в известном тампонажном составе заменена неорганическая концентрированная кислота на неорганическую соль при следующем соотношении компонентов, мас.(в расчете на безводные вещества) жидкое стекло 4,0-5,0 акриловая кислота 8,0-9,0 персульфат калия или персульфат аммония 0,5-1,0 неорганическая соль 0,3-0,6 пресная вода остальное. 2 18502 1 2014.08.30 Кроме этого, в гелеобразующем составе в качестве неорганической соли может быть использован калий фосфорнокислый однозамещенный, калий фосфорнокислый двузамещенный, натрий фосфорнокислый однозамещенный, натрий фосфорнокислый двузамещенный. Помимо этого, в гелеобразующем составе в качестве инициатора полимеризации акриловой кислоты может быть использован персульфат калия или персульфат аммония. Наиболее важными эксплуатационными характеристиками заявляемого состава являются коррозионная активность, время гелеобразования и деформационно-прочностные характеристики образующихся гелей. Испытания гелеобразующих составов на коррозионную активность к металлу проводили в соответствии с ГОСТ 9.080, определение показателей коррозии и оценку результатов испытаний - ГОСТ 9.908. Время гелеобразования образцов состава оценивали как период от начала их термостатирования при температуре, моделирующей пластовую(70 С), до момента потери текучести. Оценку прочностных характеристик образующихся гелей проводили по методу пенетрации проникновения металлического стержня с известной площадью поперечного сечения в исследуемый образец под измеряемой нагрузкой (кПа). Полученные результаты обработаны методами математической статистики. Рецептуры образцов гелеобразующего состава приведены в табл. 1, их характеристики приведены в табл. 2. Введение в состав в качестве неорганической соли калия фосфорнокислого однозамещенного в оптимальных концентрациях пролонгирует его гелеобразование и позволяет получить более прочный гель (табл. 1, 2 - образец 4). В то же время избыток неорганической соли (свыше 0,6 мас. ) снижает время гелеобразования (табл. 1, 2 - образцы 5-7). При отсутствии или недостатке неорганической соли тампонажный гель теряет эластичность и прочность (табл. 1, 2 - образцы 1-3). Заявляемый состав отличается от прототипа сниженной коррозионной активностью по отношению к металлу, повышенной механической прочностью тампонажного геля. Объем композиции, закачиваемой в скважину, выбирают в зависимости от радиуса создаваемого в пласте водоизолирующего барьера. Композиция характеризуется повышенной работоспособностью в диапазоне температур 50-90 С. Таблица 1 Составы разработанных композиций Заявляемая композиция Компоненты, мас.1 2 3 4 5 6 7 Жидкое стекло 4,60 4,60 4,60 4,60 4,60 4,60 4,60 Акриловая кислота 8,63 8,63 8,63 8,63 8,63 8,63 8,63 Калий фосфорнокислый 0,10 0,20 0,35 0,58 0,65 0,70 0,80 однозамещенный Персульфат калия 0,86 0,86 0,86 0,86 0,86 0,86 0,86 Пресная вода 85,81 85,71 85,56 85,33 85,26 85,21 85,11 Таблица 2 Характеристики разработанных композиций Заявляемый состав Показатель Прототип 1 2 3 4 5 6 7 Время потери текучести при 210 330 260 220 210 100 60 40 70 С, мин Прочность геля, кПа 109,0 3,6 70,6 100,8 230,0 240,5 265,0 265,0 Скорость коррозии, гм 2/ч 0,25 0,20 0,18 0,18 0,15 0,15 0,15 0,15 Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4