Неорганическая гелеобразующая композиция на основе силиката натрия для ограничения водопритока

Для месторождений, находящихся на поздней стадии разработки, характерен рост обводненности и снижение темпов отбора нефти. Наличие больших объемов попутно добываемой воды приводит к стремительному снижению продуктивности нефтяной скважины и росту материальных затрат на подъем продукции. С целью сокращения объемов попутно добываемой воды и интенсификации добычи нефти в подобных скважинах необходимо проведение ремонтно-изоляционных работ [1].

В большинстве случаев закачка водоизоляционных составов в отдаленные участки пласта более эффективна в сравнении с обработкой призабойной зоны скважины, особенно в пластах с большими по протяженности высоко проницаемыми пропластками.

Среди множества существующих тампонажных материалов, применяемых для изоляции водопритоков, системы на основе силиката натрия являются относительно наиболее дешевыми и экологически безопасными. Растворы обладают низкой вязкостью, близкой к воде и, следовательно, высокой проникающей способностью, что обеспечивает более глубокое расположение в пласте, а также высокой термической стабильностью, позволяющей применять их в высокотемпературных пластах и контролируемым механизмом гелеобразования [2-5].

Силикагель как изолирующий материал для закупоривания водонасыщенных пластов в скважинах должен отвечать определенным требованиям. В первую очередь нужно, чтобы время начала его схватывания было достаточным для того, чтобы его можно было ввести в пласт, не опасаясь преждевременного схватывания смеси в трубах. С другой стороны, после введения смеси в поровое пространство время начала схватывания не должно быть очень большим [6].

В рамках лабораторных исследований в качестве инициатора структурообразования силиката натрия была использована неорганическая соль алюминия (III). Взаимодействие данных реагентов позволяет получить объемные стабильные во времени гелеобразные осадки. За счет добавление сшивателя различной концентрации возможно регулирования прочности и времени гелеобразования исходных композиций в широких пределах.

Соли алюминия хорошо растворимы в воде. В воде соли алюминия сильно гидролизованы и вследствие этого имеют кислую реакцию.

Приготовленные растворы композиций помещались в стаканы из стекла и герметично закрывались крышкой и визуально оценивались каждые 5-30 минут (в зависимости от предварительно оцененной продолжительности гелеобразования). Время начала гелеобразования оценивалось визуально по видимому возрастанию вязкости. За конец гелеобразования - момент полной потери текучести. Оптимальное время гелеобразование составляет от 6 до 12 часов, т.е. время, достаточное для проведения ремонтно-изоляционных работ до начала затвердевания.

Гель, сформированный в пластовых условиях, должен быть достаточно прочным, чтобы выдержать градиент давления, а также сохранять свои реологические свойства в течении длительного периода с целью надежной изоляции обрабатываемого объекта. Пластическая прочность - это прочность структуры геля при пластично-вязком разрушении и малых скоростях сдвига, измеряемая с помощью метода конического пластомера, разработанного П.А. Ребиндером. Метод определения пластической прочности основывается на оценке глубины погружения утяжеленного конуса в исследуемый материал под действием постоянной нагрузки в течении 20 минут.

Для получения сопоставимых и воспроизводимых результатов прочность композиций определялась спустя 24 часа после затвердевания, так как обычной практикой является технологическая выдержка скважины после проведения ремонтных работ, составляющая 1 сутки.

Полученные результаты исследовании представлены на рисунках 1,

Повышение концентрации сшивателя приводит к увеличению прочности состава и снижению времени гелеобразования. Снижение концентрации силиката натрия ниже 8 % нецелесообразно, так как данные составы имеют низкую прочность при низком времени застывания.

Концентрация силиката натрия, % масс:     7 -■- 10    15    12

Рисунок 1 – Зависимость времени гелеобразования композиции от концентрации реагентов

Концентрация силиката натрия, % масс:    7 -■- 10    15 —•- 12

Рисунок 2 – Зависимость прочности композиций от концентрации реагентов

Результаты проведенных лабораторных исследований показали, что при смешивании реагентов происходит мгновенное образование хлопьевидного осадка, распределенного по всему объему раствора, что исключает проникновение его в поровое пространство, но при этом хорошую фильтрацию и надежную изоляцию высокопроницаемых трещин, поэтому данный состав можно применять в качестве осадкогелеобразующего реагента для снижения проницаемости водопроводящих каналов. На базе выполненных лабораторных исследований для поровых коллекторов рекомендуется технология применения, которая для пласта заключается в циклической закачке силиката натрия и исходного раствора соли алюминия в объемном соотношении 1:1 и с созданием между ними буферной зоны водой объемом 0,5-1,0 м3.

В высокопроницаемых и трещиноватых коллекторах возможна закачка осадкогелеобразующего реагента совместно с природным наполнителем. При этом происходит повышение прочности и снижения расхода реагентов [4].

Осадкогелеобразующие оторочки для предотвращения их смешения в процессе закачивания в скважину изолируют оторочкой пресной воды или глинистого раствора, приготовленного на пресной воде. Индивидуальная композиция реагентов выбирается в зависимости от наличия реагентов и стоимости композиций. Индивидуальный состав концентраций для обрабатываемого объекта подбирается на основе предварительных фильтрационных исследований на образцах керна данного объекта.