Изобретение относится к области нефтедобычи и может быть использовано для увеличения добычи нефти на поздних стадиях разработки продуктивных пластов с терригенными и карбонатными коллекторами.

При продолжительной добыче нефти с использованием технологии поддержания пластового давления в нагнетательных скважинах в глубине пласта возникают промытые водой зоны между нагнетательными и добывающими скважинами, по которым и происходит основное движение воды. Следствием является снижение эффективности вытеснения нефти из пласта, снижение доли нефти в извлекаемой продукции и рост затрат на работу насосного оборудования.

Одним из наиболее известных приемов повышения эффективности добычи нефти является создание гелевых экранов в промытых зонах пласта. Наиболее часто для этой цели используют полимерные гели на основе полиакриламида. При этом можно выделить два направления создания полимерно-гелевого экрана в пласте. Одно из направлений предполагает закачку в пласт раствора полиакриламида с добавкой медленно действующего сшивателя (например, ацетата хрома). Недостатком такого способа является низкая селективность в неоднородных по проницаемости пластах. Это происходит вследствие низкой первоначальной вязкости системы, которая фильтруется при закачке в пласт не только в высокопроницаемые зоны пласта, но и в низкопроницаемые зоны. Более эффективными являются способы, основанные на закачке в пласт дисперсных полимерных гелевых систем, в которых полимерные гели в виде небольших частичек готовятся до закачки в пласт и в таком виде поступают в промытые зоны пласта. Особенно эффективны такие методы в неоднородных по проницаемости пластах. Движение частичек гелей происходит в этом случае только по высокопроницаемым зонам терригенных коллекторов - суперколлекторах и трещинам карбонатных коллекторов. В низкопроницаемые зоны такие системы не поступают.

В свою очередь в указанной группе методов можно выделить два подхода, отличающихся концепцией по соотношению размеров отдельных гелей и размеров пор или каналов в пласте, по которым эти частицы могут двигаться.

Предполагается, что гели с размером частиц менее 10 мкм эффективно влияют на потоки пластовых флюидов. Примером использования таких систем является способ, где используют коллоидные частицы полиакриламида или полисахарида или эфира целлюлозы, содержащие 0.005-0.5% указанных полимеров, и полиоксихлорид алюминия (Патент RU №2298088), и состав для добычи нефти, содержащий микродисперсные гели (Патент RU №2215870). Недостаток способа и состава – низкая эффективность в высокопроницаемых коллекторах из-за малых размеров коллоидных частиц, которые легко проходят через поровые каналы и не создают необходимого сопротивления в неоднородных пластах. Поэтому более эффективным способом регулирования потоков в неоднородном пласте является применение дисперсных полимерно-гелевых систем с размером гелей большим, чем размер основных поровых каналов. Примером является способ добычи нефти, в котором используется закачка в пласт полимерно-гелевой системы «Темпоскрин» (АС СССР №1669404 от 03.04.1989) на основе воды и суспензии порошка полиакриламида, обработанного ионизирующим излучением. Сущность способа состоит в том, что при обработке гранул порошка полиакриламида ионизирующим излучением происходит радиационно-химическое сшивание линейных молекул полиакриламида в объеме полимерной гранулы. Гранулы, имеющие первоначальный размер около 0.5 мм, при контакте с водой связывают в гель до 1000 объемов воды, увеличиваясь в размерах до 10 мм. Размер таких гелевых частиц больше чем размер пор, и поэтому они, в первую очередь, поступают в наиболее крупные промытые каналы пласта и имеют при этом наибольшую селективность по отношению к размеру каналов. Недостатком радиационно-сшитого полиакриламида является ограничение применения при температуре пласта более 60°С.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является реагент для нефтедобычи и способ нефтедобычи с его использованием (Патент RU №2562642 от 16.05.2014. МПК: С02 Е21В 43/22). Указанный способ включает закачку в нагнетательную скважину оторочки, содержащей водный раствор хлоридов натрия и кальция с минерализацией 4-40 г/л или пластовой воды с той же минерализацией и реагент, содержащий порошкообразный полиакриламид, обработанный ионизирующим излучением, в составе композиции, содержащей дополнительно 5-20% от массы ПАА стабилизатора – порошка сульфата алюминия или алюмокалиевых квасцов, выполняющих роль ионного модификатора в воде и дополнительного сшивающего растворимую фракцию полиакриламида, присутствующую изначально в радиационно-сшитом полиакриламиде, что ведет к получению частиц макрогелей. Недостатком способа является сложность, связанная с необходимостью использования специального оборудования для обработки ионизирующим излучением, а также недостаточная для ряда месторождений термическая стабильность – 80°С.

Целью изобретения является упрощение процесса добычи нефти за счет исключения стадии предварительной обработки полимера ионизирующим излучением, расширение области применения на пласты с температурой более 80°С и повышение эффективности выравнивания профиля приемистости нагнетательных скважин с неоднородными пластами за счет улучшенных упругих свойств гелей.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе нефтедобычи, включающем закачку в пласт композиции, содержащей упругие частицы дисперсных макрогелей гидролизованного полиакриамида и связанных с ним ионов трехвалентного металла, новым является то, что каждая из частиц содержит 0.5-5% масс молекул полиакриламида со степенью гидролиза 5-30%, структурно связанных в пределах одной частицы ионами Cr⁺³ и молекулами пластовой или подтоварной воды в частицах объемом 1-1000 мм³, при этом материал геля имеет модуль упругости в пределах 5-100 кПа, а в общем объеме композиции частицы занимают 30-90% ее объема. Указанные пределы объемов гелевых частиц, модуля упругости и объемной доли в гелевой системе, в совокупности, нацелены на обеспечение получения наибольшего количества дополнительной нефти. Так, например, заявляемый объем связываемой воды в частице в интервале 1-1000 мм³ означает соответственно диапазон размеров частиц гелей в интервале 1-10 мм и совпадает с диапазоном размеров частиц гелей в прототипе. То же имеет место и по интервалу модулей упругости. Чрезмерно упругие гели - с модулем упрости более 100 кПа - с большой долей вероятности могут быть отфильтрованы в интервале перфорации и внедриться в пласт. Интервал объема гелей 30-90% связан с требованиями обеспечения возможности закачки композиции в пласт, так как, например, при 100%-ом содержании гелей сопротивление, возникающее при закачке композиции, может превысить пределы давления, устанавливаемые при работе нагнетательных скважин.

Новым является способ нефтедобычи, включающий закачку в нагнетательную скважину воды из системы поддержания пластового давления и оторочек указанной композиции, изготавливаемой непосредственно на скважине в реакции между частично набухшими частицами полиакриламида и ионами Cr⁺³ (ионный модификатор) в воде во взвешенном состоянии при их суммарной концентрации до 2% до стабилизации объема осадка дисперсных гелей, но не менее 30 минут. Для ускорения работ на скважине целесообразно порошкообразные компоненты – полиакриламид и модификатор – объединять в виде реагента - состава, содержащего 2-8% основного сульфата хрома или хромовых квасцов и полиакриламида.

Сущность изобретения состоит в том, что композиция для нефтедобычи, содержащая дисперсные структурированные гелевые частицы, готовится смешением доступных порошкообразных компонентов с водой непосредственно на скважине в неравновесных (относительно набухания гранул полимера) условиях. Физико-химический механизм образования дисперсной полимерно-гелевой системы по предлагаемому изобретению основан на контролируемом локальном сшивании молекул полиакриламида в объеме полимерной гранулы в состоянии неравновесного набухания.

Контролируемое локальное сшивание полимера в грануле можно рассматривать как химическую реакцию между гранулой полимера (совокупность физически связанных макромолекул) с молекулами воды и ионами Cr⁺³. Продуктом реакции является гелевая частица как самостоятельная кинетическая единица:

где m, n - целые числа.

Если в процессе проведения реакции предотвращать слипание гранул за счет постоянного перемешивания, то полимер из гранулы полностью войдет в гелевую частицу, а это является образованием дисперсной полимерно-гелевой системы.

Процесс приготовления полимерной композиции, содержащей дисперсные гели, исключает целую стадию сшивания, присутствующую в прототипе. Кроме того, как показывает результат лабораторных испытаний, получаемые при этом дисперсные гели обладают также большей термической стабильностью.

Реализация предлагаемого способа нефтедобычи имеет по сравнению с прототипом следующие преимущества: упрощение технологии за счет устранения стадии обработки полимера ионизирующим излучением и связанное с этим снижение затрат на скважино-обработку; расширение области применения способа на месторождения нефти с более высокой пластовой температурой.