Способ обработки подземной породы.

1 Настоящее изобретение касается способа обработки подземной породы для повышения ее прочности. Способ, в частности, подходит для обработки подземной углеводородсодержащей породы, из которой можно добывать углеводороды. Такая подземная углеводородсодержащая порода называется нефтеносным или газоносным пластом. Добычу углеводородов из такого пласта обычно производят через скважину, пробуренную с поверхности к нефтеносному или газоносному пласту. Такую скважину крепят обсадными трубами для предотвращения разрушения ее стенки. Для содействия проникновения жидкости в скважину, часть ее, расположенную в нефтеносном пласте, либо не обшивают, либо,если обшивка присутствует, в ней пробивают отверстия. Если подземная порода включает песчаник, добыча углеводородов может вызывать ослабление минералов породы, таких как песок, и их вовлечение в скважину течением жидкостей, в особенности, после прорыва воды. Увлеченные материалы вызывают износ добывающего оборудования, через которое проходит жидкость, а отделять и удалять материал дорого. Для снижения количества увлеченных материалов породу укрепляют, используя систему на основе эпоксидной смолы. Еще одна проблема возникает, когда подземная порода содержит "грязный песок", возможно включающий такие загрязнения, как углеводородное масло или воду. Присутствие этих загрязнений неблагоприятным образом действует на связь между частицами песка и эпоксидной смолой и, следовательно, на прочность обработанной породы. В патенте США 3 481 403 раскрыт способ обработки подземной породы, где имеет место взаимодействие подземной породы с растворителем, представляющим собой алкиловый эфир С 2-С 6 гликоля, содержащий, по крайней мере, одну С 1-С 6 алкильную группу, и после этого с раствором для отверждения из эпоксидной смолы и агента для отверждения в растворителе (спирт-керосин). Воздействию растворителя может предшествовать предварительная промывка нефтью для удаления массивов воды. Кроме того, если порода уже дала большие объемы песка, перед началом обработки можно вводить суспензию песка в воде или нефти для пополнения потерянного песка. В патенте США 3 915 232 раскрыт способ обработки подземной породы, включающий последовательные стадии:(в) взаимодействие породы с растворителем, представляющем собой эфир гликоля, с целью вытеснения остаточных углеводородов и воды. 2 В известном способе в скважину в зазор между обшивкой и породой помещают песочный экран из связанных крупинок песка. Следовательно, на стадии (а) известного способа пасту из песка в соляном растворе закачивают в скважину через отверстия в обшивке, с размещением песка за обшивкой в зазоре. Чтобы связать крупинки песка с образованием экрана,через отверстия в обшивке нагнетают раствор для отверждения, содержащий эпоксидную смолу и катализатор. Используемый в растворе для отверждения растворитель представляет собой растворитель, отличный от эфира гликоля, используемого для вытеснения остаточных углеводородов и воды. Целью данного изобретения является обеспечение усовершенствованного способа, в котором отверждают саму породу, и еще одним предметом данного изобретения является то,что для обеспечения способа обработки подземной породы можно использовать раствор для отверждения с большой концентрацией эпоксидной смолы. Поэтому способ обработки подземной породы согласно настоящему изобретению отличается тем, что для вытеснения нефти, присутствующей в порах породы после стадии (а) породу последовательно обрабатывают раствором для отверждения из 30-60 мас.% мономерных и/или полимерных органических полиэпоксидов, имеющих более одной эпоксигруппы на молекулу, и 5-20 мас.% агента для отверждения в растворителе; и тем, что после этого породу обрабатывают жидкостью, повышающей вязкость, содержащей алифатические углеводороды. В описание и формуле изобретения термин"эфир гликоля" используют для обозначения эфира С 2-С 6 двухатомного спирта, содержащего, по крайней мере, одну С 1-С 6 алкильную группу, а термин "эпоксидная смола" используют для обозначения мономерных и/или полимерных органических полиэпоксидов, имеющих более одной эпоксигруппы на молекулу. Авторы ссылаются на публикацию Европейской Патентной Заявки 463 664. Эта публикация раскрывает способ обработки подземной породы, в котором раствор для отверждения включает полиэпоксиды, агент для отверждения, эфир гликоля и полиалкиленгликоль. После обработки может следовать чрезмерная промывка (over-flush) смесью углеводородных растворителей для удаления избытка смолы. Заявитель обнаружил, что отсутствие полиалкиленгликоля дает возможность повышать содержание эпоксидов в растворе для отверждения, не меняя вязкости. Кроме того, заявитель обнаружил,что выбор алифатического углеводорода для чрезмерной промывки обеспечивает определенные преимущества."мас.%" означает процентное содержание раствора по массе. В способе по настоящему изобретению порода взаимодействует с тремя жидкостями для предварительной промывки, которые нагнетают в породу одну за другой. Первую промывку проводят водной средой, водную среду закачивают в породу для вытеснения присутствующей в порах породы нефти из зоны,подлежащей обработке. Вытеснение нефти водной средой является несмешивающимся вытеснением (вытеснением несмешивающейся жидкостью), и в результате остается некоторое количество неудаленной нефти. Неудаленная нефть называется реликтовой нефтью. После этого породу обрабатывают углеводородной жидкостью для вытеснения воды,присутствующей в порах, из зоны, подлежащей обработке. Кроме того,углеводородная жидкость растворяет некоторое количество реликтовой нефти, которую не удалили водной средой. Вытеснение воды углеводородным маслом также является не смешивающимся вытеснением, в результате чего остается некоторое количество неудаленной воды. Однако, так как вытеснение реликтовой нефти углеводородным маслом является смешивающимся вытеснением (вытеснением смешивающейся жидкостью), то удаляют в основном всю реликтовую нефть. Затем для вытеснения остаточных углеводородных жидкостей и воды породу обрабатывают растворителем, представляющим собой смесь эфиров гликолей. Так как смесь эфиров гликолей смешивается и с углеводородами, и с водой, вытеснение является смешивающимся, и в породе по существу не остается углеводородов или воды. Породу полностью насыщают растворителем. После обработки таким способом породу обрабатывают раствором для отверждения из 30-60 мас.% мономерных и/или полимерных органических полиэпоксидов, имеющих более одной эпоксигруппы на молекулу, и 5-20 мас.% агента для отверждения в растворителе. Настоящее изобретение основано на открытии, что растворитель, представляющий собой смесь эфиров гликолей, обеспечивает смешивающееся вытеснение воды и нефти, и что этот растворитель является превосходным растворителем для эпоксидной смолы и агента для отверждения. Последняя особенность позволяет обрабатывать породу концентрированным раствором для отверждения из эпоксидной смолы, который обладает приемлемой вязкостью. Кроме того, так как это такая же жидкость, как и используемая при последней предварительной промывке, то проблем совместимости не существует. Водная среда, применяемая на первой стадии предварительной промывки, может быть соляным раствором, например 2% (по массе) водным раствором КСl. 4 Для восстановления проницаемости после контакта породы с раствором для отверждения стадии (г) на породу воздействуют углеводородной жидкостью для повышения вязкости,которая является смесью алифатических углеводородов. Эта, так называемая, чрезмерная промывка вытесняет большую часть смолы и восстанавливает проницаемость. Вязкость жидкости для чрезмерной промывки больше, чем вязкость углеводородной жидкости для предварительной промывки. В качестве нефти можно использовать любое углеводородное масло, такое как соляровое масло или сырую нефть. Подходящими для использования в качестве растворителя эфирами гликолей являются моноэфиры двухатомных спиртов. Очень подходят эфиры гликолей, выбранные из группы,включающей метоксипропанол, бутоксиэтанол,гексоксиэтанол и изомеры этих эфиров гликолей. Для регулировки вязкости растворителя он может кроме прочего содержать небольшое количество, например менее 10 мас.%, полиэтиленгликоля со средней молекулярной массой примерно 400. Далее изобретение будет описано более подробно со ссылкой на эксперименты. Для иллюстрации того, что раствор для отверждения, состоящий из растворителя и комбинации полиэпоксидов и агента для отверждения, не является вязким, определяют вязкость нескольких растворов для отверждения в сдвиговом вискозиметре с небольшим сдвигом(CONTRAVES LS-30 Low Shear viscosimeter) при температуре 25 С. Используют смолу EPICOTE 828 (Торговая марка, EPICOTE 828 получают по реакции дифенилолпропана с эпихлоргидрином, он имеет молекулярную массу от 300 до 450) и агент для отверждения метилендианилин. Результаты для различных растворов отверждения суммированы в таблице 1. Термин "содержание твердых веществ" используют для обозначения содержания эпоксидной смолы и агента для отверждения. Таблица 1. Вязкости в миллипаскаляхсек (mPas) некоторых растворов для отверждения Содержание твердых веществ, мас. % Растворитель 30 40 50 60 70 Метоксипропанол 4,84 8,04 14,1 26,1 70,5 Гексоксиэтанол 10,5 20,5 29,0 58, 4 110 Для иллюстрации влияния способа настоящего изобретения на предел прочности на сжатие берут несколько образцов и обрабатывают их двумя способами: способом согласно данному изобретению и способом, не соответствующим данному изобретению. Для каждого теста готовят в стеклянной трубе три образца из песка Nieuwe Pekela sand (диаметры частичек в диапазоне от 0,075 до 0,150 мм), каждый образец имеет диаметр 3,5 см и длину 17 см. После помещения песка в трубку определяют пористость, Ф (в %). Блок песка промывают бутаном для удаления воздуха, а после этого промывают алифатическим углеводородом, в котором растворяется бутан, для удаления бутана. Затем определяют начальную проницаемость, K1 (вDarcy). Для симулирования условий в породе в образец вводят следующие жидкости: (1) метоксипропанол; (2) соляной раствор (2%, по массе,раствор КСl) и (3) сырую нефть, объем которой равен примерно 10 объемных пор, для установления минимального (неустранимого) насыщения водой. Образцы обрабатывают двумя способами: первый способ согласно данному изобретению и второй способ, не соответствующий данному изобретению. Обработка согласно данному изобретению включает взаимодействие образцов, заполненных сырой нефтью, при минимальном насыщении водой в следующей последовательности:(а) взаимодействие образца с 2% (по массе) соляным раствором КС 1, объем которого равен 2 объемам пор;(в) взаимодействие образца с метоксипропанолом, объем которого равен 2 объемам пор;(г) взаимодействие образца с раствором для отверждения из EPIKOTE 828 (торговая марка) и метилендианилина в метоксипропаноле с содержанием твердых веществ 60 массовых %, объем которого равен 1 объему пор;(д) взаимодействие образца с повышающими вязкость алифатическими углеводородами, объем которых равен 2 объемам пор. После обработки определяют конечную проницаемость, Ке (в Darcy), и предел прочности на сжатие (в барах). Результаты суммированы в таблице 2. Таблица 2. Результаты обработок согласно настоящему изобретению Ке В D UCS в барах Фв% 6 При обработке, не соответствующей данному изобретению, стадии (а), (б) и (в) опускают. Таким образом, образцы с сырой нефтью при минимальном насыщении водой обрабатывают только в соответствии со стадиями (г) и (д) приведенного выше примера. После обработки определяют конечную проницаемость, Ке (в Darcy), и предел прочности на сжатие (в барах). Результаты суммированы в таблице 3. Таблица 3. Результаты обработок, не соответствующих настоящему изобретению Ке в D UCS в барах Фв% Из приведенных выше данных можно сделать вывод, что предел прочности на сжатие в эксперименте с применением способа данного изобретения больше, чем предел прочности на сжатие в эксперименте с применением способа,не соответствующего настоящему изобретению. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТНИЯ 1. Способ обработки подземной породы,включающий последовательные стадии:(б) взаимодействие породы с углеводородной жидкостью для вытеснения воды; и(в) взаимодействие породы с растворителем, представляющим собой эфир гликоля,с целью вытеснения остаточных углеводородов и воды, отличающийся тем, что после стадии (в) породу обрабатывают раствором для отверждения, содержащим мономерные и/или полимерные органические полиэпоксиды,имеющие более одной эпоксигруппы на молекулу, в количестве 30-60 мас.%, агенты для отверждения в растворителе в количестве 5-20 мас.%, после чего породу обрабатывают повышающей жидкостью, содержащей алифатические углеводороды. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что эфир гликоля выбирают из группы, включающей метоксипропанол, бутоксиэтанол, гексоксиэтанол и изомеры этих эфиров гликолей.