Способ разработки неоднородного нефтяного пласта

Способ разработки неоднородного нефтяного пласта

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к разработке нефтяных месторождений, и может быть использовано для увеличения нефтеотдачи и снижения обводненности продукции скважин, эксплуатирующих проницаемостно неоднородный пласт.

Известен способ заводнения неоднородного нефтяного пласта и снижения обводненности добывающих скважин (патент РФ №2175383, Е21В 43/22, опубл.27.10.2001), включающий закачку в пласт через нагнетательную скважину водной суспензии сшитого полиакриламида - ПАА, предварительно смешанного с порошкообразным эфиром целлюлозы, а именно карбоксиметилцеллюлозой - КМЦ, со степенью замещения по карбоксиметильным группам 0,65-1,45 и степенью полимеризации 600-1600; причем соотношение КМЦ и ПАА от 1:1 до 2:98.

Недостатком способа является низкая эффективность в связи с недостаточной вязкостью воздействующей на неоднородный нефтяной пласт системы и недостаточными вязкоупругими свойствами.

Известен способ заводнения неоднородного нефтяного пласта с применением добавки к закачиваемой в пласт воде «Темпоскрин» (патент СССР №1669404, Е21В 43/22, опубл. 10.06.1999), представляющей собой радиационнообработанный ионизирующим излучением поглощенной дозой 0,1-7,0 кГр в инертной среде ПАА в виде дисперсии порошка с содержанием влаги не более 10 мас.%. Полученная дисперсия порошка содержит 5-80% гель-фракции.

Недостатком способа является низкая эффективность, обусловленная недостаточными показателями вязкости и вязкоупругих свойств воздействующей на неоднородный нефтяной пласт системы; а также низкими показателями устойчивости «Темпоскрина» при хранении, связанными со способом его получения с применением радиационной обработки ионизирующим излучением.

Прототипом заявляемого способа является способ разработки неоднородного нефтяного пласта (патент РФ №2167281, Е21В 43/22, опубл. 20.05.2001), включающий закачку в пласт водного раствора анионного полимера (например, ПАА) и соли поливалентного катиона (например, хроматов и бихроматов аммония, щелочных металлов), при этом указанный водный раствор является дисперсной средой для полученных химическим путем гель-частиц, набухающих в 100-5000 раз, но не растворимых в воде.

В водном растворе полимеры акрилового ряда:

проявляют свойства анионного полиэлектролита.

Благодаря диссоциации и ионизации полиэлектролита между мономерными звеньями:

возникают силы электростатического отталкивания, что предотвращает свертывание «клубков» и соответственно способствует поддержанию линейного характера связей между мономерными звеньями (например, в кн. Применение полимеров в добыче нефти. М.: Недра, 1978, авт. Г.И.Григоращенко, Ю.В.Зайцев, В.В.Кукин и др. - стр.7-9).

Введение в водный раствор ПАА поливалентных катионов, например хрома, соответственно способствует сшивке линейных олигомерных структур в разветвленные структуры, «клубки» и «сетки» (И.А.Швецов, В.Н.Манырин. Физико-химические методы увеличения нефтеотдачи пластов. Анализ и проектирование. г.Самара: Самарский университет, 2000, с.76-102).

Недостатком способа-прототипа является недостаточная эффективность, обусловленная низкой проникающей способностью дисперсии гель-частиц в водном растворе сшитого поливалентным катионом полимера в пласт.

Решаемая задача и ожидаемый технический результат заключаются в повышении эффективности способа разработки неоднородного нефтяного пласта за счет увеличения проникающей способности дисперсии гель-частиц в водном растворе полимера в пласт.

Поставленная задача решается тем, что способ разработки неоднородного нефтяного пласта, включающий закачку в пласт дисперсии полученных химическим путем гель-частиц в водном растворе полимера, отличается тем, что используют линейный полимер при следующем соотношении компонентов, мас.%:

гель-частицы	0,17-1,0
линейный полимер	0,25-1,8
вода	остальное.

Способ осуществляется закачкой в пласт приготовленной на поверхности дисперсии полученных химическим путем гель-частиц в водном растворе линейного полимера.

Эффективность заявляемого способа тестировалась с применением следующих промышленно выпускаемых реагентов.

Для приготовления дисперсии полученных химическим путем гель-частиц использовались:

1) анионный полимер акриламида водопоглощающий, серия АК-639, марка В-415, производства ООО «Гель-сервис» (г.Саратов), ТУ 6-02-00209912-592003, представляющий собой порошок белого или близкого к белому цвета с адсорбцией в дистиллированной воде не менее 400 г/г,

2) продукт FS-305 по техническому паспорту ООО «СНФ С.А.» (г.Москва), представляющий собой порошок белого цвета с адсорбцией в дистиллированной воде 400 г/г,

3) реагент «Темпоскрин», ТУ 2216-001-05966916-93, представляющий собой порошок светло-желтого или серого цвета с массовой долей гель-фракции 20-80% и набухаемостью не менее 100 мл/г.

В качестве линейного полимера использовались:

1) анионный полимер FP-107 - сополимер акриламида и акрилата натрия, производства ООО «СНФ Балтреагент» (г.Никольское Ленинградской области), представляющий собой белый порошок, который в соответствии с Техническим паспортом характеризуется примерной вязкостью по Брукфилду, сП:

при концентрации 5,0 г/л - 1500

при концентрации 2,5 г/л - 600

при концентрации 1,0 г/л - 140;

2) анионный полимер акриламида, серия АК-642, марка АП-9405, производства ООО «Гель-сервис» (г.Саратов), ТУ 6-02-00209912-65-99, представляющий собой порошок белого или близкого к белому цвета с предельным числом вязкости полимера в 10%-ном растворе NaCl при 25°С 4,4 дл/г.

Использовалась модель пластовой воды с минерализацией 15 г/л и 20 г/л (20% CaCl₂ и 80% NaCl) в дистиллированной воде.

Экспериментально установлены синергетический эффект реологических свойств (эффективной вязкости) дисперсии полученных химическим путем гель-частиц в водном растворе линейного полимера относительно ее составляющих - водной дисперсии полученных химическим путем гель-частиц и водного раствора линейного полимера, а также более высокая эффективная вязкость дисперсии полученных химическим путем гель-частиц в водном растворе линейного полимера относительно водной дисперсии «Темпоскрина» в сопоставимых концентрационных условиях.

Результаты исследований систем приведены на фиг.1-2 и в таблицах 1-2.

На фиг.1 представлены зависимости модуля упругости G′ от момента силы f как композиций FS-305 (10 г/л) и ПАА линейного строения марки FP-107 (2,5 г/л), так и их исходных составляющих.

На фиг.2 показан эффект улучшения эффективной вязкости η дисперсии FS-305 в минерализованной воде за счет добавки FP-107.

Добавка линейного полиакриламида позволяет примерно в два раза повысить модуль упругости G′ и эффективную вязкость η дисперсии (табл.1-2). Увеличение этих параметров неаддитивно, то есть G′ или η для заявляемой смесевой системы выше, чем сумма G′ или сумма η раствора FP-107 и дисперсии FS 305 по отдельности, что говорит о структурообразовании за счет флокулирующих свойств полиакриламида.

Таблица 1
Упругие свойства (исследование проводилось на реометре Carry-Med CSL2 производства компании ТА Instruments)
Композиция, в воде	Минерализация, г/л	Температура измерения, °С	Модуль упругости G′ (Па) при моменте силы f 5 мН·м
1% FS-305	20	20	0,56
0,25% FP-107	20	20	0,08
1% FS-305 + 0,25% FP-107	20	20	1,06

Таблица 2
Вязкостные свойства (исследование проводилось на реометре Carry-Med CSL2 производства компании ТА Instruments)
Композиция, в воде	Минерализация, г/л	Температура измерения, °С	Эффективная вязкость η (Па·с) при скорости сдвига γ, сек-1
0,3	1,6	14,5
1% FS-305	20	20	0,51	0,09	0,01
0,25% FP-107	20	20	0,11	0,07	0,04
1% FS-305 + 0,25% FP-107	20	20	1,03	0,34	0,1

На сравнительной фигуре 3 представлены кривые эффективной вязкости водополимерных систем: композиций гель-частиц АК-639 с ПАА линейного строения АК-642, а также их исходных составляющих. Как видим, увеличение эффективной вязкости композиции во всем диапазоне измерения неаддитивно, то есть значение эффективной вязкости композиции выше, чем сумма эффективных вязкостей исходного раствора АК-642 и дисперсии АК-639.

В таблице 3 также представлены результаты исследований свойств водной дисперсии гель-частиц АК-639 в «носителях» - растворах полимеров линейного строения АК-642, которые показали синергетический эффект улучшения эффективной вязкости по сравнению с дисперсией АК-639 и раствором АК-642 в минерализованной воде.

Таблица 3
Значения эффективной вязкости (исследование проводилось на реометре RheoStress-1 «Haake», Германия)
Композиция, в воде	Минерализация, г/л	Температура измерения, °С	Эффективная вязкость η (Па·с) при скорости сдвига γ, сек-1
0,35	1,91	15,71
0,5%АК-639 + 1,5% АК-642	15	20	0,19	0,17	0,13
1,5%АК-642	15	20	0,12	0,1	0,13
0,5% АК-639	15	20	0,002	0,0005	0,0002
1% АК-639 + 1,5% АК-642	15	20	0,39	0,35	0,26
1,5% АК-642	15	20	0,12	0,1	0,08
1% АК-639	15	20	0,03	0,02	0,009
0,5% АК-639 + 1,8% АК-642	15	20	0,40	0,37	0,27
1,8% АК-642	15	20	0,15	0,14	0,12
0,5% АК-639	15	20	0,002	0,0005	0,0002
1% АК-639 + 1,8% АК-642	15	20	1,3	1,1	0,67
1,8% АК-642	15	20	0,15	0,14	0,12
1% АК-639	15	20	0,03	0,017	0,009

Для сопоставительных исследований с «Темпоскрином» были приготовлены следующие композиции в воде:

- 0,25% FS-305 + 0,25% FP-107

- 0,17% FS-305 + 0,33% FP-107

Сравнение проводили с 0,5%-ной водной дисперсией «Темпоскрина».

Методика приготовления композиций следующая: в модельной воде при комнатной температуре одновременно растворяются навески ПАА и гель-частиц.

На фиг.4 и в табл.4 приведены зависимости эффективной вязкости от скорости сдвига для приготовленных композиций.

Таблица 4
Значения эффективной вязкости (исследование проводилось на реометре RheoStress-1 «Haake», Германия)
Композиция, в воде	Минерализация, г/л	Температура измерения, °С	Эффективная вязкость (Па·с) при скорости сдвига γ, сек-1
0,54	1,91	15,71
0,5% Темпоскрин	15	20	0,03	0,02	0,01
0,17% FS-305 + 0,33% FP-107	15	20	0,11	0,08	0,04
0,25% FS-305 + 0,25% FP-107	15	20	0,05	0,04	0,02

Доказана более высокая эффективная вязкость дисперсии полученных химическим путем гель-частиц в водном растворе линейного полимера относительно водной дисперсии «Темпоскрина» (аналог) в сопоставимых концентрационных условиях.

К преимуществам заявляемого способа относительно «Темпоскрина» относится применение гель-частиц, полученных химическим путем.

На фиг.5 представлено подтверждение снижения показателя эффективной вязкости водных дисперсий образца «Темпоскрина» по мере его хранения.

Так, 0,25%-ная дисперсия одного и того же образца «Темпоскрина» при скорости сдвига 0,7 с^-1 имела следующие показатели эффективной вязкости:

в 2003 году - 0,49 Па·с,

в 2005 году - 0,20 Па·c,

в 2006 году - 0,01 Па·с.

В отличие от «Темпоскрина» полученные химическим путем гель-частицы не подвергаются деструкции при хранении (фиг.6).

К преимуществам применения полученных химическим путем гель-частиц относится также возможность размола материала для получения дисперсии гель-частиц со степенью помола в зависимости от проницаемости суперколлекторов и/или трещин.

Эффективность способа доказана в промысловых условиях.

Пример. В две выбранные по карте текущих отборов нагнетательные скважины пласта БС₉ месторождения «А» закачано по 400 м³ оторочки дисперсии гель-частиц в водном растворе полимера (ПАА). Концентрация дисперсии гель-частиц в оторочке составила 0,5 мас.%, концентрация водного раствора ПАА - 0,12 мас%.

Анализировалась динамика показателей работы скважин участка до и после воздействия по заявляемой технологии.

Анализ показал, что после воздействия обводненность снизилась с 57% до 50%, увеличилась добыча нефти. Расчет технологического эффекта по интегральной характеристике вытеснения (Гайсин; Vн/Vж=1.2113Е+0-7.5372Е-7·Vн) показал, что в результате обработок двух скважин дополнительно добыто 2,4 тыс.т нефти. Продолжительность эффекта составила 8 месяцев.

Заявляемый способ разработки неоднородного нефтяного пласта эффективнее способа-прототипа за счет увеличения глубины проникновения рабочих агентов в пласт; относительно аналога - «Темпоскрина» - заявляемый способ эффективнее за счет улучшения показателей вязкости и вязкоупругих свойств воздействующей на неоднородный нефтяной пласт системы, а также обеспечения увеличенных сроков хранения исходных материалов.

Способ разработки неоднородного нефтяного пласта, включающий закачку в пласт дисперсии полученных химическим путем гель-частиц в водном растворе полимера, отличающийся тем, что используют линейный полимер при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Гель-частицы	0,17-1,0
Линейный полимер	0,25-1,8
Вода	Остальное