Способ обработки призабойной зоны скважины

Способ обработки призабойной зоны скважины

Реферат

Изобретение относится к технологии обработки призабойной зоны скважины и может быть использовано в нефтяной промышленности, например, при добыче тяжелых нефтей и природных битумов.

Известен способ обработки призабойной скважины, включающий закачку в пласты водной щелочной эмульсии легкой смолы пиролиза с добавками ферромагнитных компонентов и кубового остатка производства синтетических жирных кислот. В качестве ферромагнитных компонентов используют мелкодисперсную пудру хрома, ванадия, магния, алюминия или гематита, ильменита, гидромагнетита с размером частиц 5,0-15,0 нм с массовой долей в легкой смоле пиролиза 15-25%. Массовое соотношение ферромагнитных компонентов и кубовых остатков синтетических жирных кислот (5-6):1. На призабойную зону воздействуют постоянным магнитным полем с градиентом поля более 3×10^-5 Тл/см (патент РФ №2144982, МПК Е21В 43/22, опубл. 27.01.2000 г.).

Общими признаками известного и предлагаемого способов являются: закачка в пласт углеводородной жидкости с ферромагнитными компонентами, воздействие этой углеводородной жидкостью на пласт с помощью магнитного поля и извлечение отработанных продуктов из скважины.

Недостатками известного способа являются следующие: низкая эффективность способа обработки призабойной зоны, т.к. постоянным полем даже с указанным градиентом невозможно воздействовать на пласт при использовании эмульсий с ферромагнитными частицами, которые будут концентрироваться в зоне с максимальной индукцией магнитного поля; присутствие смолистых веществ в углеводородной фракции, закачиваемой в пласт, может привести к осмолению призабойной зоны и снижению проницаемости пород при добыче, что приводит к снижению эффективности обработки призабойной зоны. Стоимость закачиваемой углеводородной жидкости очень высока, и она определяется, в первую очередь, сложностью получения используемых высокодисперсных металлических частиц размером 5,0-15,0 нм. Кроме того, использование фракции синтетических жирных кислот (СЖК) является необоснованным, т.к. они не являются стабилизаторами высокодисперсных металлических частиц, в результате чего такие частицы будут окисляться, агрегироваться и выпадать в осадок, приводя к расслоению закачиваемой эмульсии.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является способ обработки призабойной зоны скважин, добывающих тяжелые нефти и природные битумы, заключающийся в том, что в пласт закачивают углеводородную жидкость - легкую смолу пиролиза с ферромагнитными компонентами - мелкодисперсной пудрой железа, кобальта, никеля, титана, марганца или магнетита, маггеолита, титаномагнетита с размером частиц 5-15 нм и с массовой долей в легкой смоле пиролиза 15-25%. Поверхностно-активные вещества (синтетические жирные кислоты) используют при массовом соотношении ферромагнитный компонент : поверхностно-активные вещества (5-6):1, а воздействие на пласт постоянным магнитным полем осуществляют циклически с изменением магнитных полюсов (патент РФ №2144980, МПК Е21В 43/22, опубл. 27.01.2000 г.).

Общими признаками известного и предлагаемого способов являются: закачка в пласт ферромагнитной жидкости на углеводородной основе с ферромагнитными частицами и поверхностно-активным веществом - жирной кислотой, последующее воздействие на пласт магнитным полем и извлечение отработанных продуктов из скважины.

Недостатками известного способа являются следующие. Низкая эффективность способа обработки призабойной зоны, т.к. постоянным магнитным полем, как уже отмечалось выше, невозможно воздействовать на пласт при использовании предлагаемых углеводородных жидкостей с ферромагнитными компонентами и поверхностно-активными веществами из-за концентрирования углеводородной жидкости (смолы пиролиза) с ферромагнитными частицами в зоне с максимальной индукцией магнитного поля. Циклическое изменение магнитных полюсов также ни к чему не приведет, т.к. скорость релаксации намагниченности таких частиц на несколько порядков выше скорости изменения магнитных полюсов, и такие жидкости будут, по-прежнему, концентрироваться вокруг магнитных полюсов, слабо воздействуя на призабойную зону. Кроме того, как и в аналоге, присутствие смолистых веществ в углеводородной фракции, закачиваемой в пласт, может привести к осмолению призабойной зоны и снижению проницаемости пород при добыче, что снизит эффективность обработки призабойной зоны. Стоимость закачиваемой углеводородной жидкости с металлическими частицами очень высока, и она определяется, в первую очередь, сложностью получения высокодисперсных металлических частиц размером 5,0-15,0 нм. Кроме того, использование углеводородной фракции или поверхностно-активных веществ - СЖК является необоснованным, т.к. СЖК не являются стабилизаторами высокодисперсных металлических частиц, в результате, такие частицы будут быстро окисляться, теряя свои магнитные свойства, агрегироваться и выпадать в осадок, что приведет к расслоению суспензии.

Техническая задача заключается в повышении эффективности обработки призабойной зоны при снижении эксплуатационных затрат.

Поставленная задача достигается тем, что в способе обработки призабойной зоны скважины, включающем закачку в пласт ферромагнитной жидкости на углеводородной основе с ферромагнитными частицами и поверхностно-активным веществом - жирной кислотой, последующее воздействие на пласт магнитным полем и извлечение отработанных продуктов из скважины, новым является то, что в качестве углеводородной основы используют керосин, в качестве ферромагнитных частиц - магнетит, в качестве жирной кислоты - олеиновую кислоту, а магнитное поле используют вращающееся.

Кроме этого, после извлечения из скважины отработанные продукты пропускают через магнитный сепаратор и отделенную ферромагнитную жидкость снова подают в скважину.

Использование в качестве углеводородной основы ферромагнитной жидкости (ФМЖ) - керосина, в качестве ферромагнитных частиц - магнетита и в качестве стабилизатора - олеиновой кислоты - гарантирует высокую устойчивость ФМЖ в неоднородном магнитном поле и исключит оседание или коагуляцию частиц как под действием гравитационных сил, так и под действием магнитного поля. Использование вращающегося магнитного поля обеспечивает интенсивное перемешивание жидкости, а следовательно, и интенсивный массообмен в призабойной зоне. Вращение ФМЖ может происходить как в одну, так и в другую сторону в зависимости от направления вращения магнитного поля, причем при отсутствии каких-либо вращающихся элементов.

Заявляемая совокупность признаков позволяет резко повысить эффективность способа обработки призабойной зоны скважины с помощью ФМЖ, обеспечивая при этом выделение из отработанных продуктов, выходящих из скважины и содержащих ФМЖ, с помощью магнитного сепаратора глинистых и асфальтосмолопарафинистых частиц, в также воды, что позволяет очищенную ФМЖ повторно использовать для обработки призабойной зоны скважины, в результате снижается стоимость обработки призабойной зоны.

Пример. Предлагаемый способ был осуществлен в лабораторных условиях на линейных моделях пласта из композитного материала. Модель готовилась по следующей схеме: набивка модели песком; насыщение пластовой водой; насыщение нефтью; только насыщение нефтью с большим количеством АСПО (асфальтеносмолистопарафиновых отложений); насыщение ферромагнитной жидкостью; обработка вращающимся магнитным полем; насыщение нефтью.

На всех этапах подготовки модели определялся режим фильтрации (до постоянной скорости). В подготовленные таким образом модели нагнетали ферромагнитную жидкость на керосиновой основе с частицами магнетита, стабилизированными олеиновой кислотой, после чего воздействовали на пласт вращающимся магнитным полем и отработанные продукты извлекали из скважины. В ФМЖ содержание частиц магнетита составляло 10-12% об., а средний размер частиц составлял 60-80 Å.

Отработанные продукты, выходящие из скважины, поступали в феррогидростатический сепаратор с сильным градиентным магнитным полем. В сепараторе магнитные частицы перемещаются в зону с максимальной индукцией магнитного поля (или оседают). Верхний слой: нефть вместе с отмытыми АСПО, водой и механическими примесями - не взаимодействуют с магнитным полем и выносятся из сепаратора, а нижний углеводородный слой вместе с ферромагнитными частицами после выключения магнитного поля поступают на прием насоса для закачки ФМЖ в пласт.

Результаты опытов представлены в таблице.

Исследования воздействия ФМЖ с вращающимся магнитным полем были проведены на насыщенных моделях пласта длиной 54 см и диаметром 6 см. При этом корпуса моделей выполнены из композитных материалов, обладающих способностью к проникновению магнитного поля.

Пористая среда сформирована кварцевым песком широкой фракции, проницаемость модели пласта изменялась в диапазоне 0,8-1,4 мкм², пористость 25-30%. Регулирование проницаемости проводилось путем использования маршалита. Модель пласта входила в состав установки УИПК-4 (установка для исследования проницаемости керна), позволяющей проводить исследования на различных режимах фильтрации, в т.ч. с противодавлением.

В образцах пористой среды, находящихся при комнатной температуре +30°С, поочередно фильтровались пластовая вода и нефть, имитируя тем самым процессы, происходящие в призабойной зоне при отборе нефти.

Объем прокачанных жидкостей зависел от времени установления стационарной фильтрации. Прокачивая нефть с большим АСПО, проницаемость модели падала до 0,5 мкм², т.е. сокращалась добыча нефти. Поэтому для очистки призабойной зоны от АСПО в модель закачивали ФМЖ, затем включали вращающееся магнитное поле. При вращении индуктивность магнитного поля В изменялась от 0,035 до 0,039 Тл.

Из анализа результатов моделирования для практического использования были выбраны следующие параметры индуктора:

Число витков N=220.

Диаметр провода D=2,0×10^-3 м.

Начальное напряжение U₀=800 В.

Индуктивность L=0,25 Гн.

Частота затухающих колебаний f=80-150 Гц.

Максимальный ток L_max=20 А.

Максимальное значение магнитной индукции В_max=0,05 Тл.

Для измерения магнитного поля в зазоре модели была изготовлена измерительная катушка. Значения напряжения в любой момент времени на ней измерялись с помощью осциллографа. Таким образом, для измерения максимального значения индукции магнитного поля на модели с измерительной катушки через интегратор подавали ЭДС на осциллограф, на котором также наблюдались затухающие колебания напряжения индуктора.

ФМЖ при воздействии на нее вращающегося магнитного поля создает вихревые течения в пористой среде, что приводит к выносу нефтешламов и очистке призабойной зоны. Таким образом, промытая призабойная зона увеличивает свою проницаемость, по крайней мере, восстанавливается до уровня начального значения (начала добычи). Подвижность ФМЖ в пористой среде зависит от градиента напряженности приложенного магнитного поля, причем жидкость имеет порог насыщения напряженности магнитного поля. Вращение магнитного поля производили с частотой 10-15 сек^-1. Эта частота позволяла максимально очищать пористую среду от АСПО (в проводимом исследовании пористость 25%) на глубине до 6 см. Увеличение частоты вращения магнитного поля приводило к срыву вихрей в порах и уменьшению «промывки» среды. Вихрь не успевал извлечь флюид АСПО и «вытащить» его из поры, следуя за полем. Для модели диаметром 6 см было установлено, что оптимальным является поле с градиентом 10^-5 А×м^-1 и отмывалась от АСПО за 30-45 минут.

В таблице представлены результаты опытов при обработке зоны призабойной скважины путем закачки в пласт ферромагнитной жидкости на керосиновой основе с частицами магнетита, стабилизированными олеиновой кислотой.

Таким образом, использование предлагаемого способа обработки призабойной зоны, забитой АСПО, при проведении регламентных работ показало высокую эффективность в плане восстановления добычи нефти.

1. Способ обработки призабойной зоны скважины, включающий закачку в пласт ферромагнитной жидкости на углеводородной основе с ферромагнитными частицами и поверхностно-активным веществом - жирной кислотой, последующее воздействие на пласт магнитным полем и извлечение отработанных продуктов из скважины, отличающийся тем, что в качестве углеводородной основы используют керосин, в качестве ферромагнитных частиц - магнетит, в качестве жирной кислоты - олеиновую кислоту, а магнитное поле используют вращающееся.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что после извлечения из скважины отработанные продукты пропускают через магнитный сепаратор и отделенную ферромагнитную жидкость снова подают в скважину.