Меченая жидкость для контроля за разработкой нефтегазового месторождения

Меченая жидкость для контроля за разработкой нефтегазового месторождения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

oi>977?26 (6!) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 210481 (21) 32814 35/22-03 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет—

Опубликовано 30.1182 Бюллетень ¹ 44

Р М К з

E 2з. В 43/00

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий

153) УДК (088.8) Дата опубликования описания 30.11.82

Евдбккмов, ) Ю.С. Шимелевич, Я.Л. Еелорай, N.C. Хозяин в, A:.Ô.

М.В. Веселов и В.Д.. Неретин, (72) Авторы изобретения

l с с

7 ( з

Всесоюзный научно-исследовательский инстйтуЪ геофизики и геохимии (71) Заявитель (54.) МЕЧЕНАЯ ЖИДКОСТЬ ДЛЯ КОНТРОЛЯ .ЗА РАЗРАЕОТКОИ

НЕФТЕГАЗОВЫХ МЕСТОРОЖДЕНИИ

15

Изобретение относится к разработке нефтяных и газовых месторождений и может быть использовано для контроля за их разработкой.

Известна меченая жидкость, приготовленная на основе воды и метящего вещества — тиомочевины. Такую меченую жидкость закачивают в водонагнетательную скважину и по мере поступления меченой жидкости в добывающие скважины делают выводы о фильтрационных свойствах нефтенасыщенного пласта, а на их основе осуществляют контроль за разработкой месторождения (1).

Однако, меченая жидкость на основе воды обладает своими физико-химическими свойствами, отличными от свойств нефти, и движется со скоростью, отличной от скорости фильтрации нефти в пласте. В результате полученная информация характеризует фильтрацию именно нагнетаемой воды, а не нефти, и контроль осуществляется за распространением по пласту нагнетаемой воды. При осуществлении добычи нефти путем закачки в пласт газа под давлением контроль на основе такой жидкости вовсе не осуществим.

Кроме того, тиомочевина определяется по приходу в добывающую скважину химическими способами с невысокой точностью, а при длительном времени миграции в пласте подвергается сильному разбавлению и методы определения не позволяют достоверно зарегистрировать ее, кроме того, она плохо растворяется в некоторых нефтях и может отсорбироваться горной породой.

Известна меченая жидкость, в которой основным веществом является нефть или газ, а в качестве метящего вещества используют нефть или гаэ, меченые радиоактивным изотопом водорода, тритием j2). При использовании меченого вещества, меченого радиоактивньли изотопами, необходимо учитывать возможность следующих процессов: иэотопный обмен атомов трития с атомами водорода между меченым и немеченым соединениями и разложение тритийсодержащих веществ под действием собственного излучения.

В результате обоих процессов происходит неконтролируемое уменьшение концентрации меченс:о вещества, что затрудняет количественную интерпретацию получаемых данных. В обычных

977726 ний компонентов.

65 условиях доля меченого вещества, которая теряется за счет этих процессов, весьма мала и ею можно пренебречь. Однако в ряде случаев потерями меченого вещества за счет указанных процессов пренебречь нельзя. Факторами, увеличивающими разложение тритийсодержащих соединений под действием собственного излучения, являются высокая удельная активность соединения, продолжительное время исследования, повышенная температура.

Факторами, увеличивающими изотопный обмен, являются повышение температуры, давления и присутствие катализатора. Причем в качестве катализатора могут выступать кислая или щелочная среда, повышенное содержание во вмещающих горных породах отдельных элементов (никель, цинк и другие), Фактором, -ускоряющим обмен, является присутствие в растворе твердого тела с развитой поверхностью (в лаборатории — активированный уголь).

В реальных условиях нефтегазонасыщенного пласта имеется повыаенная температура и давление, фильтрация меченой жидкости происходит в твердом теле с развитой поверхностью, время индикаторных исследований составляет обычно более года — все это способствует потерям меченого ве щества. Кроме того, в ряде случаев меченая жидкость должна применяться совместно с кислотами для воздействия на пласт. Кислая среда весьма значительно ускоряет изотопный обмен

Цель изобретения — повышение стабильности меченой жидкости в условиях высокотемпературного нефтегазонасыщенного пласта.

Поставленная цель достигается тем, что меченая жидкость для контроля эа разработкой нефтегазовых месторождений, содержащая основное вещество — нефть или газ, извлекаемые из продуктивного пласта месторождений, и метящее в качестве метящего вещества содержит Фторуглеродное соединение или несколько фторуглеродных соединений при следующем . соотношении компонентов, об.%:

Нефть или газ 90-99,9

Фторуглеродное соединение или несколько фторуглеродных соединений 0 1-10

Физико-механические свойства меченой жидкости при указанных добавках фторуглерода незначительно отличаются от свойств нефти или газа.

В то же время все фторуглеродные соединения инертны и пары их нетоксичны. Фторуглероды — весьма прочные соединения, не подвергаются расщеплению даже при нагревании до

5 !

О !

30 ,35

400-500 С, хорошо растворяются во

;всех органических растворителях.

Эти свойства меченой жидкости на основе нефти или газа с добавкой фторуглерода позволяют идентифицировать скорость ее движения по плас ту со скоростью фильтрации самой нефти, а ее применение неопасно для окружающе среды.

Регистрация меченой жидкости осуществляется методом ядерно-магнитного резонанса (ЯМР), измеряя интенсивность сигналов ЯМР от ядер фтора, Отсутствие природного фтора в нефтях и пластовых водах, а также высокая разрешающая способность метода ЯМР (до. 10 Ъ содержания) обеспечивает получение надежных реэультатбв.

Можно ввести в меченую жидкость несколько фторуглеродистых соединений с различными физическими свойствами, например с различной температурой кипения. Таким образом rioлучается меченая жидкость с несколькими метками (многократно меченая жидкость) .

Регистрацию жидкости осуществляют следующим образом.

По мере поступления меченой жидкости в эксплуатационные скважины отбирают пробы и подвергают их возгонке .на ректификационной колонке.

Ядра фтора регистрируются в тех фракциях, температуры отбора которых соответствуют темйературе кипения введенных в качестве метящего вещества фторуглеродных соединений.

Определение предельных соотношеВариант 1 . Работает одна эксплуатационная и одна нагнетательная скважина. Мощность пласта 10 м, расстояние между скважинами 200 м, дебит 20 м /сут, объем меченой жидкости 10 м . При фильтрации жидкости за время движения по пласту, равное

100 дням, меченая жидкость разбавляется в 2 ° 104 раз, а за 1 000 днейв 2 ° 10 раз.

Вариант 2. Мощность пласта 5 м, пористость 10%, расстояние между скважинами 600 м, дебит 400 м /сут, объем меченой жидкости 25 м .Разбавление эа время движения по пласту эа 100 дней составляет 1,6 ° 10, эа

1000 дней — 1,4 106. Таким образом, максимальные коэффициенты разбавления можно принять равными 10 . Ми5 нимальная концентрация, определяемая методом ЯМР, 10 об.% ° содержания.

Перед измерением нефть разделяется на фракции и отбирается меченая фракция, температура кипения которой лежит в интервале температур кипения введенного в качестве .метящего вещества фторуглеродного соединения.

Следовательно, в,отобранной фракции

977726 содержание фторуглерода составляет

10 об.Ъ.

Общий объем нагнетаемой меченой жидкости составляет в зависимости от. решаемых задач и параметров пласта 1 — 100 м . Полагая, что доля однОй фракции в общем объеме меченой жидкости составляет 0,1Ъ, получают возможные ее объемы: 1 - 100 л. Для достоверной регистрации метящего вещества объем.его во фракции должен составлять 10 — 10 л. Учитывая

| разбавление при движении меченой жидкости по пласту, объем метящего вещества при закачке в 10 раз боль3 ше, т.е. соответственно для 1-100 м меченой жидкости 1-100 м метящего вещества (фторуглеродного соединения). Таким образом, получают миниiмальное соотношение метящего ве.щества в меченой жидкости, об.Ъ:

Нефть или газ 99,9

Фторуглеродное соединение 0,1

В расчете рассматривают метящее вещество, в котором меченой является только одна фракция (вводят только одно фторуглеродное соединение) .

Если меченым являются несколько

Фракций, то для каждой справедлив указанный расчет.

Для надежной регистрации меченой жидкости при особо сложных системах заводнения любой ЯМР аппаратурой можно использовать меченую жидкость со.стократным увеличением концентрации метящего вещества.

Окончательное соотношение компонентов,об.Ъ:

Нефть или газ 90,0-99,9 фторуглеродистое соединение или несколько фторуглеродистых соединений 0,1-10i0

Меленую жидкость,для контроля за разработкой нефтегазовых месторождений используют следующим образоМ.

В качестве фторуглеродистых соединений берут фторбензол, фтортолуол, фторнафталин. Испытания проводят на модели высокотемпературного нефтяного пласта, представляющей собой трубу из нержавеющей стали с внутренним диаметром 20 мм, длиной 2 м с вентилями на входе и выходе, заполненную кварцевым песком. На трубу намотана нихромовая спираль, служащая нагревателем.

Пример 1. 500 мл фторбензола растворяют,. тщательно перемешав, в 4,5 л нефти и эакачивают под давлением в трубу. После прокачки 2 л меченой нефти отбирают пробу объемом 1 л и возгонкой на ректификационной колонке отбирают фракцию меченой нефти, кипящую в пределах

Фракции методом ЯМР определяют количественное. присутствие фторбензола.

Содержание фторбензола во фракции идентично содержанию в пробе, взятой и отогнанной из меченой нефти до закачки.

Затем, закрыв впускной и выпускной вентили, пропусканием электри ческого тока через нихромовую спираль нагревают модель пласта до

120 С и выдерживают 5 ч. После остью вания до комнатной температуры вновь отбирают пробу по вышеописанной методике и подвергают ее анализу.

15 Количество фторбенэола в пробе не изменяется от действия высокой температуры, давления и взаимодействия с кварцевым песком и нефтью.

Пример 2. 50 мл фтортолуола

Пример 4. 50 мл фторбензола, 50 мл фтортолуола, 50 мл фторнафталина растворяют, тщательно перемешав, в 4,85 л нефти и закачивают под давленйем в трубу. После прокачки 2 л меченой нефти отбирают пробу объемли l л и возгонкой на ректификационной колонке отбирают фракции меченой нефти, кипящие в пределах температур 85-86ОC, 11525

55 1 емператур 85-86 С. В отобранной растворяют, тщательно перемешав, в

4,95 л нефти и эакачивают под давлением в трубу. После прокачки 2 л. ,меченой нефти отбирают пробу объемом

1 л и возгонкой на ректификационной колонке отбирают фракцию меченой нефти, кипящую в пределах температур

115-140ОС. В отобранной Фракции методом ЯМР определяют количественное присутствие фтортолуола. Содержание фтортолуола во фракции идентично содержанию в пробе, взятой и отогнанной иэ меченой нефти до закачки.

Испытания на высокотемпературной модели нефтяного пласта проводили по методике, описанной в примере 1.

Пример 3. 5 мл Фторнафталина растворяют, тщательно перемешав, в 5 л нефти и закачивают под давлением в трубу. После прокачки 2 л . меченой нефти отбирают пробу объемом 1 л и возгонкой на ректификационной колонке отбирают фракции меченой нефти, кипящие в пределах температур 200-220ОC. В отобранной фракции методом ЯМР определяют количественное присутствие фторнафталина.

Содержание фторнафталина во фракции пробы идентично содержанию в пробе, взятой и отогнанной иэ меченой нефти до закачки.

Испытания меченой жидкости проводились так же, как и в примерах 1 и

2. Количество фторнафталина не изменилось от действия высокой температуры, давления и взаимодействия с кварцевым песком и нефтью.

977726

Формула изобретения

Составитель Т .. Войтух

Редактор Н. Кешеля Техред A. Бабинец Корректор А.Ференц

Заказ 9156/44 Тираж. 623 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул, Проектная, 4

140оС и 200-220 С. В отобранных фракциях методом ЯИР определяют количественное присутствие фторуглеродов. Содержание фторбензола, фтортолуола и фторнафталина во фракциях проб идентично содержанию в пробе, взятой и отогнанной из меченой нефти до закачки.

Затем, закрыв впускной и выпускной вентили, пропусканием электрического тока через нихромовую спи- 10 раль нагревают модель пласта до

120 С и выдерживают 5 ч. После остывания до комнатной температуры вновь отбирают пробу по описанной выше методике и подвергают ее анализу. 15

Количество фторбенэола, фтортолуола и фторнафталина в пробе не изменяется от действия высокой температуры, давления и взаимодействия с кварцевым песком и нефтью. 20

Применение предлагаемой меченой жидкости на основе нефти или газа и фторуглеродных соединений позволит осуществлять контроль эа разработкой нефтегазовых месторождений в различных условиях при сложных системах заводнения, а также контролировать разработку тех месторождений, где вытеснение нефти осуществляют газом под давлением, Высокая точность регистрации меченой жидкости в сочетании с ее физико-химическими свойствами, близкими к свойствам нефти или газа, обеспечивает получение надежных и достоверных результатов.

Меченая жидкость для контроля за разработкой нефтегазовых месторождений, содержащая основное вещество— нефть или газ, извлекаемые из продуктивного пласта, и метящее, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения стабильности меченой жидкости в условиях высокотемпературного нефтегазонасыщенного пласта, в качестве метящего вещества она содержит фторуглеродное соединение или несколько фторуглеродных соединений при следующем соотношении компонентов об.Ъ:

Йефть или гаэ

90,0-99,9

Фторуглеродное соединение или несколько фторуглеродных соединений 0,1-10,0

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Asторское свидетельство СССР

Р 646036, кл. E 21 В 43/00,05.01.79.

2. Asторское свидетельство CCCP по заявке 9 325903/03, 12.03.81 (прототип).