Способ контроля за разработкой нефтяной залежи заводнением

 

СПОСОБ КОНТРОЛЯ ЗА РАЗРАБОТКОЙ НЕФТЯНОЙ ЗАЛЕЖИ ЗАВОДНЕНИЕМ путем закачки в пласт через нагнетательные скважины воды, загущенной полимером , отбора продукции через добьшающие скважины и определения концентрации полимера в добывающей тличающийся продукции, о тем, что, с целью повьшения точности контроля за разработкой путем определения сорбции и деструкции полимера , воду загущают полимером с удельной активностью трития 10 10 Си/кг , полученной изотопным обменом .атомов водорода в молекуле i полимера на атомы трития , а по удельной активности трития в отобран (/) ной продукции судят о концентрации сорбции и деструкции полимера в пластовых условиях.

СОЮЭ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (И) З(д)) E 21 В 43/22

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3556 129/22-03 (22) 27.12.82 (46) 23.07.84. Бюл. )1 - 27 (72) M.Â. Веселов, В.Г. Оганджанянц, А.М. Полищук и М.С. Хозяинов (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт ядерной геофизики и геохимии и Всесоюзный нефтегазовый научно-исследовательский институт (53) 622.276 (088.8) (56) 1. Цветков В.Н., Эскин В.Е., Френкель С.Я. Структура макромолекул в растворах. M. "Недра", 1964, с. 206.

2. Временный метод расчета технологических показателей заводнения слоистого пласта растворами полимеров и поверхностью активных веществ с учетом перетока жидкостей и размещения скважин РД 39-409-80. М., 1980 (прототип). (54)(57) СПОСОБ КОНТРОЛЯ ЗА РАЗРАБОТКОЙ НЕФТЯНОЙ ЗАЛЕЖИ ЗАВОДНЕНИЕМ путем закачки в пласт через нагнетательные скважины воды, загущенной полимером, отбора продукции через добывающие скважины и определения концентрации полимера в добывающей продукции, отличающийся тем, что, с целью повышения точности контроля за разработкой путем определения сорбции и деструкции полимера, воду загущают полимером с удельной активностью трития 10

10 1(и/кг, полученной иэотопным обменом атомов водорода в молекуле

Я голимера на атомы трития, а по - ж удельной активности трития в отобранной продукции судят о концентрации сорбции и деструкции полимера в пластовых условиях.

1104243

Изобретение относится к области разработки нефтяных или нефтегазовых месторождений и направлено на контроль за разработкой залежи с применением метода воздействия на пласт водой, загущенной водорастворимыми полимерами.

Известен способ контроля за разработкой нефтяной залежи с применением воздействия на пласт водой, загущен- 10 ной полимерами, заключающийся в отборе проб из эксплуатационных скважин, определении концентрации несорбирующегося индикатора и концентрации полимера по рассеянию света. 15

Анализ концентрации полимера по рассеянию света в пробах из эксплуатационных скважин позволяет определить уменьшение концентрации полимера в добываемой продукции по сравнению с 20 начальной величиной.

Уменьшение концентрации полимера происходит вследствие сорбции полимера в породе и деструкции полимера в пластовых условиях (1) .

2S

Недостатком способа является то, что он не позволяет раздельно оценить уменьшение концентрации полимера вследствие сорбции и из-за деструкции.

Сорбция полимера обуславливает сниже- 10 ние подвижности воды, проталкивающей отсрочку полимера, что способствует уменьшению гидродинамической неоднородности пласта и увеличению нефтеотдачи. 35

Деструкция, т.е. разрушение, полимера происходит вследствие различных причин, например повышения температуры высоких скоростей движения, особенностей технологии применения, 4О наличия кислорода в закачиваемой воде и т.д.

В результате деструкции происходит уменьшение среднего значения молекулярной массы. макромолекул по- 45 лимера или полимерных ассоциатов и снижение вязкости раствора.

При этом полезное действие поли мерного раствора на нефтеотдачу пласта снижается (продукты деструкции полимера также могут сорбироваться горными породами). Кроме того, процесс определения концентрации полимера по рассеянию света достаточно трудоемкий и обеспечивает недостаточ55 но высокую точность.

Известен также способ контроля за разработкой нефтяной залежи заводнением путем закачки в пласт через нагнетательные скважины воды, запущенной полимером, отбора продукции через добывающие скважины и определения концентрации полимера в добывающей продукции.

Анализ вязкости полимерного раствора в пробах из эксплуатационных скважин позволяет определить уменьшение концентрации полимера в добываемой продукции по сравнению с начальной величиной.

Уменьшение вязкости раствора происходит вследствие уменьшения концентрации полимера в растворе.Определение концентрации по вязкости . ° более технологично, чем по рассеянию света.

Уменьшение концентрации полимера происходит вследствие сорбции полимера в породе и деструкции полимера в пластовых условиях (2) .

Недостатком известного способа также является невозможность раздельной оценки уменьшения концентрации полимера из-за сорбции и деструкции.

В результате деструкции происходит уменьшение среднего значения молекулярного веса макромолекулы полимера и снижение вязкости раствора. При этом полезное действие полимерного раствора на нефтеотдачу, пласта снижается.

Целью изобретения является повышение точности контроля за разработкой путем определения сорбции и деструкции полимера.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу контроля за разработкой нефтяной залежи заводнение путем закачки в пласт через нагнетательные скважины воды, загущенной полимером, отбора продукции через добывающие скважины и определения концентрации полимера в добывающей продукции, воду загущают полимером с удельной активностью трития l0 -10 Ки/кг, полученной изотопным обменом атомов водорода в молекуле полимера на атомы трития, а по удельной активности трития в отобранной продукции судят о концентрации и деструкции полимера в пластовых условиях.

На фиг.1 показаны результаты прокачки через модуль соленой и тритиевой воды и меченого полиакриламида; ,на фиг.2 — зависимость концентрации раствора полиакриламида от

50

Скорость фильтрации полимера в пласте меньше скорости фильтрации воды, на которой готовят раствор поз 110424 объема прокачки, на фиг.3 — то же, для полиэтиленаксида.

Согласно предлагаемому способу используют меченный тритием полимер.

В результате деструкции полимеРа целые молекулы полимера и продукты его распада остаются меченными тритием, поэтому удельная активность трития в пробе характеризует суммарное количество полимера и продук- 1ð тов его распада.

Были проведены лабораторные исследования, которые показали различие в поведении меченной индикатором воды, на которой готовился 15 раствор полимера и собственно меченного индикатором полимера, который растворялся в немеченной воде.

Результаты этих исследований приведены на фиг.1, где С/0 — измеряемая величина на выходе из образца, отнесенная к ее значению перед прокачкой через образец, y — объем закачанной жидкости, отнесенной к объему пор, Х вЂ” концентрация NaCI в водном растворе полиакриламида;

5 — удельная активность окиси трития в водном растворе полиакриламида (несорбируемый индикатор по известному способу); ° — вязкость раствора полиакриламида; — удельная активность раствора полиакриламида, меченного тритием (индикатор по предложенному способу).

Исследования проводили на модели

35 пласта с недеструктированным полимером при таких условиях фильтрации растворов, чтобы избежать деструкции. Водный раствор полимера был слегка подсолен NaCI. Как следует из результатов опыта, фильтрация несорбируемого индикатора по способу меченной тритием воды несовпадает с фильтрацией полимера и совпадает с фильтрацией воды: изменения солености и удельной активности тритиевой воды ложатся на одну кривую (кривая 1).

Характер изменения концентрации недеструктированного полимера, определенный по вязкости раствора и с помощью меченного полимера (индикатор по предлагаемому способу), достаточно хорошо совпадает (кривая 2). лимера. Отличается также и форма кривой выхода из пласта воды и полимера (за счет сорбции полимера в пласте).

Таким образом, только собственно меченный тритием полимер может использоваться для изучения особенностей фильтрации полимера в пласте.

При использовании меченого полимера по предлагаемому способу следует использовать меченный тритием сухой полимер с удельной активностью 10 — 10 Ки/кг полимера. Для обеспечения массовых поточных анализов удельной активности полимера в растворе с погрешностью не хуже 20 относительная величина удельной активности раствора полимера в воде не должна быть меньше 1 10 Ки/л воды иэ-за чувствительности измерительной аппаратуры СБС-2. Применяемая для закачки в пласт концентрация полимера составляет 5 10 4кг/кг раствора.

При движении по пласту возможно уменьшение концентрации полимера в результате сорбции и разбавления, прежде всего при создании небольших оторочек раствора полимера. Поэтому в зависимости от особенностей решаемой задачи необходимо определять концентрацию полимера на уровне

100-10 от начальной величины, т.е.

5 ° 10 4 — 5 10 5кг/кг раствора. Соответственно удельная активность таких растворов должна быть не менее

1i 10 Ки/л раствора, что соответствует удельной активности сухого поли1 ° 10" -4 1 10 р, 5,10 " — 2.10 " 5,10

-3 — 2 10 Ки/кг полимера.

Повышение величины удельной активнос .и нецелесообразно из-за требований радиационной безопасности.

Таким образом, приведенные значе-3 ния удельной активности 10 — 10 Ки/кг полимера относятся к сухому полимеру и при приготовлении раствора полимера соответствуют 1О Ки/л раствора.

Были приготовлены 6 растворов наиболее часто применяемого полимера полиакриламида (ПАА) с концентрацией 0,057., меченных тритием по различным методикам. Недеструктированные растворы ПАА фильтровались через насыпную модель пласта. В качестве модели использовали трубку диаметром

0,03 м и длиной 0,5 м. В результате был выбран способ мечения ПАА три1104243

10 дели. тием, который обеспечивает стабильное мечение и не приводит к изменению вязкости начального раствора. Такая. методика заключается в изотопном обмене водорода сухого порошка ПАА с ra- 5 зообразным тритием на специальной установке. Активность приготовленного меченого ПАА составля ..а 10 Ки/кг.

Затем была исследована возмож— ность оценки деструкции ПАА при фильтрации.

Для получения частного деструктированного раствора ПАА провели фильтрацию меченого ПАА через керн длиной 3 см с проницаемостью около 15

120 мД при скорости фильтрации порядка 150 м/сут. Затем такой частично деструктированный раствор ПАА закачали в насыпную модель пористой среды проницаемостью около 1 Д. 20

Скорость фильтрации при этом составила около 1 м/сут. На фиг.1 представлены результаты эксперимента: кривая 1 — изменение вязкости на выходе из модели, кривая 2 — изменение 25 суммарной удельной активности меченного тритием ПАА и продуктов

его деструкции.

Удельную активность раствора по трению определяли радиометрически с помощью серийного жидкостного сцинтилляционного счетчика СБС-2 следующим образом.

Отбирали пробу раствора полимера на выходе из модели пласта объемом

0,1 мл и добавляли ее в измерительную кювету к 20 мл жидкого оцинтиллятора ЖС-8. Затем производили измерение.

Вязкость измеряли на вискозиметре 40

ВПЖ-1 диаметром 0,54 мм при 20 С.

Вязкость раствора обусловлена недеструктированным ПАА.

Величина удельной активности три- тия обусловлена суммарной концентра- 4> цией недеструктированного ПАА и продуктов его распада. Прокачку меченого ПАА проводили до получения на выходе из модели раствора ПАА с постоянной вязкостью и удельной активностью. Это условие выполнялось в данном конкретном случае после прокачки через модель раствора ПАА в количестве двух пороговых объемов моРезультаты измерения вязкости на выходе из модели приведены в долях от величины вязкости начального нс деструктированного раствора ПАА до его фильтрации через керн.

Величина удельной активности трития меченного ПАА приведена в долях от начальной величины удельно активности недеструктированного раствора ПАА до его фильтрации через керн.

Как следует из фиг.2, удельная активность трития на выходе из модели достигла 100Х после прокачки двух пороговых объемов и 50Х после прокачки 1,3 пороговых объемов, вязкость на выходе модели достигла

60Х от начальной величины, а половина этого значения быпа достигнута после прокачки 1,4 пороговых объемов.

Отсюда величина сорбции определяется следующим приближенным методом.

Если бы сорбции не было, то 50Х закачанного вещества вышло бы из модели после прокачки 1 порогового объема.

Следовательно, для определения количества сорбированного недеструк- тированного полимера необходимо из величины порогового объема, при котором наблюдалась концентрация полимера, равная 0,5 от максимально достигнутой (в данном случае 1,4), вычесть "1", умножить на абсолютную величину порогового объема (в данном случае 106,0 cM ) и на максимально достигнутую величину концентрации полимера (в данном случае

0,6 ° 0,0005 = 3.10 Kr/êr).

В данном примере эта величина равна 0,4 ° О, 106 3 10 =О, 127. 10 кг полимера. Суммарная величина сорбции недеструктированного полимера и продуктов его распада составила

0,3 0,106 ° 0,0005 = 0,159. 10 кг.

Величину деструкции считаем равной разности между средней концентрацией полимера и продуктов его распада и средней концентрацией недеструктированного полимера после

его выхода из пласта, отнесенной к средней концентрации полимера и продуктов его распада.

Для определения величины средней концентрации полимера врспользуемся выражением

1104243

2 45 — 1 >47 0 4 т е 407

2,45

Таким образом, приведенный пример показывает, как с помощью меченного тритием полимера и определении вязкости раствора можно оценивать сорбцию и деструкцию полимера в пластовых условиях, значение которых повышает эффективность контроля за разработкой.

Был приготовлен меченный тритием полиэтиленоксид (ПЭО). Иечение производилось также изотопным обменом с сухим ПЭО. Удельная активность меченого ПЭО составила

10 Ки/кг. Затем был приготовлен

50 где а — средняя концентрация полимера, 7, — объем, после прокачки которого из модели начинает поступать полимер, доля порогового объема;

< — объем, после прокачки которого из модели начинает поступать постоянная концентрация полимера, доля 10 порогового объема;

С/С вЂ” отношение текущего знао чения измеряемой величины к начальному значению.

Для оценки средней концентрации 15 недеструктированного полимера в выражение (1) необходимо подставить значения С/Со, характеризующие относительное изменение вязкости, т.е. данные кривой 1 (фиг.2). Для оценки 20 средней концентрации полимера и продуктов его распада в выражение (1) следует подставить значение С/С, характеризующие изменение удельной активности трития в растворе, т.е ° 25 данные кривой 2 (фиг.2). Интегрирование для облегчения растворов в данном случае проводят графически.

Получены следующие результаты.

Средняя концентрация недеструктированного полимера составила

1,47 усл.ед. полимера вместе с продуктами его распада — 2,45 усл .ед .Отсюда величина деструкции равна частично деструктированный полимер.

Так как ПЭО довольно легко разрушается под действием кислорода, то для частичной деструкции раствор ПЭО насыщали под давлением кислородом и выдерживали 24 ч. Затем раствор

ПЭО фильтровали через насыпную модель пласта, идентичную той, что была использована в предыдущем примере.

Определение сорбциии и деструкции производилось аналогично предыдущему примеру.

На фиг.3 представлены кривая 1 иэменения вязкости раствора на выходе иэ модели и кривая 2 изменения суммарной дельной активности трития

ПЭО и продуктов его деструкции. Обе эти величины вышли на насыщение после прокачки через модель раствора в количестве 1,9 пороговых объемов.

Удельная активность достигла величины 1007 от начальной, а 507-ный уровень был достигнут при прокачке

1,1 порогового объема. Вязкость достигла величины 807. от исходной, а половина этого значения, т.е.

407, была достигнута после про— качки 1,25 порогового объема. Отсюда величина сорбции недеструктированного полимера Ф составила (1,25-1,00) ° О, 106 ° 0,8. 0,0005

1,06 ° 10 б кг. Величина сорбции

ПЭО и продуктов его распада составила (1, 1 — 1,0) ° О, 106 ° 0,0005

= 5,3 ° 10 6 кг. Величина деструкции оценивалась, как и в предыдущем случае, как отношение разности площадей под кривыми 2 и 1 к площади под кривой 2. В результате графического интегрирования величина деструкции

3,6-2,9 составила = 0,2, т.е. 207.

У

Осуществление контроля за воздействием на пласт загущенной водой с помощью меченного полимера позволит выбирать концентрацию и технологию применения полимера с учетом деструкции последнего в пластовых условиях.

Это позволит повысить нефтеотдачу пласта, что обеспечит экономический эффект порядка сотен тысяч рублей.

110424 3

С

1.0

f00

Фиг 3

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