Способ добычи нефти из подземной залежи средней или высокой солености

 

Изобретение относится к добыче нефти. Цель - повышение экономичности процесса. В залежь нагнетают жидкость в виде эмульсии, содержащей в качестве эмульгатора карбоксиметилированный оксиэтилат общей ф-лы (см.описание) в кол-ве 0,5-15% в пересчете на водную фазу эмульсии. В качестве водной фазы эмульсии используют пластовую воду. Нагнетание осуществляют при т-ре инверсии фаз системы нефть-пластовая вода-оксиэтилаты, равной или на 10°С выше т-ры залежи. Т-ру инверсии фаз определяют при помощи измерения электропроводности. Для приготовления эмульсии могут быть использованы также иные, чем нефть, масла, смеси нефтей, частично рафинированные фракции нефти, газойля, керосин или бензины, а также их смеси с нефтью. Пригодной органической фазой эмульсии являются также смеси из чистых углеводородов. Объем нагнетаемой эмульсии, соотношение ее фаз, содержание ПАВ и возможные добавки, а также вид и величина контролирующего мобильность полимерного раствора можно оптимировать путем заводнения на модели. 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИ К

РЕСПУБЛИК..SUÄÄ 1549486 (51)5 Е 21 В 43/22

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К flATEHTV

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21 ) 33891 61 /2 3-03 (22) 16.02.82 (31) P 3105913.9 (32) 18.02 ° 81 (33) DE (46) 07.03.90. Бюл. 9 9 (71) Хемише Верке Хюльс АГ (DE) (») Дитер Бальцер и Курт Коссвиг (вк) (53) 622.276 (088.8) (56) Патент СССР - !445563, кл. Е 21 В 43/22, 1980. (54). СПОСОБ ДОБЫЧИ НЕФТИ ИЗ ПОДЗЕМНОЙ

ЗАЛЕЖИ СРЕДНЕЙ ИЛИ ВЫСОКОЙ СОЛЕНОСТИ (57) Изобретение относится к добыче нефти. Цель — повышение экономичности процесса. В залежь нагнетают жидкость в виде эмульсии, содержащей в качестве эмульгатора карбоксиметилированный оксиэтилат общей ф-лы (см.. описание) в кол-ве 0,5-!5Х в пересчете на водную фазу эмульсии. В ка1

Изобретение относится к добыче нефти из подземной залежи, содержащей воды средней или высокой солености.

Цель изобретения — повышение экоцомичности процесса.

Температуру инверсии фаз определяют при помощи измерения электропроводности. При этом готовят эмульсию, состоящую из нефти (в случае необходимости

° газовиров анной неФти), пластовой воды соответствующей залежи (соотношение фаз 1:1), поверхностно-активного вещества (2 или 57 в пересчете на водную фазу) и возможных добавок. Если

2 честве водной фазы эмульсии использу-. ют пластовую воду. Нагнетание осуществляют при т-ре инверсии фаз системы нефть — пластовая вода — оксиэтилаты, равной или на 10 С выше т-ры залежи. Т-ру инверсии фаз .определяют при помощи измерения электропроводности. Для приготовления эмульсии могут быть использованы также иные чем нефть, масла, смеси нефтей, частично рафинированные фракции нефти, газойля, керосин или бензин, а также их смеси с нефтью, Пригодной органической фаsой эмульсии являются также смеси из чистых углеводородов .

Объем нагнетаемой эмульсии, соотношение ее фаз, содержание ПАВ и возможные добавки, а также внд и величина контролирующего мобильность поли»ерного раствора можно оптимировать путем заводнения на модели.

1 табл. для третичного отбора нефти должна «Ь быть нагнетена другая, чем укаэанная (ф выше эмульсия, от которой она может отличаться только по масляной фазе, то эту эмульсию готовят также указанным выше спосс бом. Электропроводность получаемой эмульсии или получаемых двух эмульсий измеряют затем в зави" симости от температуры., При температуре инверсии фаз эмуль- Q4 сия типа масла в воде превращается в эмульсию типа воды в масле или наоборот, причем электропроводность . скачкообразчо снижается или повышается. Этот температурный предел

)549486 включает только несколько градусов

Цельсия. В качестве температуры инверсии фаз регистрируется такая температура при КОТороН электропровод ность достигает среднего значения между верхним (в случае эмульсии типа масла в воде) и нижним (в случае эмульсии типа воды в масле) значениями, 1О

Используемые в качестве поверхностно-активного вещества карбоксиметилированные оксиэтилаты могут, быть получены путем взаимодействия оксиэтилатов формулы R-(О-СН СН )-0Н с солью 15 хлоруксусной кислоты в присутствии гидроокиси щелочного или щелочноземельного металлов ° Возможны, однако, и другие методы получения. R npu этом означает насыщенный или ненасы- 20 щенный, неразветвленный или разветвленный алькильный радикал с С -С<>, предпочтительно C -C«, или незамещенный, или дизамещенный алкиларильный радикал с С -С в алкильном радикале, 25

n — 2...30, предпочтительно 3...15.

Катионом может быть натрий, калий, литий, аммоний, кальций или магний.

В качестве спиртов, оксиэтилаты которых являются исходными веществами карбоксиметилатов, могут быть использованы, например гексиловый, октиловый, нониловый, дециловый, ундециловый, лауриловый, тридециловый, миристиловый, пальмитиловый и стеариловый спирты, а также ненасыщенные спирты, например олеиловый спирт. Алкильная цепь при этом может быть с нормальной или разветвленной цепью. Пригодными являются смеси этих спиртов, пред 40 почтительно с длиной цепей, отличающихся одна от другой не больше, чем на 4 атома углерода.

Как алкилфенолы могут быть использованы, например бутилфенол, пентил- 45 фенол, гексилфенол, октилфенол, нонил-. фенол, децилфенол, ундецилфенол, додецилфенол; тридецилфенол, тетрадецилфенол, а также соответствующие диалкилфенолы. Алкильная цепь может быть с нормальной или разветвленной цепью. В частности, пригодны смеси алкилфенолов, предпочтительно с длиной цепей, отличающихся одна от дру-, гой не более, чем на 4 атома углеро- 55 да.

Оксиэтилирование можно проводить в присутствии каталитических количеств гидроокиси щелочного металла от 3 до 30, предпочтительно от 3 до

15 моль окиси этилена/моль гидроксильного соединения. В зависимости от условий получения степень карбоксиметилирования получаемых оксиэтилатов составляет 10-100Х предпочтительно

70...1007.. Карбоксиметилированные оксиэтилаты растворяются или по меньшей мере хорошо диспергируются в обычных пластовых водах при отсутствии осаждений. При степени карбоксиметилирования до 10Х общая степень извлечения нефти в чистом виде не превышает 80Х. Их выбор осуществляют следующим образом.

При известных температуре или температурных пределах залежи из нефти, пластовой воды и при наличии газа в залежи и подходящего карбоксиметилированного оксиэтилата указанной выше формулы измеряют температуры инверсии фаз. Это измерение должно повторяться с применением дальнейших поверхностно-активных веществ и, в случае . необходимости,.добавок.

На основе полученных данных осуществляют окончательный подбор карбоксиметилированного оксиэтилата. Степень эффективности добычи нефти для соответствующей системы залежй можно выявлять путем предварительных опытов в слое песка в качестве модельного пласта или в оригинальном буровом керне..

Известными способами готовят нагнетаемую эмульсию из нефти, пластовой .воды, поверхностно-активного вещества.и, в случае необходимости, добавок, причем требуемые срезывающие силы не должны быть очень высоки.

Можно также смесьрсостоящую из нефти, воды, поверхностно-активного вещества и, в случае необходимости, добавок, нагревать до температуры инверсии фаз и образующуюся при мягком перемешивании эмульсию, состоящую из очень тонких капель, стабилизировать быстрым охлаждением. При температурах на

15 С ниже те ячературы инверсии фаз эмульсии являются относительно стабильными, при очень высокой степени солености рекомендуется мягкое перемешивание в емкости.

Для приготовления эмульсии могут быть использованы также иные чем нефть, масла, смеси нефтей, частично рафинированные фракции нефти, газойля, керосин или бензины, а также их смеси

-1549486 с нефтью. Пригодной органической фазой эмульсии являются также смеси из

I 1 чистых углеводородов, применение которых, однако, неэкономично, Объем нагнетаемой эмульсии, ее соотношение фаз, содержание поверхностно-активного вещества и возможные добавки, а также вид и величина контролирующего мобильность полимерного раствора можно оптимировать путем заводнения на модели.

На основе результатов предварительных испытаний эмульсию при помощи насосов нагнетают в залежь или непрерывно, или в виде оторочки, т.е. точно ограниченного объема от 0,02 до

2 ОП (объем пор) залежи. Величина оторочки эмульсии зависит от концент- 20 рации поверхностно-активного вещества и от экономичности процесса. Концентрация эмульгатора в пересчете на водную фазу составляет, например, 0,1...307, предпочтительно 1...207.. 25

Соотношение фаз эмульсии, нефти и воды составляет 1:20-4:1 ° До заводнения эмульсией целесообразно проводить заводнение водой, причем в качестве жидкости используют возникшую 30 пластовую воду. Величина этого водного слага составляет 0,01...4 ОП, предпочтительно 0,05...1,0 ОП. После подачи эмульсии в залежь целесообразно нагнетать полимерную отороч35 ку, служащую для, контроля мобильности, а также для защиты эмульсии от попадания в нее пластовой воды. При этом полимер или полимерную смесь растворяют в такой концентрации в 40 пластовой воде, что вязкость в 2-6 раз больше, чем вязкость нефти. При залежах средней или высокой солености (от 3 до 287. общей солености) пригодны биополимеры, такие,как полисахариды или производные целлюлозы, которые в присутствии повьш енных концентраций соли имеют достаточную вязкость и не осаждаются. При пластовых водах, которые сравнительно бедны ионами» щелочноземельных металлов, целесообразно к эмульсии, а также к предварительно и дополнительно подаваемой пластовой воде добавлять растворимые соли щелочноземельных металлов. При согласовании.поверхностнр-активного вещества с залежью, т.е. при измерении температуры инверсии фаз, эти добавки должны учитываться.

После нагнетания полимерного раствора целесообразно осуществлять нормальное заводнение водой, Это проводят до тех пор, пока добыча нефти больше не является рентабельной.

Более высокая экономичность предлагаемого способа по сравнению с известным обусловлена меньшей степенью задержки оксиэтилата в залежи, т.е. в данном случае максимальная степень задержки оксиэтилата составляет

1,1 мг г песка, тогда как согласно известному способу она составляет не менее 3 мг/г песка.

Пример 1. Для получения искусственного пласта кварцевым песком с закругленными кромками заполняют термостатизируемую трубу высокого давления длиной 70 см и диаметром

5 см, снабженную прибором для измерения температуры и манометром, выполненную с возможностью запирания с обеих сторон резьбовыми затворами с капиллярным входом и содержащим напорный клапан выходом. Затем слой песка насыщают пластовой водой А при помощи высоконапорного насоса-дозатора и термостатом устанавливают желаемую температуру.

После этого определяют проницаемость слоя песка. В этот образцовый пласт со скоростью заводнения 1 м/день нагнетают 0,44 ОП (1 ОП приблизительно 750 мл) эмульсии, состоящей из сырой нефти А, пластовой воды А (соотношение фаз 1:1) и 9,4 r (4,57 в пересчете на водную фазу) карбоксиметилированного нонилфенолоксиэтилата с 6 моль окиси этилена/моль гидроксильного соединения со степенью карбоксиметилирования 807. Затем с одинаковой скоростью заводнения нагнетают 0,4 ОП полимерного раствора и

3 ОП пластовой воды.А.

Температура залежи составляет

55 С и, таким образом, лежит в области температуры инверсии фаз (приблизительно, 56 С),.чем стабильность эмульсии дополнительно нагружается.

Давление залежи составляет 60 бар, пористость искусственного пласта 47X., его проницаемость lC 100 мД. Пластовая вода А содержит, 7.: NaC1 20;

КС1 О,1; СаС1 1,2; МяС1,, 0,4. В качестве полимера служит гидроксиэтилцеллюлоза (0,257, растворенной в пластовой воде А, вязкость при 25 С

60 мПа ° с). В качестве нефти А исполь1549486 зуют парафиноосновную нефть с

n — l,486, и - 0,863 г/см и

9„ 19 мПа с. Из 172 мл нефти, которые в качестве эмульсии заводнением подают в слой песка, 1,6 мл могут быть выделены и 117 мл получены в эмульгируемой форме. В слое песка обнаружены аналити ески 46 мл нефти и

5,4 г поверхностно-активного вещества в относительно гомогенном распре lQ делении.

Пример 2, Приготовляют искусственный пласт согласно примеру 1, насыщают его пластовой водой А и из15 меряют проницаемость. Затем насыщают сырой нефтью А, причем одновременно определяют содержание адсорбированной воды, Начинается заводнение водой со скоростью 2 м/день. После введения 1,5 ОП пластовой воды, причем достигается водосодержание 98...

100%, эмульсию нагнетают в качестве оторочки. За ней следуют в качестве оторочки полимерный раствор (0,4 Orr.) и 3,0 ОП пластовой воды. Подачу поверхностно-активного вещества, полимера и дополнительное введение пластовой воды осуществляют со скоростью заводнения 1 м/день.

Пористость пласта составляет 497., проницаемость 1 600 мД, содержание адсорбированной воды 26% и температура залежи 46 С.

Применяют 0,44 ОП эмульсии (нефть

А, пластовая вода А при соотношении фаз 1:1), 10,1 г (6,6X. в пересчете на водную фазу) карбоксиметилированного нонилфенолоксиэтилата с 5,5 моль окиси этилена/моль гидроксильного соединения со степенью карбоксиметилирования 807. Температура инверсии о фаз этой эмульсии составляет 49 С.

Заводнением водой достигается степень извлечения нефти 76%, которую при 1,3 ОП после начала заводнения эмульсией можно повысить на 247 до

100%--ного общего извлечения нефти, причем водосодержание снижается до

407.. Средний градиент давления составляет 0,5 бар/м.

В слое песка анализом обнаружены

4,5 г поверхностно-активного вещества в относительном гомогенном распределении.

П,р и м е р 3. Получают искусственный пласт аналогично примеру 2, но с применением 0,5 ОП эмульсии, состоящей из 86 мас.X н-додекана и 14 мас.% толуола, пластовой воды

А (соотношение фаз 1:1) и 12 г (6,6%) карбоксиметилированного нонилфенолоксиэтилата с 5,5 моль окиси этилена/моль гидроксильного соединения со степенью карбоксиметилирования

80%. Температура залежи составляет о

46 С, температура"инверсии фаз наго

У нетаемой эмульсии 49 С. Заводнением водой достигается 78%-ное извлечение нефти, которое при 1,2 ОП после начала заводнения эмульсией повьш ается до 100% общего извлечения нефти.

Во время третичной добычи нефти средний градиент давления 0,8 бар/м.

Пример 4. Приготовляют более густой искусственный пласт аналогично примеру 2, смачивают пластовой водой А и насыщают нефтью А (пористость 427., проницаемость 310 мД, содержание адсорбированной воды 267, температура залежи 53 С). После заводнения водой, приводящего к 69%ному извлечению нефти, нагнетают оторочку эмульсии 0,25 ОП, состоящей из нефти А, пластовой воды А (соотношение фаз 1:1) и 5,3 г (6,67.) карбоксиметилированного нонилфенолоксиэтилата с 6 моль окиси этилена/моль гидроксильного соединения со Weпенью карбоксиметилирования 997. (температура инверсии фаз эмульсии нефти 56 С) и скоростью заводнения

1,1 м/день, затем нагнетают 0,4 ОП полимерного раствора и приблизительно 3 ОП пластовой воды. Приблизительно при 1,3 ОП после начала заводнения эмульсией достигается 100%.-ное извлечение нефти. Во время транспорта нефти через пласт средний градиент давления 1,5 бар/м. После заводнения обнаружены 3,2 r поверхностноактивного вещества, гомогенно распре; деленного на слое песка.

Пример 5. Пласт (пористость

427., проницаемость 240 мД) аналогично примеру 4 смачивают пластовой водой В и затем насышают нефтью В. Co+ держание адсорбционной воды составляет 267, температура 41 С. После заводнения пластовой водой В, приводящего к 687.-ному извлечению нефти, нагнетают оторочку эмульсии 0,3 ОП, состоящей из нефти В, пластовой воды (соотношение фаз 1:1) и 7 r карбоксиметилированного нонилфенолоксиэтилата (6,6%) приблизительно с 5 моль окиси этилена/моль гидроксильного соеди9

15494 нения со степенью карбоксиметилирования

97Х (температура инверсии фаз эмульсии нефти 43 С) и скоростью заводне-. ния 1,2 м/день ° Аналогично примеру 2 вводят в качестве оторочки полимер и затем осуществляют заводнение посредством пластовай воды В. При 1 ОП после начала заводнения эмульсией достигается общее извлечение нефти

100Х причем водосодержание снижает10 ся до 20Х. Средний градиент давления

2 бар/м.

Пластовая вода В содержит,X." NaC1

1О; СаС1р2,2; МдС1о 0,5 и незначительные количества КС1 и SrC . Нефть

В является парафинаосновной, п 1,480, плотность 6 о= 0,86, вязкость 9 мПа яо

@c.

Пример 6. Пласт (пористасть

43Х, проницаемость 1 400 мД) аналогич- но примеру 2 смачивают пластавой водой А и затем насыщают нефтью А. Содержание адсорбированной воды составляет 27Х, температура 54 С. После за- 25 воднения пластовой водой, приводящего к 72Х-ному извлечению нефти, нагнетают в. качестве оторочки эмульсию .

0,3 ОП, состоящую из нефти А, пластовой воды A (соатношение фаз I:1) и

73 r (б,6Х) карбоксиметилированного альфоль-1214-оксиэтилата с 4,5 моль окиси этилена/моль гидроксильного соединения со степенью карбоксиметилирования (температура инверсии фаз .56 С) и скоростью з аводнения

1,2 м/день. Затем аналогично примеру 1 нагнетают 0,4 ОП полимерного раствора и 3 ОП пластовой воды. Эмульсией при 1,3 .ОП достигается 100Х-ное общее извлечение нефти. Средний градиент давления составляет 0,9 бар/м.

Пример 7. Пласт (паристость

41Х, проницаемость 650 мД 1 аналогичВо примеру 2 смачивают пластовой во- 45 дай А и затем насыщают нефтью А. Содержание адсорбированной воды составляет 21Z температура 61 С. После заводнения пластовой водой, приводящего к 68Х-ному извлечению неФти, в качестве слага нагнетают эмульсию

0,3 ОП, состоящую из нефти А, пластовой воды А (соотношение Фаз 1:1) и

7,2 r (6,6X ) карбоксиметилированного альфоль-16-оксиэтилата с 7 моль окиси этилена/моль гидроксильного сое55 динения со степенью карбоксиметилирования 90% (температура инверсии фаз 65 С) и скоростью заполнения

86 l0

),2 м/день, затем нагнетают 0,4 ОП полимерного раствора (пример 1) и

3 ОП пластовой воды А. Достигается общее извлечение нефти 87Х средний градиент давления составляет приблизительно 0,8 бар/м.

Пример 8. Аналогично примеру 2 пласт пористастью 44Х и проницаемастью 1200 мД смачивают ластовой водой В и затем насыщают нефтью В.

Содержание адсорбционной воды составляет 25%, температура 43 С. После заводнения пластовай. водой, приводящего к извлечению 71Х нефти, нагнетают

0,3 ОП оторочки эмульсии с температурой извлечения фаз 43 С, состоящей из неФти В, пластовой воды В ((соотношение фаз 1:21 и 7 r карбаксиметилированнаго нонилфенолоксиэтилата, содержащего 5 моль окиси этилена/ моль гидроксильного соединения са степенью карбоксиметилирования 97Х и скоростью 1,1 м/день, с последующей подачей 0,4 ОП оторочки полимерного раствора и 3,00 ОП пластовой воды, При подаче 1,2 ОП эмульсии достигается 100Х-ное извлечение нефти.

При этом средний градиент давления составляет 0,5 бар/м.

Пример 9. Аналогично примеру

2 пласт пористостью 47Х и праницаемостью 2500 мД смачивают пластовой водой А и, затем насыщают нефтью. Содержание адсорбцианной воды составляет 22Х, температура 50 С. После заводнения пластовай водой, приводящего к извлечению 74Z нефти, нагнетают

0,3 ОП оторочки эмульсии с темперао турой извлечения фаз 60 С, состоящей из нефти А, пластовой воды А {соотношение фаз !".2) и 6,5 г карбаксиметилираванного динонилфеналоксиэтилата, содержащего 13 5 моль окиси этилена/моль гидроксильнаro соединения со степенью карбаксиметилиравания

85Х. и скоростью 1,2 м/день, с последующей подачей 0,6 ОП оторочки полимерного раствора и 1,5 ОП пластовай

Ъады. При подаче 1,3 ОП эмульсии достигается 99Х-ное извлечение нефти.

При этом средний градиент,цавления составляет 0,4 бар/м.

В примерах 1-9 средняя степень задержки эмульгатора составляет

1 мг/г песка.

Пример ы 10-16. Повторяют пример ?,» с разницей, указанной в таблице.

1549486

K 1 а A 1 gj

Э !» О 4»»

Э Я 1 с0 c0 Э

m hC m 4 С4Х

1 Ж Э

1 t(1 c f» 1ц м а

1 а ж э ж Ф

I 4» Э tf g Ю сп в о r з ю л л л л л л л л

О О О О Q л

5 1 A I» 5 E" о v и ж -ж о о о оф о о а а О О

ch а\ °

I л

-л оо е л< re л

1 Ф I I

Э & ! Щ g Щ Q л 5

eggg

zx veau z а л о и о о л со с1 л о со со

1 Й6И

5 A CJ сч а и л — о сч сч сч <ч л л л л л сч ОО ОО . О О

Ь

E Э М Э Ф оцэцж;х оооо Xzw

° I V Ж Ж N. Ф f и U с ) и л л о оо!,э я

jjI м а! э э ж цоewжжw

I U >ъ Е» И с! Q N Ь

oeõе еэоэ

Ь4 Р 6) 4 Ф а f Ю &

1 l

1 А I I

1 Ж K Ж Э

e O f» jjj

4lOЭО э а и а. lg

1 1- и Ж о !с о ц ж ол ал со л л л л л ц) л 0 Yl и1 С ) farl

I

1 о

1 А

Э Ж

V 4

1 . а

I 0l !»! ж а а е

1 N..X

1

1 л

1 Э с! а

1: о

Е» М

6) 4

1

1 а1 л щ

1 л л л I л л о — - оо

О О О л У л л о — rо и

О о оа ос о л о л со м жж O»д л»

v v!

oo o л л о

14

1549486

Формула изобретения

Способ добычи нефти из подземной залежи средней или высокой солености путем нагнетания в залежь жидкости, содержащей карбоксиметилированный оксиэтилат общей формулы

R-(OCH CHi )„ - OCH — COOM, 15 где R - С„-C„ -алкил, алкилароматический остаток с числом атоСоставитель И. Лопакова

Редактор Н. Тупица Техред JI Сердюкова

Корректор Н. Король

Заказ 147 Тираж 476 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина.,101

При этом в примерах 10-13 оксиэтилат используют в виде натриевой, в примерах 14 и 16 — в виде калиевой, а в примере 15 — в виде- аммониевой солей. мов углерода 6 — 12 в алкильной группе;

М вЂ” натрий, калий или аммоний;

n — 1,5...15, причем нагнетание осуществляют при температуре инверсии фаз системы нефть — пластовая вода — карбоксиметилированные оксиэтилаты, равной или о на 10 С выше температуры залежи, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения экономичности процесса, жидкость нагнетают в залежь в виде эмульсии, содержащей в качестве эмульгатора указанный оксиэтилат, в количестве 0,5-157 в пересчете на водную фазу эмульсии, в качестве которой используют пластовую воду.