Способ разработки неоднородного по проницаемости обводненного пласта

 

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности-сти, в частности к способам разработки плодородных пластов на поздней стадии. Цель - повышение эффективности способа за счет увеличения охвата пласта заводнением. В пласт циклически порциями закачивают водный раствор соли алюминия (мас.% в пересчете на окись алюминия) первую порцию с концентрацией 1,25-24,7 закачивают до превышения давления над начальным в 1,2-1,5 раза, вторую - с концентрацией 0,005-1,24, причем в пласты с карбонатностью менее 2% дополнительно закачивают соль угольной кислоты при массовом соотношении соли алюминия и соли угольной кислоты 0,17 - 0,90. Массовое соотношение указанных солей выбирают таким, чтобы время закачки было меньше времени индукционного периода галеобразования. Время закачки (τ, r) рассчитывают по формуле τ=24V/Q где V - объем высокопроницаемой обводненной зоны пласта, м³ Q - приемистость нагнетательной пластины, м³/сут. . Способ позволяет увеличить коэффициент до отмыва нефти с 4,8 до 9,9% по сравнению с известным способом. 4 табл.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к способам разработки месторождений с неоднородными пластами на поздней стадии. Цель способа - повышение его эффективности за счет увеличения охвата пласта вытеснением. Способ осуществляют следующим образом. На обводненной нефтяной залежи, представленной неоднородными по проницаемости пластами, проводят комплекс геолого-физических и гидродинамических исследований, по результатам которых определяют наличие, положение и ориентировочный размер высокопроницаемых зон залежи, а также карбонатность породы пласта. В пласт циклически порциями закачивают водный раствор соли алюминия переменной концентрации (мас. % в пересчете на окись алюминия): первую порцию с концентрацией 1,25-24,7 закачивают в пласт до превышения давления в 1,2-1,5 раза по сравнению с начальным, вторую порцию с концентрацией 0,005-1,24; причем в пласты с содержанием карбонатов менее 2% дополнительно закачивают соль угольной кислоты при массовом соотношении соли алюминия (в пересчете на окись алюминия) и соли угольной кислоты от 0,17 до 0,90, при этом массовое соотношение соли алюминия и соли угольной кислоты выбирают таким, чтобы время закачки реагентов было меньше времени индукционного периода гелеобразования, соответствующего этому соотношению солей. Время закачки рассчитывают по формуле τ = , где τ - время закачки, ч; V - объем высокопроницаемой обводненной зоны, м³; Q - приемистость нагнетательной скважины, м³/сут. При наличии растворимой в воде соли угольной кислоты растворы реагентов (соли угольной кислоты и соли алюминия) готовят отдельно, в двух емкостях, затем с помощью насосного агрегата их одновременно-раздельно закачивают в нагнетательную скважину: один раствор по насосно-компрессорным трубам, другой - по затрубному пространству. При использовании нерастворимых в воде солей угольной кислоты реагенты (соли и воду) вводят в одну емкость и перемешивают до образования однородной суспензии. Закачку суспензии производят насосным агрегатом в нагнетательную скважину. В ходе всего процесса закачки контролируют давление закачки. Выбор соотношения соли алюминия к соли угольной кислоты в пределах указанного в формуле изобретения диапазона зависит от времени закачки реагентов, которое определяется объемом высокопроницаемой зоны (C) и приемистостью нагнетательной скважины (Q). Исходя из максимального заполнения высокопроницаемой зоны гелем, принимают объемы закачиваемых реагентов (высококонцентрированного раствора соли алюминия и соли угольной кислоты) равными объему высокопроницаемой зоны, Зная приемистость нагнетательной скважины, рассчитывают время, необходимое для закачки установленного объема реагентов ( τ_зак) по формуле τ_зак= , затем по таблице 2 выбирают такое количественное соотношение соли алюминия и соли угольной кислоты, которому соответствует индукционный период τ_инд, не меньший времени закачки ( τ_зак), т.е. чтобы выполнялось условие τ_зак≅ τ_инд, или ≅ τ_инд Эффективность данного способа в сравнении с известным проверяют в лабораторных условиях. При испытании используют в качестве солей алюминия оксихлорид алюминия Al(OH)₂Cl(OXA) - порошкообразное вещество, хорошо растворимое в воде, отход производства с содержанием основного вещества 25% (в пересчете на Al₂O₃), хлорид алюминия - AlCl₃˙6H₂O - сильно гигроскопические мелкие кристаллы белого цвета, хорошо растворимые в воде, глинозем сернокислый технический - Al₂(SO₄)₃˙18H₂O - белые кристаллы, хорошо растворимые в воде, в качестве солей угольной кислоты - карбонат кальция СаСО₃ - мелкозернистый белый порошок, нерастворимый в воде, карбонат натрия Na₂CO₃ - белый порошок, хорошо растворимый в воде, вода минерализованная с содержанием солей до 100 г/л и техническая. На первом этапе лабораторных исследований изучают условия гелеобразования в свободном объеме. Для этого в стаканы с растворами соли алюминия различных концентраций добавляют соли угольной кислоты, перемешивают смеси и оставляют их в покое при комнатной температуре в течение суток, фиксируя начало образования осадка и его тип (хлопьевидный или гелеобразный). В результате проведенных исследований найдено, что в растворах солей алюминия концентрацией 0,005-1,24 мас.% по окиси алюминия, смешанных с солями угольной кислоты в любом диапазоне соотношений, образуются мелкие хлопья, которые со временем оседают на дно, однако осадок сохраняет свою дискретность. В растворах солей алюминия в диапазоне концентраций 1,25-24,7 мас.% по окиси алюминия при добавлении к ним солей угольной кислоты в некоторых случаях зафиксировано образование хлопьев и воды, в некоторых - густого геля во всем объеме смеси, в некоторых - смесь остается без изменения. Для уточнения области гелеобразования были проведены эксперименты с растворами солей алюминия в диапазоне концентраций 1,25-24,7%. В качестве соли угольной кислоты используют карбонат натрия. Результаты представлены в табл.1. Все соли алюминия способны к гелеобразованию в присутствии солей угольной кислоты в определенном диапазоне массовых соотношений соли алюминия и соли угольной кислоты: для сульфата алюминия в диапазоне 0,31-0,38; для хлористого алюминия 0,17-0,38; для оксихлорида 0,22-0,90. Ниже указанных пределов образуется аморфный осадок, выше - система остается без изменений. Поэтому за нижний предел массового соотношения соли алюминия и соли угольной кислоты принято 0,17, за верхний - 0,90. Образующиеся гели представляют собой густую гелеобразную массу с нарастающей во времени вязкостью. Вязкость геля зависит не только от времени, но и от исходных концентрацией и соотношения количеств соли алюминия и соли угольной кислоты: с увеличением этих количеств вязкость увеличивается, достигая 1000 мПа с. Гели устойчивы как в пресной, так и в минерализованной воде. Сульфат алюминия не образует гель с карбонатом кальция, т.к. образующийся в начальной стадии нерастворимый в воде сульфат кальция блокирует частички карбоната кальция, обрывая тем самым реакцию гидролиза. В результате лабораторных исследований найдено, что индукционный период гелеобразования увеличивается с ростом массового соотношения соли алюминия и соли угольной кислоты (табл.2). При замене нерастворимых в воде солей угольной кислоты на водорастворимые индукционный период сокращается до нескольких часов. Способ введения соли угольной кислоты в раствор соли алюминия - в виде сухого порошка или в водной фазе - не имеет значения. С целью более полного приближения лабораторных условий к промысловым процесс гелеобразования изучают на образцах естественных кернов диаметром d, длиной l, с площадью сечения F. Для этого через керн сначала пропускают 3-4 поровых объема воды, затем 1 поровый объем раствора соли алюминия и соли угольной кислоты, оставляют керн на 1 сут, в покое, а затем продолжают фильтрацию через него воды, фиксируя на каждом этапе перепад давления ( ΔP ) при данном расходе жидкости. Затем на основании этих данных рассчитывают проводимость керна (К_пров) по формуле K_пров= Полученные данные приведены в табл.3. Эффективность способа в сравнении с известным изучают на искусственных моделях пласта, представляющих собой систему двух элементов, в качестве которых служат стеклянные трубки длиной 30 см, диаметром 2 см, заполненные кварцевым песком, при этом один элемент (А) имеет проницаемость в 10 раз выше другого (В), что достигается подбором соответствующих фракций песка. Опыты проводят в следующей последовательности. Пористую среду каждого элемента в отдельности насыщают нефтью, затем соединяют элементы в модели так, что она имеет один общий вход и отдельные выходы из каждого элемента. Проводят вытеснение нефти из каждой модели водой до обводненности 98-99% на выходе из элемента с высокой проницаемостью. На вход модели N 1 подают оторочку 0,05%-ного раствора сульфата алюминия в количестве 0,01 порового объема модели (известный способ). На вход модели N 2 подают оторочку раствора, содержащего 10% сульфата алюминия и 4% карбоната натрия, т.е. их соотношение составляет 0,79, и оставляют ее в покое на 3 сут, а затем оторочку 0,05%-ного раствора сульфата алюминия (0,1 порового объема) размером 10%. Производят вытеснение нефти водой из обеих моделей и замеряют на выходе объем нефти. Обработку результатов экспериментов проводят по формулам: K₁= 100; K₂= 100; ΔK = 100; K_1Σ= 100;
K_2Σ= 100, где К₁ и К₂ - начальный и конечный коэффициенты вытеснения, %; причем К_1А и Е_2А - отдельно по элементу А; К_1Б и К_2Б - отдельно по элементу Б; K_1Σ и K_2Σ - по модели в целом; V_o - начальный объем нефти в пористой среде, мл; V₁ - объем нефти, вытесненной первично водой, мл; V₂ - объем нефти, вытесненной при доотмыве, мл; Δ К - абсолютный прирост коэффициента вытеснения, %. Пример осуществления способа. Объем высокопроницаемой зоны, определенный по результатам гидродинамических и геологофизических исследований, составляет 700 м³. Приемистость нагнетательной скважины (Q) равна 100 м³/с. Чтобы закачать заданный объем реагентов потребуется 7 сут или 168 ч. По табл.2 выбирают соотношение соли алюминия и соли угольной кислоты со временем гелеобразования большим или равным времени закачки - 192 ч. Этому индукционному периоду соответствует соотношение реагентов 0,90. При таком соотношении гелеобразование начнется лишь после окончания закачки. Чтобы гелеобразование прошло полнее, после закачки концентрированного раствора соли алюминия и в случае необходимости соли угольной кислоты, нагнетательную скважину останавливают на 3 сут. После окончания этого срока в скважину закачивают воду и сравнивают давление нагнетания с начальным. Если давление нагнетания воды после оторочки реагентов превысило начальное не менее чем в 1,2 раза (что гарантирует достоверность полученных данных), то производят закачку второй оторочки соли алюминия в количестве до 10%-ного порового объема. Если же давление закачки воды после закачки реагентов осталось на уровне начального, то прекращают закачку воды и в скважину закачивают дополнительный объем высококонцентрированной соли алюминия и в случае необходимости соли угольной кислоты. Так же оставляют скважину на 3 сут. , и затем по давлению закачки в нее воды определяют эффективность гелеобразования. Верхний предел превышения давления нагнетания (1,5 от начального) обусловлен прочностными характеристиками нефтепромыслового оборудования; превышение этого предела может привести к аварийным ситуациям. После закачки второй оторочки соли алюминия скважину подключают к водоводу и производят вытеснение нефти из низкопроницаемых зон водой. Результаты опытов по нефтевытеснению представлены в табл.4. Как видно из результатов, использование данного способа позволяет увеличить коэффициент доотмыва нефти из обводненной пористой среды по сравнению с известным способом с 4,8 до 9,9%.

Формула изобретения

1. СПОСОБ РАЗРАБОТКИ НЕОДНОРОДНОГО ПО ПРОНИЦАЕМОСТИ ОБВОДНЕННОГО ПЛАСТА, включающий закачку в пласт через нагнетательную скважину водного раствора соли алюминия и воды, и отбор нефти через добывающую скважину, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности способа за счет увеличения охвата пласта вытеснением, закачку водного раствора соли алюминия проводят порциями, первую порцию с концентрацией в пересчете на окись алюминия 1,25 - 24,7 мас.% закачивают в пласт до повышения начального давления в 1,2 - 1,5 раза, вторую порцию закачивают с концентрацией 0,005 - 1,24 мас. % , причем время закачки водного раствора соли алюминия устанавливают меньше индукционного периода времени гелеобразования и рассчитывают по формуле
τ_зак=
где τ_зак - время закачки реагентов, ч;
V - объем высокопроницаемой обводненной зоны, м³;
Q - приемистость нагнетательной скважины, м³/сут. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что, с целью разработки пластов с содержанием карбонатов менее 2% , в пласт закачивают дополнительно соль угольной кислоты при массовом соотношении соли алюминия и соли угольной кислоты 0,17 - 0,90.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Номер и год публикации бюллетеня: 14-2002

Извещение опубликовано: 20.05.2002        

---