Способ разработки нефтяной залежи заводнением

 

SU.„1645473 А 1 (g))g Е 21 В 43/22

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

IlO H80SPF%HHRM И 0ТНРЫТИНМ

ПРИ ГННТ COCP

ОЛИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

v *aTaPaeav v

2 коллекторскими свойствами. В продуктивные пласты,закачивают водный раствор поверхностно-активных веществ (ПАВ) через нагнетательные скважины. До закачки ПАВ определяют критическую концентрацию мицеллообраэования ПАВ в одном растворе, соответствующую наибольшему снижению поверхностного натяжения при отсутствии мицелия в раствор н доводят концентрацию IIAB в водном растворе до этого значения.

Создавая в закачиваемой в пласты воде такой концентрации ПАВ, можно значительно повысить нефтеотдачу, и при этом избежать риска, уменьшить ее эа счет снижения нефтеотдачи иэ отдельных участков и эон залежи. 2 ил., 5 табл. (21) 4711266/03 (22) 00.06.89 (46) 30. 04 .91 . Бюл . Р 16 (71) Научно-исследовательский и проектный институт по освоению месторождений нефти и газа "Гипроморнефтегаэ" (72) Л.Б.Листенгартен, Б.Е.1дейнин, Н.Г.?1амедов, А.И.А.Асад-заде, Я.И.Кац и И.И.Рзабеков (53) 622.276 (088.8) (56) Середа Н.Г. и др . Спутник нефтяника и газовика. Справочник. М.: Недра, 1986, с. I55. (54) СПОСОБ РАЗРАБОТКИ НЕФТЯНОЙ ЗАЛЕИИ ЗАВОДНЕНИЕИ (57) Изобретение относится к горному делу. Цель - повышение нефтеотдачи пластов с низким и разнопроницаемьми

Изобретение относится к горному делу, а именно к разработке нефтяных месторождений с применением химических реагентов при эаводнении.

Целью изобретения является повыше нее нефтеотдачи пластов с низкими и разнопроницаемьии коллекторскими свойствами.

Предлагаемый способ позволяет повысить нефтеотдачу пластов за счет снижения поверхностного натяжения на границе вода - нефть добавлением к воде поверхностно-активных веществ, (ПАВ) при определенных условиях образовывает в воде нерастворимые моле кулярные агрегаты — мицеллы, образование которых приводит к повышению вязкости системы, закупорки мелких пор породы и пр. В результате неучета явления мицеллообраэования в закачиваемой воде, значительно снижается коэффициент нефтеотдачи. Эффективность разработки остается на низком уровне.

В известном способе разработки нефтяной залежи заводнением, включающем закачку в пласты через нагнетательные скважины воды с добавлением

ПАВ и отбор нефти через добывающие. скважины, определяют критическую концентрацию мицеллообразования ПАВ в воде, доводят концентрацию ПАВ в воде до этого значения и производят эакач1645473 ку воды с этим значением концентрации

ЛАВ.

С увеличением концентрации ПАВ в водном растворе, при некоторой концентрации ПАВ начинают образовываться мицеллы. Концентрация, при к";эрой в растворе начинают образовываться мицеллы, называется критической концентрацией мицеллообразования (ККИ) .

В результате рбразования мицелл истинный гомогенный раствор переходит в гетерогенную систему (золь) . Иолекулы мицеллы представляют собой соединившиеся в агрегаты молекулы ПАВ. 15

В результате агрегации молекул ПАВ, молекулы мицеллы во много раэ превышают размеры молекул ПАВ в истинном растворе. Образование большого числа мицелл в водном растворе приводит к gp повышению его вязкости, застреванию мицелл в порах породы и пр. Все это приводит к снижению нефтеотдачи мицелл в порах породы и пр. Все это приводит к снижению нефтеотдачи при осуществлении заводнения водой с концентрацией ПАВ большей критической концентрации мицеллообразования (ККМ).

Точка критической концентрации мицеллообразования соответствует наибольшему снижению поверхностного натяжения при отсутствии,мицелл в растворе (мицеллы начинают образовываться в растворе после точки KKN) . Следовательно, если в закачиваемой воде поддерживать значение концентрации ПАВ, соответствующее ККМ, от можно достичь максимально возможную нефтеотдачу, так как выполняется условие максимального снижения поверхностного натяжения на границе вода - нефть без образования мицелл в воде.

Точка критической концентрации мицеллообразования зависит от различных физических условий: вида ПАВ, вида закачиваемой воды, состава нефти, давления, температуры и пр. Поэтому для каждой конкретной залежи необходимо определять свое значение ККИ при соответствующих физических условиях.

Существует много методов определения

ККИ.

По способу-прототипу изобретения можно определять оптимальную концентрацию ПАВ, соответствующую наибольшей

55 нефтеотдачи, используя зависимость ко эффициента нефтеотдачи от концентрации ПАВ в эакачиваемой воде. Для этого необходимо использовать лабораторные модели нефтяного пласта, из которого вытесняют нефть водой с различной концентрацией ПАВ. По построенной зависимости определяют концентрацию ПАВ, соответствующую наибольшей нефтеотдаче. Однако, недостатком данного метода является то, что для определ ения оптимальной концентрации

ПАВ используют модель нефтяного пласта. 11звестно, что пслучаемые значения нефтеотдачи на моделях пласта определяются с большой погрешностью и не соответствуют реальным значениям нефтеотдачи, получаемой в пластовых условиях конкретных месторождений, так в лабораторных моделях при построении указанной зависимости нефтеотдача от концентрации ЛАЯ используют "среднюю" проницаемость пласта. На самом деле природные пласты являются неоднородными со значительной изменчивостью значения проницаемости по всему объему пласта. Эту изменчивость проницаемости воспроизвести на моделях пласта, точно соответствующую природ- . ным коллекторам, просто невозможно.

Из-за того же, что пласт состоит иэ самого разнообразного и причудливого сочетания пропластков, слоев и участков пласта различной проницаемости, то для каждого значения проницаемости должно существовать свое оптимальное значение концентрации ПАВ в закачи.ваемой воде, приводящее к наибольшей нефтеотдаче. Так, например, если в лабораторных условиях по зависимости: коэффициент нефтеотдачи от концентрации ПАВ получено значение оптимальной концентрации ПАВ для среднего значения проницаемости пласта (известно, что при определении проницаемости погрешность достигает ЗООЖ и более), то это выбранное значение концентрации

ПАВ одновременно может привести к снижению нефтеотдачи иэ тех участков залежи, для которых эта концентрация

ПАВ оказывается больше ККМ. В результате конечная нефтеотдача снижается.

Далее рассмотрим результаты проведенных экспериментальных исследований, Лроводились эксперименты по вытеснению нефти иэ модели яласта водой с добавлением ПАВ в разных концентрациях. В качестве модели пласта использовалась цилиндрическай колонка с пористой средой (кварцевый песок). Для данной системы определялось значение

KIQf .(метод определения см. в кон10

Для ляется

Дпя табл.

Для

40 са

5 1 4547 кретном примере выполнения < пособа), которое составило С = 0,037 В качестве ПАВ использовался ОП-10. В ко— лонке создавалось среднее значение .проницаемости пласта равное 400 мД (однородная модель) . Далее определ: .Iè оптимальное значение концентра ции ПЛВ, соот ветст вующее наибольшему прир ост у нефтеотдачи.

В табл. 1-4 приведены эна ения прироста нефтеотдачи ($) от концентрации (С) ПАВ в воде.

Как видно из данных табл. 1, значению С = 0,05Х соответствует наибольший прирост нефтеотдачи = 4 !.

"Средняя" проницаемость пласта

400 мД может быть представлена н эк.-.— периментах не только однородной моделью (вышепронеденный эксперимент), но также и неоднородной. Например, для трехслойной модели пласта со значениями ппоницаемостей н слоях соответственно: К1 = 700, Е< = 400 и К =. 25

100 мД, среднее значение проницаемости по пласту составляет также

400 Ид. Проверим, будет ли для данной системы (трехслойной) та кже оптимальным значение С = 0,05... 30

Отдельно построим зависим сти от С для всех трех проницаемостей системы: К = 700, К = 400 и K

100 мД.

Для К = 700 Мд.

35 данной системы оптимальным явзначение С = О, i

К = 400 мД, значения см. в

1.

К = 100 мД.

Как видно из табл. 3, для данной системы для С = 0,03 (это значение концентрации соответствует KKM) по- 45 лучен наибольший прирост нефтеотдачи, а при С ) 0,03,. нефтеотдача значительно снижается.

Рассмотрим результаты вытеснения теперь иэ трехслойной системы н целом (неоднородная модель), с проницаемостями слоев: К < = 700, К = 400 и Кз =

2 — 100 мД.

Как видно из данных табл. 4 наибольший прирост нефтеотдачи получен при С = 0,03 (что соответствует точке ККМ ПАВ н воде) . При оптимальной же концентрации IIAB, выбранной по

3 6 среднему значению проницаемости плас— та 400 мД и ранной С = 0,05 (см, табл, 1), общая нефтеотдача трехслойной системы значительно снижается даже по сравнению со значением нефтеотда»и, полученной вытеснением нефти водой беэ добавления IlAB. Создавая же концентрацию ПАВ н закачиваемой ноде, равную ККИ, получаем прирост нефтеотдачи 5 .

В заключение отметим еще один главный недостаток приведенного abhae

: метода выбора (по прототипу) оптимального значения концентрации ПАВ по экспериментальной зависимости нефтеотдача — концентрация ПАВ в закачиваемой воде. Дело в том, что в начальной стадии разрабетки месторождений, вообще имеется очень слабое (недостоверное) представление о проницаемости пласта и ее изменчивости по объему.

Поэтому на ранней стадии разработки с особ-прототип определения оптимальной концентрации ПАВ в воде, нообще неприемлем. Предлагаемый способ предполагает определение оптимальной концентрации ПАВ в воде без необходимос- ти точного знания значений и распределений проницаемости в пласте .

В связи с этим предлагаемый способ применим в любой стадии разработки залежи °

Таким образом, создавая в закачиваемой н пласты воде концентрацию

ПЛВ, соответствующую ККИ, можно значительно повысить нефтеотдачу и при этом избежать риска уменьшить ее за счет снижения нефтеотдачи из отдельных участков и эон залежи, что происходит в случае применения концентрации ПАВ больше KKM

На фиг.1 приведена зависимость величины поверхностного натяжения ф) ла границе вода — нефть от концентрации (С) ПАВ (ОП-10); на фиг.2 — зависимость величины поверхностного натяжения g в зависимости от логарифма концентрации (J g Г) .

Определяют критическую концентрацию мицеллообра зонания для используемого типа ПАВ в закачиваемой воде.

Гущеетвует множество методов определения ККМ. Наиболее простой метод— это определение KKM путем построения графика зависимости поверхностного натяжения б от 1g С.

В соот>; "тс твин е уравнением Гибб16454 73

-dg IRTJ1п С, т.е. зависимость G îò lп С (или от

1g С) носит прямолинейный характер.

Точка излома на данном графике соответствует точке ККИ.

В табл. 5 приведены значения 4.2

С и lg С, полученные из эмпирической зависимости, приведенной на фиг. 1. данное значение концентрации ПАВ поддерживается постоянным.

Формула изобретения

Способ разработки нефтяной залежи заводнением, включающий закачку в продуктивные пласты водных растворов поверхностно-активных веществ (ПАВ) через нагнетательные скважины и отбор нефти через добывающие скважины, о тл и ч а ю щ и.й с я тем, что, с целью повышения нефтеотдачи ппастов с низкими и Разнопроницаемьвии коллекторскими свойствами, до закачки водных. растворов ПАВ определяют критическую концентрацию мицеллообразования ПАВ в водном растворе, соответствующую наибольшему снижению поверхностного натяжения при отсутствии мицелл в растворе и доводят концентрацию ПАВ в водном растворе до этого значения.

ЭС

На фиг. 2 приведена зависимость от lg С, построенная в полулогарифмических координатах: 5 — lg С.

Точка А соответствует критической концентрации мицеллообраэования, т.е. концентрация ПАВ (в данном случае

ОП-10) в воде 0,03% соответствует ККМ.

Доводят значение концентрации ПАВ в закачиваемой воде до значения ККМ.

После того, как воде придали необходимое значение концентрации IIAB соответствующее ККИ, осуществляют ее закачку в залежь. В процессе закачки

Т а б л и ц а 1

1 I

4 4 (3

0,1 0,2

0,01 0 03

0 05

Таблица 2 $2(2)2 4 4 3

С, % О 01 О 03 О 05 О 1 О 2 О 5

Т а б л и ц а 3

0 2 4 -5

-10

С, % 0301 0302 0203 0304 0205

Таблица 4

5 -5 -8 (1 ) 2

О ° 01 0202 0203 0304 0205

С, %

Таблица 5

30 20 8

5, нм/м

1g С, %. О, О! -2 О, 018-1, 75 0,03-1,4 0,06-1, 2 О, 075-1, 1 О, 2-0, 7 0,4-0,4 О, 5-0, 3

164 54 73

-И -С -ug а

Составитель И.Лопакова Редактор Р.Середа Техред М,Дидык

Корректор С.Иекмар

Зака э 1330

Тираж 374

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101