Способ разработки нефтяной залежи с применением внутрипластового горения

 

Сущность изобретения: в призабойной зоне инициируют внутрипластовое горени с закачкой в нее окислителя и холсдной воды , после последовательно-раздельной закачки в пласт водного 52-60%-ного раствора двуххлорчого железа и 36-40%- ного раствора нитрилотриметил {осфоновой кислоты в водном 23-25%-ном растворе аммиака. Указанные растворы закачивают порциями по 2,5-5,0% от общего объема циклически. 2 табл,

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)ю Е 21 В 43/243

ГОСУДАРСТВЕ ННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ С В И4ЕТЕП Ь СТВУ (21) 4829726/03 (22) 29,05.90 (46) 23.10.92, Бюл, М 39 (71) Татарский государственный научно-исследовательский и проектный институт нефтяной промышленности (72) P.Í,Äèÿøåâ, Ф.М,Саттарова, И,И,Богданов, P.Т.Фаэлыев, Я,Х,Хабибуллин, И.P.Äèÿøåâ и Г,M,Õàáèáóëëèíà (56) Результаты внедрения BHóòðèïëàñòîâoro горения на залежи N. 24 Ромашкинского месторождения // P.T.Ôàçëèåâ, К,И,Веревина, P.Н.Дияшев и др. — Нефтяное хозяйство, 1984, гв 10, с, 30-32, Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к способам разработки залежей нефти путем тепловой обработки, Известен способ разработки нефтяной залежи, включающий добычу нефти путем вытеснения ее паром с использованием забойного парогенератора (1). Недостатком этого способа является локальный прорыв теплоносителя,интенсивноеотводнениеотдельных добывающих скважин, низкий суммарный коэффициент охвата тепловым воздействием, Наиболее близким к предлагаемому является способ разработки залежи нефти с применением внутрипластового горения (2).

Способ предусматривает создание очага горения и последующее проталкивание горячей оторочки холодной водой. Очаг горения создается путем инициирования возгорания нефти в призабойной зоне зажигательной скважины специальным источником тепла при одновременном нагнетании окислителя — воздуха, Далее процесс ведется путем закачки воздуха и воды одновременно или последовательно.

„„ Ы„„1710554 А1 (54) СПОСОБ РАЗРАБОТКИ НЕФТЯНОЙ

ЗАЛЕЖИ С ПРИМЕНЕНИЕМ ВНУТРИПЛАСТОВОГО ГОРЕНИЯ (57) Сущность изобретения: в приэабойной зоне инициируют внутрипластовое горение с закачкой в нее окислителя и холсдной воды, после последовательно-разде..ьной закачки в пласт водного 52 — 60%-ного раствора двуххлорного железа и 36-40%ного раствора нитрилотриметил4 осфоновой кислоты в водном 23-25%-ном растворе аммиака. Указанные растворы закачивают порциями по 2,5-5,0% от общего объема циклически. 2 табл, Недостатком этого способа является низкий коэффициент нефтеотдачи з-за неравномерности охвата пласта гс,>ением, Кроме того, образующиеся при гор ии кислые газы при извлечении продуктов из пласта вызывают усиленную коррозию нефтепромыслового оборудования, а сероводород, образующийся в процессе горения, вступает во взаимодей:твие с закисным железом, содержащимся в пластовых водах, с образованием сульфида железа, что приводит к повь шению устойчивости (ста бил ь ности) водо н ефтя нои эмульсии, для разрушения которой требуется повышенный расход деэмульгатора.

Целью изобретения является повышение нефтеотдачи пласта за счет выравнивания фронта горения, а также связывание кислых газов — продуктов горения и избыточного кислорода.

Поставленная цель достигается тем, что перед инициированием горения в r.ласт последовательно — раздельно закачив; ют равные объемы водного раствора двух>.лорного железа 52-60% и 36 — 40% раствор í tlTpvlRoTриметилфосфоновой кислоты в во,> ом 231770554

25% растворе аммиака, при этом указанные растворы закачивают порциями объемом

2,5 — 5% от общего объема циклически, Предлагаемый способ в промысловых условиях осуществляется следующим образом. В пласт до инициирования горения через насос нокомп рессорные трубы, опущенные до фильтра колонны и затрубное пространство, чередуя порциями объемом по 2 5 5%, от общего объема, закачивают по одной линии раствор, содержащий, мас.%:

Двуххлорное железо 52 — 60

Вода 48-40, по другой — раствор, содержащий, мас,%:

Аммиак водный 14,7-15

Нитрилотриметилфосфоновая кислота 36 — 40

Вода 49,3 — 45

При закачке циклически улучшаются условия для перемешивания компонентов, тем самым улучшается реакционная способность раствора. Объем цикла (2,5 — 5% от общего объема) устанавливается экспериментально, Суммарный объем закачиваемого раствора (V. м ) рассчитывается по формуле:

V = л В h Кп(1 - Кн.н.о). где тг= 3,14;

R — радиус проникновения раствора (1 м); — эффективная нефтенасыщенная толща пласта, м;

Кп — коэффициент пористости, доли ед.;

К .н.о — коэффициент начального нефтенасыщенного объема, доли ед.

После закачки растворов переходят к инициированию горения и закачке окислителя, далее к другим операциям по применению способа внутрипластового горения, Механизм процессов, происходящих в пласте при осуществлении предлагаемого способа, можно представить следующим образом. В процессе горения в пласте образуются кислые газы горения (Н2Я, 302). К газам горения присоединяется избыточный кислород, неиспользованный при горении.

Растворы, вводимые по предлагаемому способу в пласт до инициирования внутрипластового горения, являются активными поглотителями кислорода. сернистого газа и сероводорода. В щелочной среде в присутствии комплексона газообразный кислород вступает в реакцию с ионами двухвалентного железа:

4FeClz+ 8NH40H + 0z+ 2Н20 =

= 4Ее(ОН)з + 8NH4CI.

Сернистый газ поглощается щелочным составом, причем ввиду того, что этот газ легко окисляется, он является дополнительным поглотителем избыточного кислорода:

2502+ 4КН40Н + Qg =

= 2(КН4)2304+ 2НгО.

Сероводород восстанавливает трехвалентное железо до двухвалентного и, таким образом, часть соединений железа возвращается в исходную форму:

3FeCIg+ HzS = 2FeCIz+ S + 2HCI.

Поглощение сероводорода закачанным составом предотвращает образование сульфида железа и соответственно предотвращает повышение устойчивости водо-нефтяной эмульсии.

Один 1 м закачиваемого состава может з поглотить до 34 м кислорода (обьем при 1 =

=20 С, Р = 0,1 Mila), кроме того, емкость поглощения кислорода увеличится при наличии в газе сернистого газа и сероводорода, Опыты по определению эффективности способа по прототипу и по предлагаемому способу проводили на специальной установке, состоящей из модели пласта и приспособлений, предназначенных для охлаждения, сепарации, сбора и замера нефти, воды и газа, а также отбора проб газа на анализ и отвода газообразных поодуктов горения.

Модель пласта представляет собой двухстенную трубу длиной 1,2 м состоящую из внутренней стальной трубы с диаметром 100 мм и кожуха (наружной стальной трубы) с диаметром 240 мм. Труубы между собой закреплены центраторами. Процесс внутрипластового горения моделируется во внутренней трубе. Для устранения теплопотерь кольцевое пространство заполняется теплоизолятором, В качестве пористой среды использс вался несцементированный кварцевый песок фракции менее 0,4 мм. Модель насыщали водой с плотностью 1,16 г/см, а з затем нефтью с плотностью 0,92 r/см и з вязкостью 110 сПз, Растворы готовят следующим образом.

Для приготовления растворов двуххлорного железа берут навески 52, 56, 60 г этой соли и растворяют при помешивании, соответственно в 48,44, 40 r воды. Для приготовления раствора НТФ в растворе водного аммиака берут навеску НТФ 36, 38, 40 г и рас творя ют при помешивании в 64, 62, 60 г раствора аммиака водного, соответственно 23. 24.

25%. При снижении концентрации компонентов в растворах ниже нижнего предела снижается эффективность в поглощении кислых газов горения и избыточного кисло рода, а верхний предел ограничен предель1770554 ной растворимостью всех трех соединений при совместном их присутствии.

: Чтобы установить оптимальный объем цикла, при котором происходит полное перемешивание закачанных растворов, через модель до инициирования горения прокачали циклически 25 мл 60 раствор двуххлорного железа и 25 мл 40 раствор НТФ в

25% водном растворе аммиака в соотношении 1;1, Проведено 5 опытов, в которых объемы циклов составили: 1 мл; 1,25 мл; 2,5 мл;

3 75 мл; 5 мл, что соответствовало 2, 2,5, 5, 7,5 /, 10 / от общего объема. На расстоянии 7 см от конца модели установлена задвижка, на расстоянии 6 см от этого же конца имеется отвод для отбора проб. Было отобрано по 4 пробы с каждого из 5 опытов.

Степень перемешивания определили по содержанию в пробах ионов железа. Равные концентрации железа во всех пробах опыта свидетельствуют о хорошем перемешивании. При полном перемешивании обоих растворов(в колбе) концентрация железа в растворе составила 81 г/л.

Результаты моделирования приведены в табл. 1.

Равномерный вынос ионов железа из модели, т,е. хорошее перемешивание растворов, достигается при объеме циклов не более 2,5 мл, что составило 5,0/ от общего объема раствора. Хорошие результаты получены также при смешивании растворов с объемом цикла 1,25 мл, что соответствовало

2,5 . При еще большем уменьшении объема цикла до 1 мл (2/о) результат остается таким же, поэтому оптимальными объемами циклов являются объемы 1,25 — 2.5 мл, что составляет 2,5 — 5/, от общего объема, При моделировании предлагаемого способа (примеры 2, 3, 4) до инициирования горения закачивали растворы двуххлорного железа с концентрациями 52, 56, 60 мас, и нитрилотриметилфосфоновой кислоты с концентрацией 36, 38, 40 мас, в растворе аммиака водного и концентрацией 23, 24, 25 мас,,, При снижении концентрации компонентов в растворах ниже нижнего предела снижается эффективность в поглощении кислых газов горения и избыточного кислорода, а верхний предел ограничен предельной растворимостью всех трех соединений при совместном их присутствии, Результаты исследований приведены в табл, 2, Пример 1 (по прототипу). Инициирование процесса внутрипластового горения осуществляли путем разогрева входного конца модели электронагревателем до температуры 320-340 С при минимальном расходе воздуха. Начало процесса горения

55 определяли по скачкообразному движению температуры на входе модели и по составу выходящих газов. После того, как фронт горения вплотную подходил к выходному торцу модели, опыт прекращали.

Пример 2 (по предлагаемому способу). До инициирования горения в модель закачали чередуя порциями по 2,5 мл по

25 мл 52 раствор двуххлористого железа и

Зб раствор нитрилотриметилфосфоновой кислоты в 23 аммиаке водном. Затем инициировали горение и далее опыт продолжали, как в примере 1.

Пример 3 (по предлагаемому способу), До инициирования горения в модель чередуя порциями по 2,5 мл закачали по

25 мл 56 растворов двуххлористого:железа и 38 раствор нитрилотриметилфосфоновой кислоты в 24 аммиаке водном.

Затем инициировали горение и далее опыт продолжали, как в примере 1.

Пример 4 (по предлагаемому способу). Перед инициированием горения в модель чередуя порциями по 2,5 мл закачали по 25 мл 60 раствор двуххлорного железа и 40/ раствор нитрилотриметилфосфоновой кислоты в 25/, аммиаке водном. Затем инициировали горение, как в примере-1.

Как видно из приведенных примеров, при применении предложенного способа по сравнению со способом по прототипу изменяется состав извлекаемого газа и коэффициент нефтеотдачи. В составе газа понижается содержание кислорода на 2 порядка, исчезает из него сернистый газ и сероводород, Коэффициент нефтеотдачи в среднем возрастает на 7,5 /,.

При применении предлагаемого способа технико-экономическая эффективность выражается в том, что увеличивается количество добытой нефти, понижается скорость коррозии оборудования, отпадает необходимость в строительстве специальных установок по подготовке устойчивых (стабильных) эмул ьсий.

Формула изобретения

Способ разработки нефтяной залежи с применением внутрипластового горения. включающий инициирование горения в призабойной зоне нагнетательной скважины. закачку в нее окислителя и холодной воды и отбор продукции через добывающую скважину, отл ич а ю щий с я тем,что, =целью повышения нефтеотдачи пласта и связывания кислых газов — продуктов горения и избыточного кислорода, перед инициированием горения в пласт последовательно-раздельно закачивают водный 5260 -ный раствор двуххлорного железа и

36 — 40 /о-ный раствор нитротоиметилфосфо1770554 новой кислоты в водном 23 25 -ном рас- ры закачивают порциями объемом по 2,5творе аммиака, при этом указанные раство- 5,0 от общего объема.

Таблица 1

Таблица 2

15

25

Составитель Ф. Саттарова

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор И. Шмакова

Редактор

Заказ 3723 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат " ll òåíò", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101