Состав для снижения проницаемости высокопроницаемых зон или трещин пласта

 

Изобретение относится к нефтяной промышленности, точнее к веществам, предназначенным для снижения проницаемости высокопроницаемых зон и трещин нефтяных пластов. Возможно также применение для изоляции притока пластовых вод в добывающие скважины. Цель-повышение технологической эффективности применения состава, представляющего собой суспензию твердых частиц определенного размера в жидкости. В качестве твердых частиц используют лузгу гречки с размером частиц 0,0001 - 7 мм при их концентрации в суспензии 0,01 - 10%. Закачиваемый объем суспензии составляет 0,1 - 40% от объема обрабатываемого пласта и контролируется в процессе закачки по фильтрационному сопротивлению. Технико-экономическая эффективность применения предлагаемого состава заключается в том, что он позволит эффективно выравнивать проницаемость неоднородного пласта при низких материальных затратах, не нарушая экологии.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, а именно, к составам, предназначенным для снижения проницаемости высокопроницаемых зон и трещин нефтяных пластов.

Известен состав для снижения проницаемости высокопроницаемых зон и повышения охвата пласта [1]. Состав представляет собой раствор силиката щелочного металла и раствор солей двухвалентного металла. Состав закачивают в пласт в виде двух оторочек, разделенных оторочкой пресной воды. По мере продвижения по пласту оторочки перемешиваются, в результате чего происходит выпадение малорастворимого осадка гидроокисей двухвалентных катионов, который способен закупоривать поры пласта.

Однако в пласте не происходит полного смешивания растворов, часть реагентов расходуется вхолостую; кроме того, затруднен процесс управления осадкообразованием на удалении от скважины.

Наиболее близким по технической сущности является состав, представляющий собой стабилизированную суспензию частиц в жидкости [2]. В качестве частиц используют частицы двуокиси кремния, карбида кремния, алюминия, оксида циркония, титана и др. Размеры частиц выбирают таким образом, чтобы суспензия избирательно проникала в зону высокой проницаемости и не попадала в зону низкой проницаемости. Для этого размер частиц должен быть промежуточным между размерами пор высокопроницаемых и низкопроницаемых зон.

В известном составе размер частиц находится в пределах 0,0001-0,05 мм, концентрация частиц в суспензии составляет 1-2%.

Использование в известной суспензии тяжелых частиц (плотность двуокиси кремния, например, составляет 2200 кг/м³) обуславливает малый размер частиц (0,0001 - 0,05 мм) и низкую их концентрацию в воде (1-2%), что значительно снижает эффективность известного состава при закупорке трещин. Кроме того, для измельчения частиц требуется дополнительное оборудование и энергетические затрата.

Из высокой плотности используемых частиц вытекает и другая особенность известного состава: для сохранения в пласте стабильной суспензии требуется загущать воду химреагентами, в частности, полимерами, что значительно удорожает состав, либо перемещать состав в пласте при больших скоростях, что требует больших трат энергии. Если же закачивать в пласт суспензию минеральных частиц в незагущенной воде, то ее не удается продвинуть на значительное расстояние из-за выпадения частиц. В результате снижается эффективность применения состава.

Кроме того, в указанный состав входят частицы минерального происхождения, и после закачки в геологические пласты последние находятся в нарушенном состоянии и не могут быть восстановлены в первоначальном виде. Таким образом, применение известного состава нарушает экологию.

Целью предлагаемого изобретения является повышение технологической эффективности применения состава для снижения проницаемости высокопроницаемых зон или трещин пласта при его удешевлении и обеспечение его экологичности.

Поставленная цель достигается описываемым составов, представляющим собой суспензию твердых частиц определенного размера в жидкости.

Новым является то, что в качестве твердых частиц используют лузгу гречки с размером частиц 0,0001 - 7 мм при их концентрации в суспензии 0,01 - 10 мас.%.

Твердые частицы лузги гречки нерастворимы в воде, обладают хорошей сжимаемостью и деформируемы при приложении давления.

Размеры частиц лузги выбирают в зависимости от коллекторских свойств обрабатываемого участка пласта в диапазоне 0,0001 - 7 мм. Верхний предел - 7 мм - относится к неразмельченной лузге, которая представляет собой пластинки толщиной 0,10 - 0,15 мм, имеющие форму близкую к эллипсу с размерами большой оси 4 - 7 мм, малой оси 3 - 6 мм.

Плотность частиц лузги близка к плотности воды и составляет 1080 кг/м³, поэтому даже концентрированная суспензия частиц лузги в воде ( до 10%) является достаточно стабильной и легко переносится в пласте на заданное расстояние от скважины даже медленным потоком воды, не требуя для своего переноса дополнительных затрат энергии.

Таким образом, низкая плотность частиц лузги позволяет использовать высококонцентрированную суспензию с большим размером частиц, что существенно повышает эффективность состава при обработке трещиноватого пласта, а ее низкая цена (лузга является отходом переработки гречки) делает состав дешевым.

Кроме того, твердые частицы предлагаемого состава имеют органическую природу и подвержены биоразложению, вследствие чего геологический пласт, в который закачан состав, со временем восстанавливает свое естественное состояние. В случае закупорки призабойной зоны скважины твердые частицы состава могут быть растворены или обуглены (уменьшены в размерах) с помощью кислоты или щелочи, что обеспечивает экологичность состава.

В зависимости от конкретного использования предлагаемого состава могут быть решены две задачи: увеличение охвата пласта заводнением и изоляция притока пластовых вод в добывающую скважину.

В промысловых условиях состав используют следующим образом.

На участке нефтяного пласта, разбуренного как минимум одной нагнетательной и одной добывающей скважинами, где вытеснение нефти ведут при помощи воды и обводненность добываемой продукции уже на раннем этапе достигла высокого значения, проводят гидродинамические исследования с целью выявления характера неоднородности пласта: наличие разнопроницаемых пластов, размер пор в наиболее проницаемых участках, наличие, размер и расположение трещин. В соответствии с результатами этих исследований выбирают размер частиц лузги гречки, исходя из того, что размер частиц должен быть промежуточным между размерами пор низкопроницаемой и высокопроницаемой зоны.

В емкости готовят дисперсию частиц лузги гречки. Концентрация частиц в составе может изменяться от 0,01 до 10 мас.%. При концентрации состава менее 0,01% заметного изменения фильтрационного сопротивления высокопроницаемых зон не наблюдается. При концентрации суспензии свыше 10% закачка ее технически трудно осуществима.

Объем дисперсии составляет 0,1-40 от объема обрабатываемого пласта и контролируется в ходе закачки по фильтрационному сопротивлению.

В зависимости от решаемой задачи применение состава осуществляют по одному из следующих вариантов: 1. Для увеличения охвата пласта воздействием состав закачивают в нагнетательную скважину, затем производят проталкивание созданной оторочки водой с помощью существующей системы заводнения.

Оторочка состава движется по линии наименьшего сопротивления и проникает в ранее обводненные высокопроницаемые каналы, частично или полностью закупоривает их, увеличивая фильтрационное сопротивление. При этом происходит перераспределение фильтрационных потоков, и закачиваемая вслед за оторочкой состава вода поступает в неохваченные ранее разработкой зоны и вытесняет из них нефть.

При обработке трещин состав также закачивают в нагнетательную скважину и продвигают его водой в сторону добывающих скважин.

Давление и ширина раскрытия трещин в районе добывающих скважин меньше, чем в зоне закачки, в связи с чем твердые частицы по мере удаления от нагнетательной скважины, уплотняясь, частично или полностью закупоривают трещины. Давление закачки должно быть ниже давления гидроразрыва, необходимого для образования новых трещин.

2. При интенсивном поступлении пластовых вод в добывающую скважину производят закачку в эту скважину состава, что ведет к изоляции водопроводящих каналов и прекращению поступления воды в добывающую скважину.

Закачку оторочки предлагаемого состава можно осуществлять на любой стадии разработки нефтяного месторождения независимо от применяемого способа разработки.

Предлагаемый состав был испытан в лабораторных условиях. При этом использовали следующие материалы: 1. Лузга гречки - отход мелькомбината г. Бугульмы 2. Вода техническая 3. Нефть девонского горизонта вязкостью 8,5 мПа·с 4. Песок кварцевый Все опыты проводили в термошкафу при температуре 30^oC.

Слоисто-неоднородный пласт, состоящий из двух пропластков с непроницаемой границей раздела моделировали следующим образом: две трубки длиной 500 мм, диаметром 30 мм, плотно заполненные кварцевым песком, имели один общий вход и два разных выхода. Одна трубка содержала песок, проницаемость которого в 10,5 раза превышала проницаемость в другой трубке.

Обе трубки насыщали нефтью, которую затем вытесняли водой до обводненности 99% (первичное вытеснение). Затем в модель закачивали оторочку состава в объеме 4% от порового объема модели пласта с концентрацией твердых частиц 1%; размер частиц составлял 65 мкм. Состав проталкивали водой до достижения обводненности добываемой продукции 99% (довытеснение). Замеряли проницаемость каждой трубки до и после применения состава, а также по объему вытесненной нефти рассчитывали коэффициенты нефтеотдачи ( К н/о,%).

Полученные результаты приведены в табл. 1.

Как видно из табл. 1, при первичном вытеснении нефти водой из двухслойного пласта коэффициент нефтеотдачи составляет 51%. Довытеснение нефти путем закачки оторочки предлагаемого состава с последующим переходом на закачку воды дает увеличение коэффициента нефтеотдачи на 15,2%. При этом проницаемость высокопроницаемого пропластка снизилась с 12,6 мкм² до 0,32 мкм², т.е. почти в 40 раз, тогда как проницаемость 2-го пропластка практически не изменилась.

Трещиновато-пористый пласт моделировали трубкой длиной 500 мм, диаметром 30 мм, плотно заполненной кварцевым песком проницаемостью 0,56 мкм², посредине которой находился по всей длине пустой капилляр, имитирующий трещину. Две трети длины капилляра от входа имели диаметр 1 мм, остальная треть - 0,5 мм, что означало уменьшение раскрытия трещины в сторону добывающей скважины. По длине капилляра через 50 мм просверлены 9 сквозных отверстий диаметром 2 мм, создающие гидродинамическую связь между трещиной (капилляром) и пористой средой.

Трубку и капилляр насыщали нефтью, затем в модель закачивали оторочку состава объемом 15 мм с 2 %-ной концентрацией твердых частиц размером 0,3 - 1,0 мм. Такой размер частиц позволяет закупорить капилляр без выноса частиц из выходного конца модели и исключает их проникновение в пористую среду. После закачки состава осуществляли вытеснение нефти водой до достижения обводненности продукции 99%.

Результаты опытов даны в табл.2; здесь же приведены для сопоставления результаты вытеснения нефти одной водой без предварительной закачки состава.

Из табл. 2 видно, что при вытеснении нефти с предоторочкой состава коэффициент нефтеотдачи увеличивается до 73,2% (на 3,1%) при уменьшении расхода рабочего агента (2,98 объема пор) по сравнению с одним заводнением (4,81 объема пор). При этом за безводный период эксплуатации добывается 35,4% запасов нефти против 12,5%.

Технико-экономическая эффективность применения предлагаемого состава заключается в том, что он позволит эффективно выравнивать проницаемость неоднородного пласта при низких материальных затратах, не нарушая экологии.

Формула изобретения

Состав для снижения проницаемости высокопроницаемых зон или трещин пласта, представляющий собой суспензию твердых частиц определенного размера в жидкости, отличающийся тем, что в качестве твердых частиц используют лузгу гречки с размером частиц 0,0001 - 7 мм при их концентрации в суспензии 0,01 - 10 мас.%.

РИСУНКИ

Рисунок 1