Способ регулирования заводнения нефтяных пластов

 

Изобретение относится к области нефтедобывающей промышленности, а именно к способам регулирования заводнения нефтяных пластов, может быть использовано для ограничения водопритоков в нефтедобывающих скважинах. Техническим результатом является повышение эффективности способа регулирования заводнения нефтяного пласта за счет повышения стабильности состава и, как следствие, увеличения охвата пласта заводнением. В способе регулирования заводнения нефтяных пластов, включающем закачку в скважину раствора карбоксиметилцеллюлозы КМЦ и раствора соли алюминия в воде, раствор КМЦ и раствор соли алюминия закачивают в виде коллоидно-гелевой системы - смеси 0,3-1,0%-ного раствора КМЦ с 0,1-0,15%-ным раствором соли алюминия при рН смеси 4,8-5,8 в воде с общей минерализацией 0-180 г/л, а затем закачивают вязкую систему - смесь 0,3-1,0%-ного раствора эфира целлюлозы с 0,0005-0,05%-ным раствором соли алюминия при рН смеси 6,5-8,5 в воде с общей минерализацией 0-180 г/л. 2 табл.

Изобретение относится к области нефтедобывающей промышленности, а именно к способам регулирования заводнения нефтяных пластов, может быть использовано для ограничения водопритоков в нефтедобывающих скважинах.

Известен способ регулирования фронта заводнения неоднородных по проницаемости нефтяных пластов, включающий закачку в пласт водного раствора эфира целлюлозы со сшивателем - парабензохиноном (см. патент РФ 1582726, кл. Е 21 В 43/22, опубл. 1990 г.). При взаимодействии указанных реагентов происходит образование гелей, которые блокируют обводненные высокопроницаемые и низкопроницаемые зоны пласта.

Недостатком известного способа является использование дорогого и токсичного реагента.

Известен также способ, который включает закачку водорастворимого анионного полимера со сшивающим агентом, в качестве которого применяют соли хрома. При этом для регулирования времени сшивки в состав вводят неорганическую кислоту (см. патент РФ 1645472, кл. Е 21 В 43/22, опубл. 1991 г.).

Этот способ, имея высокие фильтрационные свойства, имеет ограниченную область применения, так как эффективен только на сильнообводненных высокопроницаемых пластах.

Известен также способ регулирования заводнения нефтяного пласта путем закачки водного раствора полиакриламида 0,01-0,1% концентрации (см. Сургучев М. Л. Вторичные и третичные методы увеличения нефтяных пластов. -М.: Недра, 1985, с. 165-175).

Однако этот способ мало эффективен на поздних стадиях разработки на месторождениях с высокопроницаемой породой в связи с тем, что состав на основе полиакриламида в минерализованной воде является нестабильным и не создает эффективного сопротивления течению воды.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ регулирования заводнения нефтяных пластов, включающий закачку водного раствора карбоксиметилцеллюлозы и водного раствора соли алюминия (см. Патент РФ 2032067, Е 21 В 33/138, 27.03.1995).

Технической задачей предлагаемого способа является повышение эффективности способа регулирования заводнения нефтяного пласта за счет повышения стабильности состава и, как следствие, увеличения охвата пласта заводнением.

Поставленная задача решается тем, что в способе регулирования заводнения нефтяных пластов, включающем закачку в скважину раствора карбоксиметилцеллюлозы КМЦ и раствора соли алюминия в воде, раствор КМЦ и раствор соли алюминия закачивают в виде коллоидно-гелевой системы - смеси 0,3-1,0%-ного раствора КМЦ с 0,1-0,15%-ным раствором соли алюминия при рН смеси 4,8-5,8 в воде с общей минерализацией 0-180 г/л, а затем закачивают вязкую систему - смесь 0,3-1,0%-ного раствора эфира целлюлозы с 0,0005-0,05%-ным раствором соли алюминия при рН смеси 6,5-8,5 в воде с общей минерализацией 0-180 г/л.

Сущность предлагаемого способа состоит в том, что в наземных условиях готовят смесь 0,3-1,0%-ного раствора загустителя - карбоксиметилцеллюлозы (КМЦ) с 0,1-0,15%-ным раствором соли алюминия при рН смеси 4,8-5,8 в минерализованной воде с общей минерализацией 0-180 г/л. Образуется коллоидно-гелевая система с высокими реологическими свойствами. Затем готовят смесь 0,3-1,0%-ного эфира целлюлозы с 0,0005-0,05%-ным раствором соли алюминия при рН смеси 6,5-8,5 в минерализованной воде с общей минерализацией 0-180 г/л. Образуется вязкая система с более высокими реологическими свойствами, чем исходный раствор полимера. Первоначально в пласт закачивают коллоидно-гелевую систему, которая поступает в высокопроницаемые слои, увеличивая в них остаточный фактор сопротивления и, как следствие, повышая охват пласта заводнением. Однако на поздней стадии разработки пласта при наличии в нем зон поглощения полимерное заводнение малоэффективно. Раствор полимера не создает эффективного сопротивления течению воды и поэтому низкопроницаемые нефтенасыщенные зоны пласта остаются невыработанными. Закачка вязкой системы устраняет этот недостаток. Поэтому после закачки коллоидно-гелевой системы в пласт закачивают вязкую систему. Вязкая система движется по нефтенасыщенным участкам пласта, т. к. высокопроницаемые участки пласта изолированы коллоидно-гелевой системой. Совокупность признаков изобретения - первоначальная закачка смеси раствора загустителя и соли алюминия в минерализованной воде с общей минерализацией 0-180 г/л, концентрация раствора загустителя и соли алюминия в смеси, рН смеси, равный 4,8-5,8, закачка раствора эфира целлюлозы и соли алюминия в минерализованной воде с общей минерализацией 0-180 г/л при рН смеси 6,5-8,5 и комплексное совместное воздействие на пласт гелевой и вязкой оторочек, закачанных композиций за счет стабильности состава, возможности регулирования, что в значительной степени способствуют выравниванию фронта вытеснения нефти и увеличению охвата пласта заводнением.

Для обоснования предложенного способа проведены лабораторные исследования реологических свойств растворов и концентрации водородных ионов (рН) смесей на основе загустителя и соли алюминия, эфира целлюлозы и соли алюминия.

Для приготовления композиции использовали следующие реагенты: карбоксиметилцеллюлоза - мелкозернистый сыпучий материал от светло-желтого до бежевого цвета (ТУ 2231-002-50277563-2000, г. Краснокамск); оксиэтилцеллюлоза - порошок или гранулы белого, слабо-желтого или сероватого цвета (ТУ 2231-013-32957739-00, г. Владимир); оксиэтилцеллюлоза марки "Natrosol 250 HHR-P" (фирма "Aqualon") - порошок белого цвета, метилцеллюлоза водорастворимая - волокнистый материал белого или слабо-желтого цвета (ТУ 2231-107-05742755-96); соли алюминия (хлорид алюминия АlCl₃6Н₂О - мелкозернистые кристаллы белого цвета (ГОСТ 3759-75), оксихлорид алюминия - порошок белого цвета или жидкость светло-желтого цвета, плотность - 1,225 г/см³ (ТУ 6-01-00203312-160-95).

Реологические свойства композиций оценивались значением эффективной вязкости при скорости сдвига 5,5 с^-1, измеренным на ротационном вискозиметре "Полимер-РПЭ-1М", рН смеси замеряли на рН-метре (Mettler Delta 345).

Приготовление композиций осуществляли в следующей последовательности.

Сначала готовили 0,3-1,0% раствор карбоксиметилцеллюлозы в минерализованной воде с общей минерализацией 0-180 г/л. Затем добавляли в раствор 0,1-0,15%-ный раствор соли алюминия при рН 4,8-5,8, перемешивали в течение 10 мин.

Результаты исследований реологических свойств растворов и рН смеси представлены в таблице 1.

Анализ полученных результатов показывает, что оптимальными концентрациями компонентов смеси раствора карбоксиметилцеллюлозы и соли алюминия с точки зрения образования коллоидно-гелевых систем являются: карбоксиметилцеллюлоза - 0,3-1,0%, соль алюминия - 0,1-0,15%. При этом рН смеси находится в интервале от 4,8 до 5,8. Вязкость при указанных концентрациях смеси составляет от 45 до 520 мПа-с (составы 4-6, 10-12, 16-18, 24-26, 29, 30, 32, 33, 39, 40, 43, 44, 47-51, 54, 55, 58, 59, 62, 63).

При уменьшении концентрации компонентов смеси не происходит образования коллоидно-гелевых систем, а образуются вязкие однородные растворы с низкими реологическими свойствами (составы 1, 37, 52). А при увеличении концентрации компонентов смеси образуются коллоидно-гелевые системы, которые нецелесообразно использовать как с экономической точки зрения, так и с технологической, так как имеют высокие реологические свойства (составы 20, 21, 34, 35, 36, 50, 51, 65, 66). При уменьшении или увеличении концентрации компонентов и рН смеси от оптимальной происходит образование неустойчивых коллоидно-гелевых систем или однородных растворов с низкими реологическими свойствами (составы 3, 7, 9, 13, 15, 19, 22, 27, 37, 41, 45, 52, 56, 60, 64). Образование коллоидно-гелевых систем происходит при минерализации 0-180 г/л. При увеличении минерализации воды более 180 г/л происходит образование однородных растворов с низкими реологическими свойствами (составы 67-69). Применение в составе оксихлорида алюминия дает такие же результаты.

Затем готовили 0,3-1,0% раствор эфира целлюлозы в минерализованной воде с общей минерализацией 0-180 г/л, добавляли в раствор 0,0005-0,05% соли алюминия при рН смеси 6,5-8,5, перемешивали в течение 10 мин.

Результаты исследований реологических свойств растворов и рН смеси представлены в таблице 2.

Анализ полученных результатов показывает, что оптимальными концентрациями с точки зрения образования вязких систем являются: эфир целлюлозы - 0,3-1,0%, соль алюминия - 0,0005-0,05%. При этом рН смеси находится в интервале 6,5-8,5. При уменьшении концентрации компонентов смеси приводит к образованию вязких систем с низкими реологическими свойствами (составы 1, 21), а при увеличении концентрации компонентов смеси образуются вязкие системы с высокими реологическими свойствами, которые нецелесообразно использовать как с экономической точки зрения, так и с технологической (составы 9, 35, 36).

Как видно из приведенных данных, составы (70-73 табл.1, 56-61 табл.2 - прототип) обладают низкими реологическими свойствами из-за низкой стойкости полиакриламида к полиминеральной агрессии, а в предлагаемом способе растворы загустителя более стойки к полиминеральной агрессии.

Способ в промысловых условиях осуществляют следующим образом (совмещен с примером конкретного выполнения).

На Карамалинской площади Ромашкинского месторождения выбрали участок, состоящий из одной нагнетательной и трех добывающих скважин со средней обводненностью добываемой продукции 85%. Коллекторские свойства пласта характеризуются следующими параметрами: мощность - 4,4 м, пористость - 20,7%, проницаемость - 0,54 мкм² . По результатам геофизических исследований общая приемистость нагнетательной скважины составляет 800 м³/сут. Продуктивный пласт состоит из трех пропластков с приемистостью 0%, 30% (240 м³/сут) и 70% (560 м³/сут) соответственно.

Произвели подготовку наземного оборудования и скважины для проведения геофизических и промысловых исследований. Смеси готовили непосредственно перед закачкой в пласт. В соответствующих автоцистернах готовили смеси на основе загустителя и соли алюминия, эфира целлюлозы и соли алюминия. Согласно технологии вначале в пласт закачали коллоидно-гелевую систему - смесь на основе 0,5%-ного раствора карбоксиметилцеллюлозы с 0,1%-ным раствором соли алюминия (хлорида алюминия) в минерализованной воде с общей минерализацией 110 г/л при рН смеси 5,15. А затем закачали вязкую систему - смесь на основе 0,5%-ного раствора эфира целлюлозы (оксиэтилцеллюлозы) с 0,05%-ным раствором соли алюминия (хлорида алюминия) в минерализованной воде с минерализацией 110 г/л при рН смеси 6,52. После закачки системы в пласт продвижение осуществляли пресной или минерализованной водой. Для закачки применяли насосный агрегат типа АН-700. Технологический процесс закачки контролировали по давлению закачки, определяемому по манометру насосного агрегата. При превышении давления на 30-50% от первоначального, являющегося оптимальным с технологической и экономической точки зрения, прекратили закачку смесей - коллоидно-гелевых и вязких систем.

В результате проведенных работ получили следующие результаты: произошло выравнивание фронта вытеснения нефти: приемистость первого пропластка увеличилась с 0 до 30% (240 ³/сут), приемистость второго пропластка уменьшилась с 30 до 20% (160 м³/сут) и приемистость третьего пропластка уменьшилась с 70 до 50% (400 м³/сут); произошло увеличение охвата пласта заводнением (коэффициент охвата увеличился с 66,7% до 100%); средняя обводненность добываемой продукции с добывающих скважин, входящих в состав участка, снизилась на 10%; дополнительная добыча нефти составила 600 т за 12 месяцев при продолжающемся технологическом эффекте.

Смеси на основе загустителя и соли алюминия и эфира целлюлозы и соли алюминия в минерализованной воде с общей минерализацией 0-180 г/л устойчивы, вследствие этого они обладают повышенной продолжительностью действия, возможностью регулирования заводнения нефтяного пласта за счет повышения стабильности состава и, как следствие, увеличения охвата пласта заводнением.

Предлагаемый способ регулирования заводнения нефтяных пластов позволяет увеличить охват пласта заводнением, что, в свою очередь, обеспечит повышение нефтеотдачи пласта.

Технико-экономическая эффективность предлагаемого способа регулирования заводнения нефтяного пласта складывается за счет получения дополнительной добычи нефти и продолжительности эффективного воздействия.

Формула изобретения

Способ регулирования заводнения нефтяных пластов, включающий закачку в скважину раствора карбоксиметилцеллюлозы КМЦ и раствора соли алюминия в воде, отличающийся тем, что раствор КМЦ и раствор соли алюминия закачивают в виде коллоидно-гелевой системы - смеси 0,3-1,0%-ного раствора КМЦ с 0,1-0,15%-ным раствором соли алюминия при рН смеси 4,8-5,8 в воде с общей минерализацией 0-180 г/л, а затем закачивают вязкую систему - смесь 0,3-1,0%-ного раствора эфира целлюлозы с 0,0005-0,05%-ным раствором соли алюминия при рН смеси 6,5-8,5 в воде с общей минерализацией 0-180 г/л.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5