Способ повышения нефтеотдачи низкопроницаемых пластов

 

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к области интенсификации притоков углеводородов. Техническим результатом является повышение нефтеотдачи низкопроницаемых пластов, увеличение добычи нефти, удешевление и упрощение технологического процесса. В способе повышения нефтеотдачи низкопроницаемых пластов, включающем применение в качестве вытесняющего нефть агента – пачки азота, получаемого в пласте путем закачки в пласт водных растворов нитрита натрия и водного раствора соли аммония неорганической кислоты, добавление соляной кислоты, в качестве соли аммония неорганической кислоты используют хлорид аммония или сернокислый аммоний при соотношении объема водного раствора нитрита натрия и объема водного раствора хлорида аммония или сернокислого аммония 1 : 3, к которым добавляют 1,25 об.% соляной кислоты, затем закачивают пачку стабильной пены – пачку указанного азота, дополнительно содержащую 3–4 об.% пенообразователя – неионогенного поверхностно-активное вещества. Реакция выделения азота происходит в пластовых условиях при повышенной температуре. Закачка производится последовательно: пачка азота – пачка пены, пачка азота – пачка пены и т. д. 2 з.п. ф-лы, 4 табл.

Изобретение относиться к нефтедобывающей промышленности, в частности к области интенсификации притоков углеводородов.

Известен способ повышения нефтеотдачи путем заводнения пластов с применением поверхностно-активных веществ (ПАВ). Способ предполагает закачку в пласт технической воды, обогащенной ПАВ'ами соответствующей концентрации. Недостатком способа является его невысокая эффективность, вследствие низкой технологичности процесса и ряда других причин, в том числе и высокой его стоимости (Гусев С.В. Опыт и перспективы применения методов увеличения нефтеотдачи на месторождениях Западной Сибири. М., 1992, с.4-19).

Известен способ повышения нефтеотдачи пластов путем заводнения пластов с использованием щелочных стоков химического производства (Сафонов Е.Н., Алмаев Р.Х. Методы извлечения остаточной нефти на месторождениях Башкортостана. Уфа, 1997, с.43-45). Недостатком данного способа является его низкая эффективность при проведении работ в гидрофильных пластах с нормальными нефтями.

Известен способ повышения нефтеотдачи путем закачки в пласт газа высокого давления (Гусев С.В. Опыт и перспективы применения методов увеличения нефтеотдачи на месторождениях Западной Сибири. М., 1992, с.64-85). Недостатком способа является его дороговизна, так как для его осуществления требуется громоздкое и дорогостоящее зарубежное промышленное оборудование. В связи с этим резко увеличивается себестоимость добываемой нефти, что в свою очередь приводит к не рентабельности данного способа.

Наиболее близким к заявленному является способ повышения нефтеотдачи низкопроницаемых пластов, включающий применение в качестве вытесняющего нефть агента – пачки азота, получаемого в пласте путем закачки в пласт водных растворов нитрита натрия и соли аммония неорганической кислоты в количестве 200 л с добавлением соляной кислоты в количестве 10 л, затем снова пачки азота, получаемого в пласте путем закачки в пласт водных растворов нитрита натрия и соли аммония в количестве 500 л (патент РФ №2102589, 20.01.1998, Е 21 В 43/25).

Задача, стоящая при создании изобретения, заключается в разработке высокоэффективной технологии повышения коэффициента извлечения нефти из низкопроницаемых пород-коллекторов.

Техническим результатом является повышение нефтеотдачи низкопроницаемых пластов, увеличение добычи нефти, удешевление и упрощение технологического процесса.

Технический результат достигается тем, что в способе повышения нефтеотдачи низкопроницаемых пластов, включающем применение в качестве вытесняющего нефть агента – пачки азота, получаемого в пласте путем закачки в пласт водных растворов нитрита натрия и водного раствора соли аммония неорганической кислоты, добавление соляной кислоты, в качестве соли аммония неорганической кислоты используют хлорид аммония или сернокислый аммоний при соотношении объема водного раствора нитрита натрия и объема водного раствора хлорида аммония или сернокислого аммония 1: 3, к которым добавляют 1,25 об.% соляной кислоты, затем закачивают пачку стабильной пены – пачку указанного азота, дополнительно содержащую 3–4 об.% пенообразователя – неионогенного поверхностно-активное вещества. Реакция выделения азота происходит в пластовых условиях при повышенной температуре. Закачка производится последовательно: пачка азота – пачка пены, пачка азота – пачка пены и т. д.

При разработке газогенерирующего состава, выделяющего газообразный азот, использовалась реакция между нитритом натрия и хлоридом аммония в водном растворе:

NaNO₂+NH₄Cl=N₂+NaCl+2Н₂O

Реакция начинается при нагревании и в дальнейшем протекает с выделением тепла.

Используемые в реакции нитрит натрия (калия) (ТУ-38-10274-79) и хлорид аммония (ТУ-2210-73) являются дешевыми и доступными реагентами, поставляемыми в крафт мешках.

Авторами исследована реакция между нитритом натрия и хлоридом аммония в растворе в зависимости от температуры, соотношения реагентов и рН среды.

Для получения химических пен в качестве газообразователя были использованы смеси насыщенных растворов нитрита натрия и хлорида аммония в различных объемных соотношениях. Насыщенные растворы этих веществ готовились с учетом растворимости нитрита натрия и хлорида аммония в воде (табл.1 и 2).

При 20°С концентрация хлорида аммония в насыщенном растворе составляет 6,5 моль/л, а концентрация нитрита натрия - 13,6 моль/л. Насыщенные растворы NaNO₂ и NH₄Сl смешивали в объемных отношениях 1:2 и 1:3.

В качестве гидрофильного пенообразователя был использован неионогенный ПАВ.

Химическое вспенивание проводили в приборе, позволяющем контролировать объем подаваемой смеси, температуру и объем выделившегося газа или пены.

Для изучения кинетики ценообразования в смеси нитрита натрия и хлорида аммония (объем 2 мл) в раствор добавляли пенообразователь – неионогенный ПВА. Для этих целей можно использовать неионогенные ПАВы – ОП-10, сульфанол, дисолван и др. В нашем случае был использован сульфанол (0,1 мл 33% раствора). В дальнейшем фиксировали объем образующейся пены.

Для изучения влияния рН среды на кинетику ценообразования к дозированному объему смеси нитрита натрия и хлорида аммония в реактор добавляли 0,1 мл 33% раствора сульфанола, а затем 0,2 мл соляной кислоты различной концентрации (4, 10, 20%).

Результаты исследования зависимости скорости выделения газа из насыщенного раствора нитрита натрия и хлорида аммония от температуры показали, что с повышением температуры объем выделяющегося газа увеличивается, т.е. скорость образования азота растет.

При изучении кинетики ценообразования в присутствии сульфанола в ходе экспериментов было установлено, что максимальная скорость ценообразования наблюдается при соотношении объемов растворов компонентов 1:3

V р-ра NaNO₂/V p-pa NH₄Cl

При этом же соотношении компонентов наблюдается максимальная устойчивость и однородность пены при всех температурах. С учетом этого факта в дальнейших экспериментах это соотношение объемов - растворов NaNO₂ и NH₄Cl было выбрано в качестве рабочего. Для получения однородной пены реакцию газообразования проводили в оптимальном интервале температур 40-60°С.

Результаты опытов показали, что с увеличением температуры реакции скорость ценообразования возрастает, что сопровождается увеличением объема пены (табл.3).

Скорость реакции газообразования в системе NH₄Cl+NaNO₂ в присутствии соляной кислоты существенно возрастает, что объясняется увеличением концентрации азотистой кислоты (HNO₂) растворе, которая способствует образованию азота.

Исследование влияния добавок соляной кислоты на кинетику пеноообразования проводили при температурах 40, 50 и 60°С.

Концентрации кислоты в пересчете на объем всей системы составили: 0,25; 0,63; 1,25 об.%.

Установлено, что с увеличением концентрации кислоты скорость пенообразования возрастает. Этому способствует также увеличение температуры реакции, соляной кислоты. Основные результаты приведены в табл.4.

Таким образом, на основании полученных данных сделан вывод, что оптимальными условиями образования пены с использованием в качестве газообразования смеси насыщенных растворов нитрита натрия и хлорида аммония является смесь с объемным соотношением насыщенных растворов NaNO₂ и NH₄Cl, равном 1:3 (т.к. в этом случае объем пены увеличивается, а выделение окислов азота за счет побочной реакции подавляется).

Преимуществом предлагаемого способа является следующие факторы:

1. Азот является инертным газом, вступающим в реакцию с другими веществами только при высоких температурах. Таким образом, гарантируется безопасность при проведении работ.

2. При растворении азота в нефти произойдет увеличение объема нефти, что приведет к резкому повышению насыщенности порового пространства углеводородной фазой и к увеличению относительной проницаемости по нефти.

3. В тоже время азот, растворяясь в легких фракциях нефти, придает им высокую подвижность, что также будет способствовать повышению нефтеотдачи пласта.

4. Наивысшая эффективность при применении данного способа будет проявляться в условиях гидрофильных коллекторов. В этих условиях возможно стопроцентное диспергирование нефти и вовлечение ее в поток.

5. Дешевизна технологического процесса.

6. При отсутствии хлорида аммония можно использовать сернокислый аммоний.

Технология работ.

1. По известному уравнению рассчитывают необходимое количество реагентов - нитрита натрия и хлорида аммония для получения 1 куб.м. азота. Соответствующие вычисления показывают, что для этой цели необходимо 3,1 кг нитрита натрия и 2,6 кг хлорида аммония.

2. На поверхности в разных емкостях готовят расчетные объемы растворов нитрита натрия и хлорида аммония соответствующих концентраций. При необходимости для образования пены в нитрит натрия добавляют ПАВ и соляную кислоту

3. Готовые растворы по расчету через НКТ и затрубное пространство доводят до башмака НКТ. Операцию повторяют многократно 3 и более раз.

4. Двумя насосными агрегатами типа ЦА-320, через трубное и затрубное пространства растворы закачивают в пласт при давлениях ниже давления разрыва пород.

5. Последовательно продавливают образующийся газообразный азот (пену) в глубь пласта.

Формула изобретения

1. Способ повышения нефтеотдачи низкопроницаемых пластов, включающий применение в качестве вытесняющего нефть агента – пачки азота, получаемого в пласте путем закачки в пласт водных растворов нитрита натрия и водного раствора соли аммония неорганической кислоты, добавление соляной кислоты, отличающийся тем, что в качестве соли аммония неорганической кислоты используют хлорид аммония или сернокислый аммоний при соотношении объема водного раствора нитрита натрия и объема водного раствора хлорида аммония или сернокислого аммония 1 : 3, к которым добавляют 1,25 об.% соляной кислоты, затем закачивают пачку стабильной пены – пачку указанного азота, дополнительно содержащую 3 – 4 об.% пенообразователя – неионогенного поверхностно-активное вещества.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что реакция выделения азота происходит в пластовых условиях при повышенной температуре.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что закачка производится последовательно: пачка азота – пачка пены, пачка азота – пачка пены и т.д.