Способ разработки неоднородного нефтяного пласта
Владельцы патента RU 2328596:
ООО "Сервис-Уфа" (RU)
ООО "Нефтехимсервис-Самара" (RU)
Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к разработке нефтяных месторождений, и может быть использовано для увеличения нефтеотдачи и снижения обводненности продукции скважин, эксплуатирующих проницаемостно неоднородный пласт. В способе разработки неоднородного нефтяного пласта, включающем закачку в пласт дисперсии полученных химическим путем гель-частиц в водном растворе полимера, используют линейный полимер при следующем соотношении компонентов, мас.%: гель-частицы 0,17-1,0, линейный полимер 0,25-1,8, вода остальное. Технический результат - повышение эффективности разработки за счет увеличения проникающей способности дисперсии в пласт. 4 табл., 6 ил.
Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к разработке нефтяных месторождений, и может быть использовано для увеличения нефтеотдачи и снижения обводненности продукции скважин, эксплуатирующих проницаемостно неоднородный пласт.
Известен способ заводнения неоднородного нефтяного пласта и снижения обводненности добывающих скважин (патент РФ №2175383, Е21В 43/22, опубл.27.10.2001), включающий закачку в пласт через нагнетательную скважину водной суспензии сшитого полиакриламида - ПАА, предварительно смешанного с порошкообразным эфиром целлюлозы, а именно карбоксиметилцеллюлозой - КМЦ, со степенью замещения по карбоксиметильным группам 0,65-1,45 и степенью полимеризации 600-1600; причем соотношение КМЦ и ПАА от 1:1 до 2:98.
Недостатком способа является низкая эффективность в связи с недостаточной вязкостью воздействующей на неоднородный нефтяной пласт системы и недостаточными вязкоупругими свойствами.
Известен способ заводнения неоднородного нефтяного пласта с применением добавки к закачиваемой в пласт воде «Темпоскрин» (патент СССР №1669404, Е21В 43/22, опубл. 10.06.1999), представляющей собой радиационнообработанный ионизирующим излучением поглощенной дозой 0,1-7,0 кГр в инертной среде ПАА в виде дисперсии порошка с содержанием влаги не более 10 мас.%. Полученная дисперсия порошка содержит 5-80% гель-фракции.
Недостатком способа является низкая эффективность, обусловленная недостаточными показателями вязкости и вязкоупругих свойств воздействующей на неоднородный нефтяной пласт системы; а также низкими показателями устойчивости «Темпоскрина» при хранении, связанными со способом его получения с применением радиационной обработки ионизирующим излучением.
Прототипом заявляемого способа является способ разработки неоднородного нефтяного пласта (патент РФ №2167281, Е21В 43/22, опубл. 20.05.2001), включающий закачку в пласт водного раствора анионного полимера (например, ПАА) и соли поливалентного катиона (например, хроматов и бихроматов аммония, щелочных металлов), при этом указанный водный раствор является дисперсной средой для полученных химическим путем гель-частиц, набухающих в 100-5000 раз, но не растворимых в воде.
В водном растворе полимеры акрилового ряда:
проявляют свойства анионного полиэлектролита.
Благодаря диссоциации и ионизации полиэлектролита между мономерными звеньями:
возникают силы электростатического отталкивания, что предотвращает свертывание «клубков» и соответственно способствует поддержанию линейного характера связей между мономерными звеньями (например, в кн. Применение полимеров в добыче нефти. М.: Недра, 1978, авт. Г.И.Григоращенко, Ю.В.Зайцев, В.В.Кукин и др. - стр.7-9).
Введение в водный раствор ПАА поливалентных катионов, например хрома, соответственно способствует сшивке линейных олигомерных структур в разветвленные структуры, «клубки» и «сетки» (И.А.Швецов, В.Н.Манырин. Физико-химические методы увеличения нефтеотдачи пластов. Анализ и проектирование. г.Самара: Самарский университет, 2000, с.76-102).
Недостатком способа-прототипа является недостаточная эффективность, обусловленная низкой проникающей способностью дисперсии гель-частиц в водном растворе сшитого поливалентным катионом полимера в пласт.
Решаемая задача и ожидаемый технический результат заключаются в повышении эффективности способа разработки неоднородного нефтяного пласта за счет увеличения проникающей способности дисперсии гель-частиц в водном растворе полимера в пласт.
Поставленная задача решается тем, что способ разработки неоднородного нефтяного пласта, включающий закачку в пласт дисперсии полученных химическим путем гель-частиц в водном растворе полимера, отличается тем, что используют линейный полимер при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| гель-частицы | 0,17-1,0 |
| линейный полимер | 0,25-1,8 |
| вода | остальное. |
Способ осуществляется закачкой в пласт приготовленной на поверхности дисперсии полученных химическим путем гель-частиц в водном растворе линейного полимера.
Эффективность заявляемого способа тестировалась с применением следующих промышленно выпускаемых реагентов.
Для приготовления дисперсии полученных химическим путем гель-частиц использовались:
1) анионный полимер акриламида водопоглощающий, серия АК-639, марка В-415, производства ООО «Гель-сервис» (г.Саратов), ТУ 6-02-00209912-592003, представляющий собой порошок белого или близкого к белому цвета с адсорбцией в дистиллированной воде не менее 400 г/г,
2) продукт FS-305 по техническому паспорту ООО «СНФ С.А.» (г.Москва), представляющий собой порошок белого цвета с адсорбцией в дистиллированной воде 400 г/г,
3) реагент «Темпоскрин», ТУ 2216-001-05966916-93, представляющий собой порошок светло-желтого или серого цвета с массовой долей гель-фракции 20-80% и набухаемостью не менее 100 мл/г.
В качестве линейного полимера использовались:
1) анионный полимер FP-107 - сополимер акриламида и акрилата натрия, производства ООО «СНФ Балтреагент» (г.Никольское Ленинградской области), представляющий собой белый порошок, который в соответствии с Техническим паспортом характеризуется примерной вязкостью по Брукфилду, сП:
при концентрации 5,0 г/л - 1500
при концентрации 2,5 г/л - 600
при концентрации 1,0 г/л - 140;
2) анионный полимер акриламида, серия АК-642, марка АП-9405, производства ООО «Гель-сервис» (г.Саратов), ТУ 6-02-00209912-65-99, представляющий собой порошок белого или близкого к белому цвета с предельным числом вязкости полимера в 10%-ном растворе NaCl при 25°С 4,4 дл/г.
Использовалась модель пластовой воды с минерализацией 15 г/л и 20 г/л (20% CaCl2 и 80% NaCl) в дистиллированной воде.
Экспериментально установлены синергетический эффект реологических свойств (эффективной вязкости) дисперсии полученных химическим путем гель-частиц в водном растворе линейного полимера относительно ее составляющих - водной дисперсии полученных химическим путем гель-частиц и водного раствора линейного полимера, а также более высокая эффективная вязкость дисперсии полученных химическим путем гель-частиц в водном растворе линейного полимера относительно водной дисперсии «Темпоскрина» в сопоставимых концентрационных условиях.
Результаты исследований систем приведены на фиг.1-2 и в таблицах 1-2.
На фиг.1 представлены зависимости модуля упругости G′ от момента силы f как композиций FS-305 (10 г/л) и ПАА линейного строения марки FP-107 (2,5 г/л), так и их исходных составляющих.
На фиг.2 показан эффект улучшения эффективной вязкости η дисперсии FS-305 в минерализованной воде за счет добавки FP-107.
Добавка линейного полиакриламида позволяет примерно в два раза повысить модуль упругости G′ и эффективную вязкость η дисперсии (табл.1-2). Увеличение этих параметров неаддитивно, то есть G′ или η для заявляемой смесевой системы выше, чем сумма G′ или сумма η раствора FP-107 и дисперсии FS 305 по отдельности, что говорит о структурообразовании за счет флокулирующих свойств полиакриламида.
| Таблица 1 | |||
| Упругие свойства (исследование проводилось на реометре Carry-Med CSL2 производства компании ТА Instruments) | |||
| Композиция, в воде | Минерализация, г/л | Температура измерения, °С | Модуль упругости G′ (Па) при моменте силы f 5 мН·м |
| 1% FS-305 | 20 | 20 | 0,56 |
| 0,25% FP-107 | 20 | 20 | 0,08 |
| 1% FS-305 + 0,25% FP-107 | 20 | 20 | 1,06 |
| Таблица 2 | |||||
| Вязкостные свойства (исследование проводилось на реометре Carry-Med CSL2 производства компании ТА Instruments) | |||||
| Композиция, в воде | Минерализация, г/л | Температура измерения, °С | Эффективная вязкость η (Па·с) при скорости сдвига γ, сек-1 | ||
| 0,3 | 1,6 | 14,5 | |||
| 1% FS-305 | 20 | 20 | 0,51 | 0,09 | 0,01 |
| 0,25% FP-107 | 20 | 20 | 0,11 | 0,07 | 0,04 |
| 1% FS-305 + 0,25% FP-107 | 20 | 20 | 1,03 | 0,34 | 0,1 |
На сравнительной фигуре 3 представлены кривые эффективной вязкости водополимерных систем: композиций гель-частиц АК-639 с ПАА линейного строения АК-642, а также их исходных составляющих. Как видим, увеличение эффективной вязкости композиции во всем диапазоне измерения неаддитивно, то есть значение эффективной вязкости композиции выше, чем сумма эффективных вязкостей исходного раствора АК-642 и дисперсии АК-639.
В таблице 3 также представлены результаты исследований свойств водной дисперсии гель-частиц АК-639 в «носителях» - растворах полимеров линейного строения АК-642, которые показали синергетический эффект улучшения эффективной вязкости по сравнению с дисперсией АК-639 и раствором АК-642 в минерализованной воде.
| Таблица 3 | |||||
| Значения эффективной вязкости (исследование проводилось на реометре RheoStress-1 «Haake», Германия) | |||||
| Композиция, в воде | Минерализация, г/л | Температура измерения, °С | Эффективная вязкость η (Па·с) при скорости сдвига γ, сек-1 | ||
| 0,35 | 1,91 | 15,71 | |||
| 0,5%АК-639 + 1,5% АК-642 | 15 | 20 | 0,19 | 0,17 | 0,13 |
| 1,5%АК-642 | 15 | 20 | 0,12 | 0,1 | 0,13 |
| 0,5% АК-639 | 15 | 20 | 0,002 | 0,0005 | 0,0002 |
| 1% АК-639 + 1,5% АК-642 | 15 | 20 | 0,39 | 0,35 | 0,26 |
| 1,5% АК-642 | 15 | 20 | 0,12 | 0,1 | 0,08 |
| 1% АК-639 | 15 | 20 | 0,03 | 0,02 | 0,009 |
| 0,5% АК-639 + 1,8% АК-642 | 15 | 20 | 0,40 | 0,37 | 0,27 |
| 1,8% АК-642 | 15 | 20 | 0,15 | 0,14 | 0,12 |
| 0,5% АК-639 | 15 | 20 | 0,002 | 0,0005 | 0,0002 |
| 1% АК-639 + 1,8% АК-642 | 15 | 20 | 1,3 | 1,1 | 0,67 |
| 1,8% АК-642 | 15 | 20 | 0,15 | 0,14 | 0,12 |
| 1% АК-639 | 15 | 20 | 0,03 | 0,017 | 0,009 |
Для сопоставительных исследований с «Темпоскрином» были приготовлены следующие композиции в воде:
- 0,25% FS-305 + 0,25% FP-107
- 0,17% FS-305 + 0,33% FP-107
Сравнение проводили с 0,5%-ной водной дисперсией «Темпоскрина».
Методика приготовления композиций следующая: в модельной воде при комнатной температуре одновременно растворяются навески ПАА и гель-частиц.
На фиг.4 и в табл.4 приведены зависимости эффективной вязкости от скорости сдвига для приготовленных композиций.
| Таблица 4 | |||||
| Значения эффективной вязкости (исследование проводилось на реометре RheoStress-1 «Haake», Германия) | |||||
| Композиция, в воде | Минерализация, г/л | Температура измерения, °С | Эффективная вязкость (Па·с) при скорости сдвига γ, сек-1 | ||
| 0,54 | 1,91 | 15,71 | |||
| 0,5% Темпоскрин | 15 | 20 | 0,03 | 0,02 | 0,01 |
| 0,17% FS-305 + 0,33% FP-107 | 15 | 20 | 0,11 | 0,08 | 0,04 |
| 0,25% FS-305 + 0,25% FP-107 | 15 | 20 | 0,05 | 0,04 | 0,02 |
Доказана более высокая эффективная вязкость дисперсии полученных химическим путем гель-частиц в водном растворе линейного полимера относительно водной дисперсии «Темпоскрина» (аналог) в сопоставимых концентрационных условиях.
К преимуществам заявляемого способа относительно «Темпоскрина» относится применение гель-частиц, полученных химическим путем.
На фиг.5 представлено подтверждение снижения показателя эффективной вязкости водных дисперсий образца «Темпоскрина» по мере его хранения.
Так, 0,25%-ная дисперсия одного и того же образца «Темпоскрина» при скорости сдвига 0,7 с-1 имела следующие показатели эффективной вязкости:
в 2003 году - 0,49 Па·с,
в 2005 году - 0,20 Па·c,
в 2006 году - 0,01 Па·с.
В отличие от «Темпоскрина» полученные химическим путем гель-частицы не подвергаются деструкции при хранении (фиг.6).
К преимуществам применения полученных химическим путем гель-частиц относится также возможность размола материала для получения дисперсии гель-частиц со степенью помола в зависимости от проницаемости суперколлекторов и/или трещин.
Эффективность способа доказана в промысловых условиях.
Пример. В две выбранные по карте текущих отборов нагнетательные скважины пласта БС9 месторождения «А» закачано по 400 м3 оторочки дисперсии гель-частиц в водном растворе полимера (ПАА). Концентрация дисперсии гель-частиц в оторочке составила 0,5 мас.%, концентрация водного раствора ПАА - 0,12 мас%.
Анализировалась динамика показателей работы скважин участка до и после воздействия по заявляемой технологии.
Анализ показал, что после воздействия обводненность снизилась с 57% до 50%, увеличилась добыча нефти. Расчет технологического эффекта по интегральной характеристике вытеснения (Гайсин; Vн/Vж=1.2113Е+0-7.5372Е-7·Vн) показал, что в результате обработок двух скважин дополнительно добыто 2,4 тыс.т нефти. Продолжительность эффекта составила 8 месяцев.
Заявляемый способ разработки неоднородного нефтяного пласта эффективнее способа-прототипа за счет увеличения глубины проникновения рабочих агентов в пласт; относительно аналога - «Темпоскрина» - заявляемый способ эффективнее за счет улучшения показателей вязкости и вязкоупругих свойств воздействующей на неоднородный нефтяной пласт системы, а также обеспечения увеличенных сроков хранения исходных материалов.
Способ разработки неоднородного нефтяного пласта, включающий закачку в пласт дисперсии полученных химическим путем гель-частиц в водном растворе полимера, отличающийся тем, что используют линейный полимер при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Гель-частицы | 0,17-1,0 |
| Линейный полимер | 0,25-1,8 |
| Вода | Остальное |
