Способ повышения нефтеотдачи



Способ повышения нефтеотдачи
Способ повышения нефтеотдачи
Способ повышения нефтеотдачи
Способ повышения нефтеотдачи
Способ повышения нефтеотдачи

 


Владельцы патента RU 2432455:

Автономная некоммерческая организация "Научно-техническое объединение "ИТИН" (RU)

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано при разработке нефтяных залежей, разрабатываемых в режиме заводнения. Обеспечивает повышение нефтеотдачи пласта за счет извлечения капиллярно-замещенной нефти из коллектора. Сущность изобретения: способ включает закачку в нагнетательные скважины оторочки водного раствора полимера. Согласно изобретению концентрацию полимера подбирают из условия перехода фильтрационного течения раствора полимера в пласте в режим эластической турбулентности при выполнении условия в соответствии с аналитическим выражением. 1 табл., 4 ил.

 

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано при разработке нефтяных залежей, разрабатываемых в режиме заводнения.

Как известно, остаточная нефтенасыщенность в залежах, разрабатываемых заводнением, составляет от 25 до 35%, и неизвлеченными остаются миллиарды тонн нефти. Согласно результатам многочисленных исследований большая часть остаточной нефти находится в виде капиллярно-защемленной нефти.

В 60-70 годы проводились многочисленные теоретические, лабораторные и промысловые исследования влияния водорастворимых полимеров на процессы нефтеизвлечения при заводнении. Было установлено, что в широком спектре изменения геологофизических и термобарических характеристик пласта на разных стадиях разработки применение полимерных растворов может обеспечить значительное увеличение нефтеотдачи. В то же время по мере увеличения количества проектов полимерного заводнения стали отмечаться случаи с низкой эффективностью вплоть до полного отсутствия эффекта. Предлагаемое техническое решение направлено на устранение этого недостатка.

Известны способы повышения нефтеотдачи пластов, разрабатываемых в режиме заводнения, путем закачки в пласт высокообъемных оторочек (5-50% порового пространства нефтенасыщенного коллектора) полимерных растворов [авт. св. СССР 1544958]. Закачка оторочки полимерного раствора в силу повышенной по сравнению с водой вязкостью последнего способствует увеличению охвата пласта заводнением, снижению обводненности добываемой нефти и уменьшению водонефтяного отношения к моменту достижения проектной нефтеотдачи.

Наиболее близким к заявляемому относится способ повышения нефтеотдачи нефтяной залежи, включающий последовательную закачку в нагнетательную скважину оторочек растворов водорастворимых полимеров с различной концентрацией [пат. РФ №2125648]. Закачка происходит в три этапа: первый этап -закачка раствора с повышенной концентрацией полимера при давлении на 5-15% ниже давления в линии поддержания пластового давления с целью тампонирования трещин и каналов повышенной проводимости, второй этап - закачка разбавленного раствора при давлении, равном давлению закачки первого этапа с целью стабилизации фронта заводнения, и третий этап - закачка разбавленного раствора при давлении, равном давлению в линии поддержания пластового давления с целью продвижения оторочки в пласте.

Недостатком известных вариантов технологии полимерного заводнения, в том числе и прототипа, является неопределенность в задании концентрации полимерного раствора, объема оторочки и режима ее закачки для обеспечения такого режима фильтрации, при котором возможно освобождение капиллярно-защемленной нефти. В настоящее время основным критерием подбора концентрации полимерного раствора считается создание условий изовязкостного вытеснения нефти, при котором увеличивается охват заводнением, но, и это главный недостаток, неизменным остается коэффициент вытеснения.

Цель предлагаемого изобретения - повышение нефтеотдачи пласта за счет извлечения капиллярно-замещенной нефти из коллектора.

Существуют два подхода в решении проблемы освобождения капиллярно-замещенной нефти - снижение межфазного натяжения и увеличение гидродинамического градиента давления. Несмотря на обнадеживающие результаты лабораторных экспериментов с использованием ПАВ для снижения межфазного натяжения на границе вода-нефть, эта технология не получила широкого применения в первую очередь из-за того, что сорбция ПАВ-ов на скелете породы приводит к существенному уменьшению концентрации активного вещества уже в призабойной зоне нагнетательных скважин.

До недавнего времени увеличение градиента давления в серединной части межскважинного пространства представлялось технически нереализуемой задачей, так как падение давления в пласте при удалении от забоя скважины подчиняется логарифмическому закону, даже существенное повышение давления закачки не приведет к значимому увеличению градиента давления в серединной части межскважинного пространства, где аккумулирован основной объем капиллярно-защемленной нефти.

Авторами настоящего изобретения предложен способ создания в пласте продвигающейся вместе с оторочкой полимерного раствора зоны повышенного градиента давления, размер которой достаточен для освобождения большей части капиллярно защемленной нефти.

Поставленная цель достигается за счет использования способа повышения нефтеотдачи нефтяной залежи, включающего закачку в нагнетательные скважины оторочки водного раствора полимера, при этом концентрацию полимера подбирают из условия перехода фильтрационного течения раствора полимера в пласте в режим эластической турбулентности при выполнении неравенства D/U<10θ, где U - линейная скорость продвижения оторочки в межскважинном пространстве, D - усредненный диаметр зерен пористой среды, θ - время релаксации упругих напряжений, при этом θ выбирают из предварительно полученной зависимости времени релаксации от концентрации выбранного полимера.

В результате анализа экспериментальных данных о закономерностях фильтрации вязкоупругих жидкостей, каковыми являются полимерные растворы, авторами установлено, что аномальный рост фильтрационного сопротивления, а следовательно, и градиент давления при фильтрации раствора в пористой среде связаны с достижением параметром Вейсенберга (мера соотношения вязких и упругих сил в потоке вязкоупругой жидкости) критического значения, при котором течение теряет устойчивость и возникает так называемая эластическая турбулентность. Течение полимерных растворов, являющихся вязкоупругими жидкостями, через пористую среду (или ее модель в виде укладки монодисперсных сфер) сопровождается периодическими деформациями растяжение - сжатие при перемещении элемента жидкости из поры в поровый канал и наоборот. Если время перехода меньше времени релаксации, жидкость ведет себя в течение этого времени как твердое тело, с чем, как было установлено авторами, и связан рост фильтрационного сопротивления.

Для решения поставленной задачи - увеличения нефтеотдачи за счет освобождения части капиллярно-защемленной нефти - необходимо использовать заявленный способ повышения нефтеотдачи нефтяной залежи, включающий закачку в нагнетательную скважину оторочки водного раствора полимера с концентрацией, обеспечивающей наличие у раствора времени релаксации, удовлетворяющему условию возникновения эластической турбулентности D/u<10θ.

Для определения времени релаксации упругих напряжений в жидкостях существуют простые приборы. Для этого надо поместить каплю жидкости между двумя круглыми пластинками, затем быстро развести пластинки и наблюдать, как на жидком мостике развивается тонкая шейка, которая затем превращается в жидкую нить, медленно утончающуюся со временем. Комбинация современной видеотехники с компьютером позволяет записывать и автоматически анализировать изображение во всех деталях [см., например, Соровский образовательный журнал, т.7, №8, 2001, стр.115-121]. Существуют и более простые оптические и электрические методы отслеживания эволюции радиуса нити - реологические приборы для исследования свойств текучести жидкости, определения времени релаксации упругих напряжений.

Были построены графики зависимости времени релаксации упругих напряжений при течении растворов различных полимеров в зависимости от их концентрации (фиг.1, 2, 3).

На фиг.1 представлена зависимость времени релаксации упругих напряжений растворов полиакриламида от концентрации, на фиг.2 - для растворов ксантана, на фиг.3 - биополимера Продукт БП-92.

Физической причиной аномального роста фильтрационного сопротивления, как было установлено в опытах по визуализации течения в модели пористой среды, представляющей собой канал переменного сечения (фиг.4), является потеря устойчивости ламинарного течения и возникновения так называемой эластической турбулентности при чрезвычайно малых значениях числа Рейнольдса. Частота пульсации скорости зависит от размеров пор и скорости фильтрации. Тот факт, что при достижении критических значений параметров фильтрации вязкоупругих жидкостей возможно существенное увеличение фильтрационного сопротивления, означает эквивалентный рост градиента давления внутри оторочки вязкоупругого полимерного раствора, продвигающейся в промытом водой пласте и освобождающей при этом капиллярно-защемленную нефть.

Капиллярно защемленная нефть в промытом водой пласте существует в виде отдельных кластеров, размер которых в направлении потока не превышает 1,5-2,0 метров. Следовательно, для перевода неподвижной нефти в подвижное состояние достаточно, чтобы непрерывный кластер защемленной нефти омывался потоком вязкоупругой жидкости, градиент давления внутри которого существенно отличался от градиента давления перед оторочкой и позади нее. Толщина такой оторочки должна составлять не менее 1,5-2 метров. С учетом того, что расстояние между скважинами разрабатываемых залежей составляет 500 метров, увеличение градиента давления внутри оторочки даже на порядок приведет к необходимости незначительного в пределах нескольких % увеличения давления закачки для сохранения дебитов добывающих скважин.

Следовательно, технологическая успешность реализации предлагаемого способа полимерного заводнения требует такого подбора концентрации полимерного раствора при котором, во-первых, возникает эластическая турбулентность.

Изобретение иллюстрируется следующим примером.

В эксперименте использовались следующие полимеры: полиакриламид, ксантан, продукт БП-92.

После выбора типа полимера (по критериям его устойчивости к термо- и механодеструкции, совместимости с пластовыми флюидами и т.п.), исходя из режима работы скважины, определяется θ - время релаксации упругих напряжений при различных концентрациях раствора. Строится график зависимости времени релаксации упругих напряжений при течении растворов полимера от концентрации (см. фиг.1, 2 и 3).

Расчет линейной скорости продвижения оторочки в межскважинном пространстве (там, где реализуются минимальные градиенты давления и аккумулировано большее количество защемленной нефти) определяется по формуле U=Q/(24×3600×Sфильт), где Q - суточная приемистость, Sфильт - площадь фильтрации в серединной части межскважинного пространства.

Концентрация полимера в растворе, обеспечивающая условия возникновения эластической турбулентности, что эквивалентно определению условия реализации режима вытеснения со снижением остаточной нефтенасыщенности, определяется на основании экспериментально найденной зависимости времени релаксации от концентрации полимера в растворе. В таблице 1 приведены экспериментальные данные лабораторных исследований.

Примеры 1-4, 12, 14 сравнительные, выполнены на воде.

Для всех случаев снижения остаточной нефтенасыщенности на величину, превышающую погрешность эксперимента, было соблюдено условие предлагаемого способа, а именно D/U<10θ (см. примеры 7, 8, 10, 11, 13, 15).

При несоблюдении предлагаемого неравенства, например при D/U≥10θ, наблюдаемые изменения остаточной нефтенасыщенности не превышают погрешностей эксперимента (см. примеры 5, 6, 9, 12, 14).

Проведенные лабораторные эксперименты по нефтевытеснению из промытых водой кернов растворами полимеров с правильно выбранной концентрацией свидетельствуют о возможности увеличения коэффициента вытеснения и значимого снижения остаточной нефтенасыщенности (таблица).

При выполнении Программы промыслового эксперимента по биополимерному заводнению с применением отечественного биополимера продукта БП-92 на Новогодней залежи пласта ЮВ1 и опытном участке пласта AB13 Самотлорского месторождения был опробован заявляемый способ; предварительные результаты свидетельствуют об эффективности заявляемого способа.

Способ повышения нефтеотдачи нефтяной залежи, включающий закачку в нагнетательные скважины оторочки водного раствора полимера, отличающийся тем, что концентрацию полимера подбирают из условия перехода фильтрационного течения раствора полимера в пласте в режим эластической турбулентности при выполнении неравенства
D/U<10 θ,
где U - линейная скорость продвижения оторочки в межскважинном пространстве,
D - усредненный диаметр зерен пористой среды,
θ - время релаксации упругих напряжений,
при этом θ выбирают из предварительно полученной зависимости времени релаксации от концентрации выбранного полимера.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способу обработки подземного пласта, через который проходит скважина. .

Изобретение относится к композиции, подходящей для использования при обработке подземных пластов. .
Изобретение относится к нефтяной промышленности. .

Изобретение относится к разработке нефтяных месторождений и может использоваться при разработке нефтяной залежи с неоднородными по проницаемости заводненными пластами для регулирования профиля приемистости нагнетательной скважины и ограничения водопритоков в добывающей скважине.

Изобретение относится к обработке несущих углеводород геологических формаций. .

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может найти применение при оценке эффективности растворителей органических отложений на стенках нефтедобывающих скважин.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может найти применение при разработке нефтяной залежи на поздней стадии, обеспечивая увеличение нефтеотдачи.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к способам повышения продуктивности скважин и ограничения притока пластовых вод для повышения нефтеотдачи и газоотдачи пластов с использованием физико-химических методов воздействия.

Изобретение относится к извлечению сырой нефти из подземной формации
Изобретение относится к нефтегазовой промышленности

Изобретение относится к области нефтедобывающей промышленности, в частности к способам разработки нефтяных месторождений с применением регулирования охвата неоднородных пластов заводнением с помощью вязко-упругих составов на основе полимеров и может быть использовано для увеличения нефтеотдачи неоднородных пластов и изоляции обводненных скважин

Изобретение относится к обработке подземных пластов
Изобретение относится к разработке залежи нефти, характеризующейся геологической неоднородностью ее коллектора
Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, а именно к составам для нефтеотдачи

Изобретение относится к жидкостям, обладающим способностью снижать гидродинамическое трение, и их использованию на месторождениях нефти
Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к способам для извлечения нефти растворами биополимеров, и может найти применение при разработке нефтяных залежей на поздней стадии и содержащих малоактивную нефть повышенной вязкости
Изобретение относится к усилению образования тонкоизмельченного продукта, снижению расклинивающего обратного потока и консолидированию частей в подземной формации
Наверх