Способ кислотной обработки призабойной зоны карбонатного коллектора
Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности. Технический результат - выравнивание профиля притока добывающих скважин в неоднородных по проницаемости карбонатных пластах, создание новых флюидопроводящих каналов по всей перфорированной толщине пласта, восстановление коллекторских свойств призабойной зоны за счет ее очистки от кольматирующих твердых частиц. Способ кислотной обработки призабойной зоны карбонатного коллектора включает закачку кислотной композиции, содержащей, мас. %: неорганическую или органическую кислоту, или их смеси 9,0-24,0; цвиттерионное поверхностно-активное вещество - олеинамидопропилбетаин 1,0-10,0; гидрофобно-модифицированный полиуретановый полимер 0,05-3,0; воду остальное, причем закачку кислотной композиции проводят в одну стадию либо порциями с проведением выдержки между закачками. Кислотная композиция дополнительно может содержать анионное поверхностно-активное вещество в количестве 0,1-3,0 мас.%. Закачку указанной выше кислотной композиции могут чередовать с закачкой соляной кислоты 12-24%-ной концентрации. 2 з.п. ф-лы, 1 табл., 16 пр., 4 ил.
Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к способам кислотной обработки призабойной зоны карбонатных коллекторов.
Известен способ обработки призабойной зоны скважины, включающий продавку в зону продуктивного пласта раствора кислоты и поверхностно-активного вещества (ПАВ), технологическую выдержку и депрессионное воздействие (см. Патент РФ №2280154, МКИ E21B 43/27, опубл. 2006 г.).
Известный способ недостаточно эффективен вследствие неполного охвата пласта кислотным воздействием.
Известен способ кислотной обработки подземной формации, включающий последовательно-чередующуюся закачку вспененной водной вязкоупругой отклоняющейся системы и кислоты (см. Патент ЕПВ №009397, МКИ E21B 43/27, опубл. 2007 г.).
Данный способ включает применение сложного, уникального оборудования для закачки композиции в пласт и сложен в исполнении. Кроме того, способ предусматривает использование метанола, который является токсичным веществом, вредным для здоровья человека.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому способу является способ кислотной обработки подземного пласта, включающий закачивание загущенной кислотной композиции, содержащей неорганическую или органическую кислоту или их смеси, гелеобразующий агент - цвиттерионное ПАВ - амидоаминоксид, растворитель и воду (см. Патент РФ №2311439, C09К 8/24, опубл. 2007 г.).
Известная композиция образует вязкоупругий гель лишь в узком диапазоне концентраций соляной кислоты (12-8 мас.%) и не способна поддерживать вязкость при высоких значениях температуры пласта, так при увеличении температуры от 24 до 65°C вязкость снижается с 1000 до 480 мПа·с. Также существенным ограничением применения известной композиции является высокая обводненность нефтяного пласта.
Решаемая предлагаемым изобретением задача заключается в выравнивании профиля притока добывающих скважин в неоднородных по проницаемости пластах, в создании новых флюидопроводящих каналов по всей перфорированной толщине пласта, а также в восстановлении коллекторских свойств призабойной зоны за счет ее очистки от кольматирующих твердых частиц.
Поставленная задача решается созданием способа кислотной обработки призабойной зоны карбонатного коллектора, включающего закачку кислотной композиции, содержащей неорганическую или органическую кислоту или их смеси, цвиттерионное поверхностно-активное вещество и воду, причем в качестве цвиттерионного ПАВ композиция содержит алкилбетаин и дополнительно - гидрофобно-модифицированный полиуретановый полимер при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| неорганическую или органическую кислоту или их смеси | 9,0-24,0 |
| алкилбетаин | 1,0-10,0 |
| гидрофобно-модифицированный | |
| полиуретановый полимер | 0,05-3,0 |
| вода | остальное, |
причем закачку кислотной композиции проводят в одну стадию, либо порциями с проведением выдержки между закачками.
В вариантах выполнения способа кислотная композиция дополнительно может содержать анионное поверхностно-активное вещество в количестве 0,1-3,0 мас.%, а способ закачки кислотной композиции может чередоваться с закачкой соляной кислоты 12-24%-ной концентрации.
Для приготовления кислотной композиции используют, например:
- ингибированную соляную кислоту по ТУ 2458-264-05765670-99 изм.1 (ОАО «Химпром», г. Новочебоксарск);
- плавиковую кислоту (HF) по ГОСТ 10484-78 (ОАО «Галоген», г. Пермь);
- уксусную кислоту (УК) по ГОСТ 19814-74 (ОАО «Невинномысский Азот», Ставропольский край);
- муравьиную кислоту (МК) по ТУ 9285-78;
- сульфаминовую кислоту (СК) по ТУ 2121-083-05800142-2001;
- хлоруксусную кислоту (ХК) Рабинович В.А., Хавин З.Я. Краткий химический справочник. Л.: Химия, 1977, стр.191-192, 223.
Олеинамидопропилбетаин (ОАПБ) представляет собой алкилбетаин со следующей структурой:
где: - R1 представляет алкил, алкенил, алкиларилалкилен, алкиламиноалкилен, алкениламиноалкилен, алкиламидоалкилен или алкениламидоалкилен, где каждая из указанных алкильных групп содержит от 16 до примерно 24 атомов углерода и может быть разветвленной или линейной и насыщенной или ненасыщенной и где указанные алкиленовые группы содержат от 1 до 6 атомов углерода;
- R2, R3 представляют углеводородный радикал с длиной цепи от 1 до 4 атомов углерода.
Алкилбетаин производится компаниями: ООО «Компания Вереск», Россия, г. Волжский; ООО «Завод Синтанолов», Россия, г. Нижний Новгород.
В качестве анионного ПАВ используют, например:
- алкилсульфонат натрия (АСН) по ТУ 2481-308-05763458-2001 (ОАО «Химпром», г. Волгоград);
- алкиларилсульфонат натрия (ААСН) по по ГОСТ 12.1.007;
- алкилсульфат натрия (АСТН) по ТУ 6-09-07-1816-93;
- алкиларилсульфат натрия (ААСТН) по ГОСТ 1253-56.
Гидрофобно-модифицированный полиуретановый полимер (ГМПУ) представляет собой гидрофобно-модифицированный этиленоксидуретановый полимер следующей структуры:
n=100-300
где R1 - углеводородный радикал с длиной цепи от 8 до 24 атомов углерода;
R2 - группы (C6H12).
ГМПУ является продуктом компании «Munzing Chemie GmbH», Germany, Heilbronn.
Введение в композицию гидрофобно-модифицированного полиуретанового полимера повышает термостабильность кислотной композиции. Образующийся в результате нейтрализации кислотной композиции вязкоупругий гель сохраняет стабильность при контакте с минерализованной водой, однако разрушается при контакте с углеводородами.
В основе действия заявляемой композиции лежит способность смеси АБ/ГМПУ образовывать вязкоупругий термостабильный гель в ходе реакции кислоты с карбонатной породой, который создает эффективное локальное отклонение новых порций кислотной композиции от высокопроницаемых участков пласта к ранее необработанным, низкопроницаемым участкам. Таким образом, кислотная композиция проявляет «самоотклоняющиеся» свойства. Механизм действия кислотной композиции основан на способности смеси АБ/ГМПУ образовывать вязкоупругий термостабильный гель в ходе реакции кислоты с карбонатной породой, при взаимодействии с продуктами реакции. Первоначально, вновь созданная кислотная композиция имеет низкую вязкость, что позволяет легко закачать ее в пласт, затем по мере израсходования кислоты на реакцию с породой и образования хлоридов кальция и магния вязкость образовавшегося геля возрастает. После завершения стадии обработки, при контакте с углеводородами происходит полное разрушение вязкоупругого геля, т.е. обратным движением флюидов происходит очистка призабойной зоны пласта. Таким образом, применение «самоотклоняющихся» кислотных композиций обеспечивает равномерную обработку продуктивного интервала пласта. Получаемые кислотные композиции термически стабильны и могут быть использованы в обводненных пластах.
Заявляемую кислотную композицию в лабораторных условиях готовят следующим образом. Составы готовых композиций приведены в таблице.
Пример 1 (заявляемая композиция).
К 1,0 г олеиламидопропилбетаина (ОАПБ) добавляют 0,05 г ГМУП, 25,71 г соляной кислоты (водный раствор 35 мас.%) и 73,24 г воды.
Полученную смесь перемешивают в течение 40 минут до получения однородного состава.
Примеры 2-15.
Композиции готовят аналогично примеру 1, варьируя компоненты и их содержание.
Пример 16 (прототип).
К 80,0 г соляной кислоты (водный раствор 35 мас.%) добавляют гелеобразующий агент, содержащий 3,0 г алкиламидопропилдиметиламиноксида, 3,0 г пропиленгликоля и 15,0 г воды.
| Таблица | ||||
| По п.п | Содержание компонентов состава, мас.% | |||
| кислота | ЦПАВ | ГМУП | вода | |
| 1 | HCL 9,0 | 1,0 | 0,05 | 89,95 |
| 2 | МК 10,0 | 3,0 | 0,5 | 86,5 |
| 3 | HF 12,0 | 5,0 | 1,5 | 81,5 |
| 4 | УК 24,0 | 10,0 | 2,85 | 63,15 |
| 5 | СК 20,0 | 5,0 | 0,5 | 74,5 |
| 6 | HCl 15 | 3,0 | 1,5 | 80,5 |
| 7 | ХК 9,0 | 10,0 | 0,05 | 80,95 |
| 8 | HCL+HF 24,0 | 1,0 | 0,85 | 74,15 |
| 9 | HCL 15,0 | 8,0 | 0,5 | 86,5 |
| 10 | УК+МК 15,0 | 2,0 | 0,5 | 82,5 |
| 11 | СК+ХК 24,0 | 5,0 | 0,85 | 70,15 |
| 12 | HCL 12,0 | ЦПАВ+АСН 5,0 | 0,5 | 82,5 |
| 13 | HF+УК 15,0 | ЦПАВ+АСТН 1,1 | 0,05 | 83,85 |
| 14 | МК+ХК 10,0 | ЦПАВ+ААСН 8,0 | 3,0 | 79,0 |
| 15 | HCL 24,0 | ЦПАВ+ААСТН 4,0 | 0,85 | 71,15 |
| 16 прототип | HCL 28,0 | Алкиламидопропилдиметиламиноксид 3,0 | Пропиленгликоль 3,0 | 66,0 |
Механизм действия полученных композиций оценивают по изменению вязкости образовавшегося кислотного геля при обработке призабойной зоны карбонатного коллектора (см. рис.1). При проведении эксперимента используют состав №6 из таблицы. Как видно на рисунке, изначально композиция обладает низкой вязкостью, при использовании соляной кислоты с 15% концентрацией эффективная вязкость менее 10 мПа·с. В ходе реакции соляной кислоты с карбонатной породой концентрация соляной кислоты снижается, образуется хлорид кальция, вязкость образовавщегося геля возрастает. После полной нейтрализации кислоты вязкость составляет 2265 мПа·с.
На рисунке 2 показана термическая стабильность вязкоупругого геля, образовавшегося после реагирования заявляемой композиции (состав №6 из таблицы) с карбонатной породой, по сравнению с прототипом. Как видно из рисунка, при повышении температуры вязкость заявляемой композиции снижается незначительно. Для определения эффективности заявляемых кислотных композиций проводят исследования действия их в пористой среде - на естественных кернах Западно-Лениногорской площади Республики Татарстан. Через модель пласта прокачивают 24 поровых объема (ПО) модельной пластовой воды, 3 ПО заявляемой кислотной композиции и повторно 19 ПО модельной пластовой воды. Динамика фильтрации кислотной композиции представлена на рисунке 3. При установившемся режиме фильтрации начальная проницаемость керна по пластовой воде составила 0,036 мкм2. В процессе закачки кислотной композиции в количестве 3 ПО давление резко увеличилось, а величина Р/Ро достигла 16,5. Это свидетельствует об образовании в модели пласта вязкоупругого барьера, который препятствует прорыву кислоты сквозь керн. Последующая закачка модельной пластовой воды сопровождалась плавным снижением давления и его стабилизацией после прокачки 7 ПО. Проницаемость модели по пластовой воде в этот момент составила 0,057 мкм, она увеличилась в сравнении с начальной 1,58 раз. Данную модель используют для исследования эффективности известной композиции. Через модель прокачивают 20 ПО модельной пластовой воды, 7,5 ПО известной композиции и повторно 7,8 ПО модельной пластовой воды. При прокачке 1,3 ПО известной композиции величина Р/Ро увеличилась до 1,52. Последующая фильтрация приводит к резкому падению давления. Таким образом, применение композиции по прототипу не обеспечивает необходимого отклонения. Результаты исследований приведены на рисунке 4.
Для доказательства соответствия заявляемого способа критерию «промышленная применимость» приводим конкретный пример определения эффективности в промысловых условиях. Для увеличения первоначальной приемистости скважин или новых поровых каналов закачку кислотной композиции чередуют с закачкой соляной кислоты 12-14%-ной концентрации. Объем закачиваемых соляной кислоты и кислотной композиции и кратность обработок определяют геологическими параметрами призабойной зоны, текущими и планируемыми показателями работы скважины.
Испытания кислотной композиции были проведены на конкретной скважине НГДУ «Елховнефть». Была проведена закачка 12 м3 кислотной композиции и 3,6 м3 нефти. При прокачивании первых порций кислотной композиции наблюдалось падение остаточного давления в трубах с 50 до 30-35 атм. Одновременно снижалось давление в затрубном пространстве с 46 до 15-20 атм., что может свидетельствовать о том, что закачиваемая кислотная композиция движется по наиболее дренируемым пропласткам. При продавке последних порций кислотной композиции оторочкой нефти объемом 3,6 м3 наблюдался рост давления с 50 до 70 атм., что может свидетельствовать о поступлении кислотной композиции в низкопроницаемые пропластки, проникновение в которых требует повышения давления закачки. При использовании заявляемой «самоотклоняющейся» кислотной композиции за 1,5 года было добыто дополнительно 488 т нефти.
Таким образом, использование «самоотклоняющейся» кислотной композиции в способе обработки призабойной зоны карбонатного пласта позволяет эффективно обрабатывать призабойную зону неоднородного пласта, при этом образующийся гель полностью разрушается при контакте с углеводородами и легко выводится из призабойной зоны, не оставляя повреждения породы.
1. Способ кислотной обработки призабойной зоны карбонатного коллектора, включающий закачку кислотной композиции, содержащей неорганическую или органическую кислоту, или их смеси, цвиттерионное поверхностно-активное вещество ПАВ и воду, причем в качестве цвиттерионного ПАВ композиция содержит олеинамидопропилбетаин и дополнительно - гидрофобно-модифицированный полиуретановый полимер при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| неорганическая или органическая кислота | |
| или их смеси | 9,0-24,0 |
| алкилбетаин | 1,0-10,0 |
| гидрофобно-модифицированный полиуретановый | |
| полимер | 0,05-3,0 |
| вода | остальное, |
причем закачку кислотной композиции проводят в одну стадию либо порциями с проведением выдержки между закачками.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что кислотная композиция дополнительно содержит анионное поверхностно-активное вещество в количестве 0,1-3,0 мас.%.
3. Способ по пп. 1, 2, отличающийся тем, что закачку кислотной композиции чередуют с закачкой соляной кислоты 12-24%-ной концентрации.
