Способ термохимической обработки призабойной зоны пласта

 

Изобретение относится к нефтяной промышленности. Цель изобретения - повышение эффективности термохимической обработки призабойной зоны пласта (ПЗП) за счет более полного использования реагентов в зоне реакции, повышения теплового эффекта и уменьшения загрязнения ПЗП. В скважину закачивают суспензию алюминия (магния) (10 мас.%) в углеводородной жидкости и продавливают ее в пласт водой с расчетом, чтобы вода не попала в пласт. Воду удаляют из скважины воздухом и вводят порцию воздуха в пласт для равномерного распределения суспензии в ПЗП. Затем в пласт вводят 15-27%-ную соляную кислоту в количестве, достаточном для реакции с алюминием, и продавливают ее в пласт воздухом. Скважину задавливают водой и выдерживают для реагирования кислоты с алюминием и кислорода воздуха с нефтью. После этого в пласт закачивают 0,5-2,0%-ный раствор едкого натра в количестве, достаточном для омыления образовавшихся в пласте жирных кислот. Скважину вводят в эксплуатацию. В результате обработки величина прироста проницаемости ПЗП возрастает в 5 раз, а продолжительность эффекта в 2,6 раз. 1 з.п. ф-лы, 2 ил., 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1574799 (51)5 Е 21 B 43/27

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H А ВТСРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ fHHT СССР (21) 4312996/23-03, (22) 05. 10. 87 (46) 30.06. 90. Бюл, Р 24 (71) Волгоградский государственный научно-исследовательский и проектный институт нефтяной промышленности (72) А.К.Иевченко, А.К.Кашин, Н.И.Покатилов и ИЛ.Еременко

:(53) 622,245 (088.8) (56) Азимов П.К., Чарыев G.N., Тургунов Х.H. Пути повышения эффективности термокислотных обработок скважины. — Нефтепромысловое дело, 1980, У 9, с. 16-19. (54) СПОСОБ TEPNOXHKNECKOA ОБРАБОТКИ ПРИЗАБОЙНОЙ ЗОНЫ ПЛАСТА (57) Изобретение относится к нефтяной пром-сти. Цель — повышение эффективности термохимической обработки призабойной зоны пласта (ПЗП) за счет полного использования реагентов в зоне реакции, повышения теплового эффек. та и уменьшения загрязнения ПЗП. В

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к способам повышения продуктивности скважин °

Целью изобретения является повышение эффективности термохимической обработки призабойной зоны пласта эа счет более полного использования реа-. гентов в зоне реакции, уменьшения загрязнения призабойной зоны, повышения тепловой эффективности процес. са.

2 скважину закачивают суспенэию алюминия (магния) (10 мас.Е) в углеводородной жидкости и продавливают ее в пласт водой с расчетом, чтобы вода не попала в пласт. Воду удаляют из скважины воздухом и вводят порцию воздуха в пласт для равномерного распределения суспензии в ПЗП. Затем в пласт вводят 15-277.-ную соляную кислоту в количестве, достаточном для реакции с алюминием, и продавливают ее в пласт воздухом. Скважину задавли" ваат водой и выдерживают для реагиро-. вания кислоты с алюминием и кислорода воздуха с нефтью. После этого в пласт закачивают 0,5-2„0Ж-ный раствор едкого натра в количестве, доста- 3 точном для омыления образовавшихся в пласте жирных кислот. Скважину вводят в эксплуатацию. В результате об. работки величина прироста проницаемости ПЗП возрастает в 5 раз, а про- ф должительность эффекта — 2,6 раз °

1 з.п. ф-лы,.2 ил., 4 табл. Р

° ь

Ж

На фиг, 1 представлена схема лабораторной установки для экспериментального сравнительного испытания данного способа и прототипа; на фиг. 2зависимость расхода нефти через модель от времени при постоянном пере-,В паде давления (0,2 ИПа) при термощелочной обработке с предварительньщ окислением нефти и без него.

Способ осуществляют следующим образом.

1574799

Рассчитывают необходимое количество реагентов и порций воздуха. В скважину закачивают расчетную порцию суспензии алюминия (магния) в углеводородной жидкости и продавливают ее в пласт водой с таким расчетом, чтобы вода не попадала в пласт. Затем при открытом затрубном пространстве удаляют воду из скважины путем продувки НКТ воздухом и вводят порцию воздуха в пласт с целью достижения равномерного распределения суспензии в призабойной зоне пласта, ми« нимального ее вытеспения из зоны реакции и создания начальной газонасыщенности. После этого в скважину вводят 15 — 27 -ный раствор соляной кислоты и продавливают ее в пласт воздухом при закрытом затрубном пространстве. Концентрация соляноЯ. кислоты определяется условиями ее поставки

„ на нефтепромыслы (макисальная концентрация поставляемой соляной кислоты 27 ), ее коррозионной активностью и тепловой эффективностью процесса. При высокой начальной пластовой температуре (50 - 60 С) рекомен;дуется использовать 15 -ную кислоту.

Меньшую концентрацию использовать нежелательно ввиду большого содержания балластной воды, которая снижает тепловую эффективность процесса. Скважину задавливают водой и выдерживают до полного реагирования алюминия (магния) с соляной кислотой и кислоро-35 да воздуха с углеводородами нефти.

При необходимости возможно осуществление нескольких циклов описанных операций. Для этого воду в скважине замещают суспензией при открытом эат- 40 рубном пространстве и проводят новый цикл обработки скважины в указанной последовательности.

Поскольку при окислении углеводородов нефти кислородом воздуха обра- 45 эуются органические кислоты, которые могут частично взаимодействовать с карбонатной частью коллектора, то; для улучщения отмыва приэабаййой зоны пласта от асфальгосмолистых сое- 50 динений после выдерживания скважины на реагирование проводят закачку в пласт 0,5 - 2,0 -ного раствора щелочи (едкого натра) в количестве, достаточном для омыления образовавшихся в пласте органических кислот и образования ПАВ, которые при извлечении продукции из скважины будут способствовать лучшему.отмыву призабойной зоны. После обработки призабойной зоны скважину пускают н работу.

В начальный период работы скважины происходит дополнительная очистка призабойной зоны за счет выноса нерастворимых продуктов реакции азотом и углекислым газом.

Лабораторная установка содержит модель 1, теплоизоляцию 2, кислотную емкость 3, бачок 4 с нефтью, сепаратор

5, мерную емкость 6, вентиль 7, манометры 8, газовый счетчик 9, баллон 10 с газом, регулятор 11 давления, нагреватель 12, термопару 13, потенциометр 14. Пример. Обрабатывают пласт с использованием в первом случае суспензии алюминиевой пудры в углеводородной жидкости плотностью (р и=

800 кг/м с концентрацией алюминия

С 10 мас. . Во втором случае вместо алюминия используют магний при той же концентрации. Толщина пласта

h 4 м, пластовая температура Т о йЛ

20 С, общая теплоемкость пласта и насьицающих . его флюидов С

-2380 кДж/м . Давление нагнетания з воздуха P н = 10 ИПа. Необходимо про- . вести термохимическую обработку призабойной зоны пласта в радиусе К 1 м с целью увеличения ее температуры до 150 С. Перед проведением обработки рассчитывают необходимые ко" личества реагентов и порций воздуха.

Удельный расход алюминия (магния) на 1 м продуктивнои толщины пласта рассчитывают по формуле

С cn В. ms ьч l00-K

Ъ где m 0,2 — пористость коллектора;

Я 0,8 - насыщенность приэабойной эоны суспензией;

К,„з 1,2 — коэффициент увеличения объема обрабатываемой зоны.

Удельный объем суспензии равен

И 100

IR

С Сую„

Удельный объем 15Х-ной соляной кислоты для полного реагирования алюминия,(магния) рассчитывают иэ стехиометрических соотношений. . Ф Прирост температуры за счет реакции алюминия (магния) с соляной кислоты составляет

" C f »pК кап

СР-100.K

1574799 где Н вЂ . тепловой эффект реакции.

Температура призабойной эоны пласта составляет

Фактическое время реагирования при .P „= 10, G ИПа составляет

Т1 iм+ dTÓ

Для подъема температуры в призабойной зоне пласта толщиной 1 м до

150 С за счет реакции кислорода с нефтью необходимо закачать удельный объем воздуха (на 1 м толщины пласта)

С (150-Т 1 О К

l f

7 ж

В веэд

121р Н 1 ffCI3 0

Of где (150 — Т,) — необходимый при- .15 рост температуры за счет реакциикислорода воздуха с нефтью, С; н =

-13000 кДж/кг о — тепловой эффект и этой реакции;

К = О 8 — коэффициент испольНсп 0 зования кислорода;

РΠ— плотность воздуха, 3 кг/м

Общий объем воздуха, необходимый для. закачки, равен

V воз„ V 80э„.h, IQ

Из этого объема на долю буферной порции воздуха на 1 м продуктивной толщины приходится л 1 Ря

"К шSt Р ь о. 35 где S - насьпценность призабойной зог ны воздухом; рр - 0,1 МПа — атмосферное давление.

Время реагирования закачанной пор- 4Q о ции воздуха с нефтью от Т, до 150 С определяют из решения уравнения теплового баланса (без учета теплопотерь) т

45, j (erg(E/RT)gdT

f Q (S„ЄH ",," ) /С Р

167462 с (46,5 ч), где Е = 69000 кДж-моль9

А-Р = 1279 кг О /кг"с — кинетиЬ

Оф 2 ческие константы конкретной пластовой нефти (определяются экспериментально), Время рассчитано для условий экспер ентаэ ..рй РО Г 0,039 Ипа.

t

o,g (РнС й,/P,> где С о = 0,12 — средняя концентрация . кислорода в зоне реагирования. Нефтенасыщенность S< принята равной 0,5.

Средний темп закачки воздуха

V взя — V гФ

Я

Во3А

Время выдерживания скважины на реагирование в целях повышения безопасности и обработки прйнимают

Г д „„7j 0 3 t ф с кт

В табл. 1 приведены результаты рас» чета технологических параметров процесса термохимической обработки пласта и коли;еств реагентов при испол зовании в технологии обработки алюминия или магния.

Прж ципиального различия в параметрах обработки скважин с использован:ем магния и алюминия нет. При проведении обработки с магнием уменьL. àåòoÿ необходимый объем соляной кислоты, а скорость реагирования магния с соляной кислотой выше, чем алюминия. Поэтому при использовании магния темп нарастания температуры выше„ а доля потери тепла в реальных успо- . виях эа счет уменьшения времепи реакции меньше . В результате н."грев пласта в реальных условиях будет примерно таким же, как и при использовании алюминия. ,Способ испытывают на модели пласта.

Б нефтеводонасыщенную модель вводят суспензию алюминиевой пудры и нагревают до пластовой температуры, которую контролируют термопарами, установленными снаружи и внутри модели. Модель соединяют с емкостью, содержащую 27%-ную соляную кислоту, Кислоту в необходимом для.прохождения ее реакции с алюминием, находящимся в модели пласта, количестве подают в модель путем закачки газа (азота— при моделировании способа-прототипа или воздуха — по предлагаемому способу) в кислотную емкость при давлении

0,7 -1,0 MIa.

B табл. 2 приведено количество алюминия и кислоты, необходимое для на, 1574799 грена модели пласта до заданной тем-. пературы.

Начало и окончание реакции контролируют по показаниям внутренней термопары. После прокачки азота или воздуха через модель проводят обратную прокачку нефти при постоянном перепаде давления, измеряя ее расход.

В табл. 3 приведены результаты опытов.

Для определения эффективности термощелочной обработки пласта путем закачки щелочи после окисления нефти кислородом воздуха .проводят эксперименты по определению изменения проницаемости керна на линейной модели пласта. Для этого в первом опыте нефть, находящуюся в модели пласта, окисляют в токе воздуха с расходом 30 л/ч в течение 30 мин до дости- 20 жения температуры пласта 150 ". После этого через модель прокачивают

27.-ный раствор едкого натра, а затем осуществляют обратный поток нефти о при 100 С и при постоянном перепаде давления 0,2 MIa (этап эксплуатации).

В параллельном опыте прокачку щелочи и обратный готок нефти осуществляют э иден".ичных условиях, но без предварительного окисления.

В табл. 4 приведены результаты опыта.

Полученные результаты (табл. 4) доказывают улучшение эффекта отмыва породы после закачки щелочи в модель 35 пористой среды, насьпценной водой и высокосмолистой нефтью, с предварительным ее окислением. Температура в начале обоих опытов одинакова (100 С), и полученная в этот момент продуктив- 40 ность также одинакова, что свидетельствует об идентичности влияния повышенной температуры. Затем, когда температура снижается до пластовой (исчезает эффект от уменьшения вязкос- 45 ти нефти) фильтрация происходит в модели, где были генерированы ПАВ омыпением окисленной нефти щелочью (кривая 15 на фиг. 2) . За счет введения щелочи и ее взаимодействие с окисленной нефтью продуктивность пласта увеличивалась в 1,4 раза по сравнению с известным способом воздействия на пластовую нефть (кривая 16 на фиг.2).

Таким образом, эффект от обработки по предлагаемому способу складывается из двух составляющих: повьппения температуры и очистки от продуктов реакции. За счет более высокого нагрева модели эффект при термохими» ческой обработке в 2,6 pasa выше, чем по прототипу. При окислении нефти кислородом воздуха образуются кислородосодержащие соединения углеводородов, которые являются растворителями и ПАВ, а также углекислый газ, азот и водяной пар.

»б

Это создает дополнительные условия для лучшей очистки пористой среды от нерастворимых продуктов реакции. 3а счет этого увеличивается проницае" мость керна в 5 раз, а продолжительность эффекта - в 2,6 раза по сравнению с прототипом. формула изобретения

1. Способ термохимической обработки приэабойной зоны пласта, включающий последовательную закачку в пласт. суспензии алюминия ипи.магния, раст вора соляной кислоты, выдерживание их в пласте и извлечение продуктов реакции, отличающийся тем, что, с целью повьппения эффективности обработки за счет более полного использования реагентов в зоне реакции, повышения теплового эффекта процесса и уменьшения загрязнения призабойной зоны, до и после закачки соляной кислоты в призабойную зону вводят воздух.

2. Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что перед извлечением продуктов реакции в пласт эакачивают

0,5 — 2,0 Ж-ный раствор щелочи.

1574799

Та блица 1

ОбозначеПараме тры ние

Магний

Алюминий

33,5

Н

М

V„ 0,84

0,40

0,63 лТ 79

Т 99

77

97 брэд 127,5

127

18,3

46,5

t 46,5

"факт 217

6034

3,0

144

Таблица 2

Температура нагрева модели, С

Количество

Количество соляной кислоты алюминия, г модель

27Х-ной кислоты, см

14,3

20,7

28,6

35,0

70,0

0,9

1,3

1,8

2,2

4,4

3,6

5,4

7,3

9,1

18,2

36

48

61

128

Таблица 3

Способ

Показатели

148

175

0,3

0,3

Тепловой эффект реакции с соляной кислотой, кДж/м

Удельный расход на 1 м, кг/м продуктивной толщины /ПТ/

Удельный объем суспензии на 1 м ПТ, м /м

Удельный объем 15Е-ной соляной кислоты на 1мПП,,м /м

Прирост температуры за счет реакции металла с кислотой, С

Температура призабойной зоны, С

Объем воздуха, необходимый для подьема температуры в призабойной зоне

:до 150 С на 1 м ПТ, м®/м

Доля буферной порции воздуха, м /м

Время реагирования закачанной порции воздуха с нефтью для повышения температуры от Х, до 150 С, ч

Фактиче.кое время реагирования при

Рн 10 МПа, ч

Средний расход воздуха нри полном реагировании кислорода, м /ч

Максимальная температура нагрева модели, С

ПродолжИтельность эффекта за счет повышения температуры, мин

Перепад давления, МПА

Степень увеличения проницаемости модели пласта по отношению к прототипу

Количество используемого реагента

Прототип Предлагаемый

1574799 Таблица4

Показатели

100

100

0,2

Начальная температура обратной перекачки, «С

Продолжительность Эффекта за счет температуры, мин

Перепад давления, ИПа

Степень увеличения проницаемости модели

Термохимическая Термохнмическая обработка без обработка с щелочи щелочью

1574799

Фиг.2

Корректор М.Кучерявая

Заказ 1766 Тираж 481 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СЧСР

113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101

Составитель Ю.Журов

Редактор Т.Парфенова Техред Д.Сердюкова

ff 1Г i3 f4 1J

Яр ЯЯ, ЮЖ