Способ изоляции притока пластовых вод

 

Способ изоляции притока пластовых вод используется в нефтедобывающей промышленности, в частности, изоляции притока пластовых вод. Сущность способа: выравнивание фронта приемистости нагнетательных и добывающих скважин за счет изоляции водонасыщенных зон и интервалов пласта, достигаемой закачкой 0,05-2,0%-ной суспензии дисперсного наполнителя в жидкости-носителе и раствора хлорида кальция. В качестве дисперсного носителя используют сульфат кальция, технический углерод или диоксид кремния, а в качестве жидкости носителя 0,1-20%-ный раствор соли многоосновной кислоты и одновалентного катиона, например, сульфат аммония или силикат натрия. Соотношение соли многоосновной кислоты и хлорида кальция выбирают равным 1-(0,5-2,0). Способ реализуют путем последовательной закачки суспензии дисперсного наполнителя в жидкости-носителе и раствора хлорида кальция. 2 з.пр. ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности, к способам изоляции притока пластовых вод с применением дисперсных наполнителей.

Известен способ изоляции притока пластовых вод, включающий закачку в пласт суспензии бентонитовой глины в воде и жидкости-носителя, в качестве которой используют раствор полимера [1] Недостатком способа является низкая эффективность на неоднородных пластах, находящихся на поздних стадиях разработки, обусловленная ограниченной фильтруемостью дисперсного наполнителя и объем пласта и кольматацией перфорированного интервала. Способ не применим на пластах с зональной неоднородностью.

Наиболее близким техническим решением, взятым за прототип, является способ изоляции притока пластовых вод, включающий закачку в пласт 0,05-2%-ной суспензии сажи, талька или каолина и жидкости-носителя, в качестве которой используют водный раствор НПАВ и лигносульфоната. Способ обеспечивает закупорку или снижение проницаемости водопромытых интервалов в прискважинной зоне пласта (ПЗП) [2] Основным недостатком способа является низкая эффективность при использовании на коллекторах с зональной неоднородностью и трещиноватых коллекторах. Это обусловлено малой глубиной проникновения дисперсного наполнителя в объем пласта и, как следствие, невозможностью кольматировать трещины и высокопроницаемые интервалы в объеме пласта. Способ не позволяет ликвидировать или ограничить вертикальные внутрипластовые перетоки нагнетаемой воды в интервале, охваченном воздействием, что связано с неравномерностью распределения дисперсного наполнителя вдоль линии нагнетания.

Сущность предлагаемого технического решения заключается в изоляции притока пластовых вод и выравнивании профиля приемистости нагнетательных и добывающих скважин, достигаемом путем последовательной закачки в пласт 0,05-2% -ной суспензии дисперсного наполнителя, например, сульфата кальция, технического углерода или диоксида кремния, с помощью жидкости-носителя, в качестве которой используют водный 0,1-20% -ный раствор соли многоосновной кислоты (СМК) с одновалентным катионом, таким как сульфат аммония или силикат натрия, и дополнительной закачки раствора хлорида кальция при соотношении реагирующих веществ 1-(0,5-2,0).

Эффективность разработанного способа обусловлена протеканием в пласте следующих процессов. В результате закачки суспензии дисперсный наполнитель с помощью жидкости-носителя проникает в поры и трещины пласта, обеспечивая их закупорку. После этого он перестает фильтроваться, что сопровождается снижением скорости фильтрации закачиваемой суспензии. Жидкость-носитель распространяется вглубь пласта в пропластки и зоны максимальной проницаемости.

Раствор хлорида кальция, закачиваемый после суспензии, частично фильтруется в те же высокопроницаемые водонасыщенные поры и трещины вслед за жидкостью-носителем и реагирует с СМК. Другая часть раствора проникает в переходные менее проницаемые водо-нефтяные интервалы, создавая избыточное давление, что способствует дополнительному вытеснению нефти. Далее в процессе фильтрации раствор хлорида кальция обходит участки пласта, закольматированные дисперсным наполнителем и проникает в зоны, насыщенные жидкостью-носителем. В результате реакции между солью многоосновной кислоты и хлоридом кальция, в соответствии, например с уравнениями 1-3, выпадают осадки, которые закупоривают более мелкие трещины и поры.

(NH₄)₂SO₄ + CaCl₂ CaSO₄ + 2 NH₄Cl (1) Na₂SiO₃ + CaCl₂ CaSiO₃ + 2 NaCl (2) 2Na₃PO₄ + 3CaCl₂ Ca₃(PO₄)₂ + 6NaCl (3) Это создает дополнительное сопротивление нагнетаемой воде и позволяет добиться эффективного перераспределения фильтрационных потоков. Некоторое количество соли многоосновной кислоты проникает в наиболее удаленные зоны пласта, где реагирует с соединениями кальция и магния, содержащимися в минерализованной воде, и закачиваемом хлоридом кальция также с образованием нерастворимых осадков.

Таким образом, в результате кольматации водонасыщенных пор и трещин пласта дисперсным наполнителем и образующимися осадками происходит их отключение из процесса фильтрации и подключение к нему застойных нефтенасыщенных зон и интервалов, что способствует увеличению коэффициента охвата пласта и, в конечном счете, коэффициента нефтеотдачи.

Существенными отличительными признаками предполагаемого изобретения являются: использование в качестве жидкости носителя 0,1-20%-го водного раствора соли многоосновной кислоты с одновалентным катионом. Раствор соли позволяет достаточно эффективно удерживать во взвешенном состоянии частицы дисперсного наполнителя и провести их закачку в пласт. Соль многоосновной кислоты в пласте реагирует с закачиваемым в дальнейшем хлоридом кальция и магния, растворенными в минерализованной воде, с образованием осадков, которые обеспечивают изоляцию водопроводящих каналов не только вблизи ПЗП, но и глубоко в объеме пласта. Указанная концентрация обеспечивает регулирование свойств раствора, в первую очередь, плотности и вязкости и интенсивность осадкообразования в объеме пласта.

Кроме того, после закачки суспензии дисперсного наполнителя в пласт дополнительно закачивают раствор хлорида кальция. Это позволяет провести кольматацию водонасыщенных зон и интервалов пласта, не охваченных воздействием дисперсного наполнителя, за счет образования нерастворимых осадков в результате реакции между солью многоосновной кислоты и хлоридом кальция.

Соотношение реагирующих веществ: соли многоосновной кислоты с одновалентным катионом и хлорида кальция выбирают равным 1 (0,5-2,0). Это позволяет регулировать скорость осадкообразования и глубину проникновения соли многоосновной кислоты в объем пласта. При этом чем меньше соотношение реагирующих веществ, тем быстрее протекает процесс образования осадка. Использование в рамках указанного соотношения избыточного количества хлорида кальция по сравнению с количеством соли многоосновной кислоты обусловлено потребностью в ряде случае максимальной локализации осадка для полной кольматации трещины или интервала при кинжальных прорывах воды.

В качестве соли многоосновной кислоты с одновалентным катионом используют, например, аммония сульфат, натрия сульфат, натрия силикат, натрия фосфат и др. Соединения такого рода при взаимодействии с солями кальция и магния образуют нерастворимые в воде осадки, способные кольматировать или снижать проницаемость водопромытых участков пласта. Кроме того, наличие в жидкости-носителе солей многоосновных кислот позволяет регулировать плотность и вязкость закачиваемой суспензии. В ряде случаев соли могут оказывать специфическое действие на дисперсный наполнитель, породы, слагающие пласт, и пластовые флюиды.

В качестве дисперсного наполнителя берут высокодисперсные природные и синтетические вещества, например, сульфат кальция, оксид кремния, оксид алюминия, технический углерод, бентонитовую глину и другие с дисперсностью 0,001-2,0 мкм².

Указанные наполнители используют в готовом виде, а отдельные могут быть приготовлены непосредственно перед проведением работ, что существенно упрощает технологический цикл по обработке скважины.

Эффективность предлагаемого способа исследовали в лабораторных условиях путем измерения скоростей фильтрации воды через высокопроницаемую модель пласта и прироста коэффициента нефтевытеснения. В опытах использовали выпускаемые промышленностью крупнотоннажные реагенты и дисперсные наполнители: сульфат аммония, сульфат натрия, силикат натрия, фосфат натрия, хлорид кальция, высокодисперсный диоксид кремния (белая сажа), высокодисперсный технический углерод (сажа), высокодисперсный сульфат кальция, бентонитовую глину и др.

Пример 1. Определение эффективности разработанного способа на изоляции притока пластовых вод и увеличение коэффициента нефтевытеснения.

Эффективность разработанного технического решения оценивали по снижению скорости фильтрации воды через высокопроницаемую колонку неоднородной модели пласта и приросту коэффициента нефтевытеснения, которые расчитывали по изменению дебитов жидкости и по дополнительно извлеченной нефти. Дополнительно извлеченную нефть и дебит по жидкости определяли на установке для исследования процессов нефтевытеснения химреагентами и фильтрации в пористых средах, сконструированной на базе стандартной установки типа УИПК. Подготовку модели пласта и жидкостей к экспериментам проводили в соответствии с СТП 0148070-013-91. "Методика проведения лабораторных исследований по вытеснению нефти химреагентами".

Исследования проводили на модели пласта, состоящей из двух пропластков различной проницаемости и представленных колонками длиной 40 и диаметром 3,7 см, наполненных дезинтегрированным керном Самотлорского (пласт АВ_2-3) и Аганского (пласт БВ₈) месторождений с диаметром частиц 0,12-1,0 мм. Проницаемость пропластков варьировалась от 0,56 до 23,8 D при соотношении 3,5-8,1. Колонки последовательно вакуумировали и насыщали минерализованной водой с содержанием солей 18 г/л. Затем низкопроницаемую колонку насыщали нефтью. Далее колонки помещали в установку в вытесняли нефть минерализованной водой до 100%-ной обводненности извлекаемой жидкости. После этого проводили испытание нового метода путем закачки суспензии дисперсного наполнителя в жидкости-носителе объемом 20% V пор при постоянном перемешивании суспензии и раствора хлорида кальция объемом 10% V пор, содержащем расчетное количество соли. Соотношение соли многоосновной кислоты, содержащейся в жидкости-носителе, и хлорида кальция выбирали равным 1-(0,2-3). В соответствии с указанной методикой был испытан способ по прототипу. Результаты испытаний представлены в таблице.

Анализ приведенных в таблице данных показывает, что предлагаемый способ позволяет эффективно изолировать высокопроницаемые (трещиноватые) пропластки и добиваться существенного прироста коэффициента нефтевытеснения из неоднородной модели пласта.

В опытах 1, 7 показаны результаты испытания способа при запредельных значениях концентраций и соотношений реагентов. В опытах 2, 3, 6 указаны предельные значения, при которых использование способа позволяет достичь высокой эффективности.

Полученные результаты показывают, что при использовании предлагаемого способа за счет закупорки трещин и высокопроницаемых пор дисперсным наполнителем и последующего выделения осадка возможна эффективная изоляция водопромытого интервала. При этом скорость фильтрации воды через высокопроницаемый пропласток снижается более, чем в 5 раз (опыт 2) вплоть до практически полного прекращения фильтрации (опыт 6). Уменьшение соотношения СМК/СаСl₂ меньше 1/2 (опыт 7) не приводит к усилению изолирующего эффекта, но способно ухудшить процесс вытеснения нефти. Увеличение концентрации соли больше 20 мас. также нецелесообразно, так как не улучшает результата и, кроме того, трудно достижимо ввиду ограниченной растворимости в воде солей, например, таких, как сульфат натрия и фосфат натрия. В области оптимальных значений концентраций реагентов для той или иной соли достигается не только эффективная изоляция водонасыщенного интервала, но и высокий прирост коэффициента нефтевытеснения.

Предлагаемый способ позволяет эффективно воздействовать на коллекторы различной трещиноватости и проницаемости, что достигается за счет использования наполнителей различной дисперсности, которые способны, кроме того, выступать в качестве центров осадкообразования.

На практике способ реализуют, например, следующим образом. Готовят 10 м³ 15% -ного раствора силиката натрия и суспензируют в нем 1000 кг технического углерода. Полученную суспензию с помощью цементировочного агрегата ЦА-320 дозируют в поток нагнетаемой в пласт воды в соотношении 1:10, что соответствует составу, содержащему 1% наполнителя и 1,5% cоли многоосновной кислоты. После закачки суспензии ее продавливают в пласт 10 м³ воды, а затем закачивают хлорид кальция, дозируя в поток нагнетаемой воды в соотношении 1:20 4 м³ раствора с содержанием соли 32% Далее при обработке нагнетательной скважины продолжают закачку воды, а при обработке добывающей скважины ее останавливают на 24 ч, а затем вызывают приток нефти.

Формула изобретения

1. Способ изоляции притока пластовых вод, включающий закачку в пласт 0,05 2%-ной суспензии дисперсного наполнителя с помощью жидкости-носителя, отличающийся тем, что в качестве жидкости-носителя используют 0,1 20%-ный водный раствор соли многоосновной кислоты с одновалентным катионом, после этого дополнительно закачивают раствор хлорида кальция при соотношении 1 - (0,5 2,0).

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве соли многоосновной кислоты с одновалентным катионом используют аммония сульфат или натрия силикат.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве дисперсного наполнителя используют сульфат кальция, диоксид кремния или технический углерод.

РИСУНКИ

Рисунок 1