Способ регулирования проницаемости неоднородного нефтяного пласта

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, и может быть использовано для повышения нефтеотдачи пластов заводнением Технический результат - создание более эффективного способа заводнения нефтяных пластов и увеличение нефтеотдачи за счет увеличения охвата заводнением и за счет поршневого непосредственного вытеснения нефти самим движущимся гелеобразным раствором. В способе регулирования проницаемости неоднородного нефтяного пласта, включающем закачку в пласт через нагнетательную скважину отхода производства соды - водной суспензии шлама с отстойников Дорра ВСШД - между разделительными оторочками из пресной воды, продавку ВСШД, остановку скважины и пуск в работу, продавку осуществляют оторочкой пресной воды в объеме, равном объему ВСШД, а скважину останавливают на 24 часа. 1 табл.

 

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано для повышения нефтеотдачи пластов заводнением водного раствора шлама с отстойников Дорра. Установка представляет собой шламонакопитель для сбора отхода производства соды, образующегося в процессе подготовки сырого рассола к электролизу при получении электролитической щелочи, хлора и водорода.

Известен состав для разработки обводненной нефтяной залежи, неоднородной по геологическому строению, включающий закачку в пласт через нагнетательные скважины водного раствора хлорида аммония и добычу нефти через добывающие скважины (патент РФ №2115801, МПК Е21В 43/22, 1997).

Недостатком применения данного способа является недостаточное снижение проницаемости неоднородного нефтяного пласта, а также трудоемкость подготовки используемых водных растворов солей, а также высокая стоимость реагентов.

Наиболее близким способом того же назначения к заявленному изобретению по совокупности существенных признаков является способ регулирования проницаемости неоднородного нефтяного пласта (патент РФ №2212529, МПК Е21В 43/22, 1997), включающим закачку в пласт через нагнетательные скважины водной суспензии шлама с последующим закачиванием водного раствора солей металлов и добычу нефти через добывающие скважины, когда в качестве указанной суспензии вещества закачивают водную суспензию шлама с отстойников Дорра (ВСШД) - отхода производства соды между разделительными оторочками из пресной воды, а в качестве водного раствора солей металлов - минерализованную сточную воду.

Недостатком данного способа является то, что при закачке последующей оторочки - минерализованной сточной воды возникает химическая реакция. При взаимодействии каустической соды, сульфата натрия водной суспензии с ионами кальция и магния минерализованной сточной воды образуется слишком твердый осадок сульфата кальция и гидроокиси магния. Гидролизованный полиакриламид способствует флокуляции, укрупнению твердых частиц осадка, частицы снижают проницаемость обводненных каналов пласта. При том полученный осадок излишне осаждается в порах, мешая добывать нефть, которую возможно извлечь при подвижном составе.

Данный способ противодействует основному качеству шлама в исходном состоянии - способности непрерывно фильтроваться в пласте, двигаясь и создавая фактически поршневое вытеснение.

Технический результат предлагаемого изобретения - создание более эффективного способа заводнения нефтяных пластов и увеличения нефтеотдачи за счет увеличения охвата заводнением и за счет поршневого непосредственного вытеснения нефти самим движущимся гелеобразным раствором.

В способе регулирования проницаемости неоднородного нефтяного пласта, включающем закачку в пласт через нагнетательную скважину отхода производства соды - водной суспензии шлама с отстойников Дорра ВСШД - между разделительными оторочками из пресной воды, продавку ВСШД, остановку скважины и пуск в работу, продавку осуществляют оторочкой пресной воды в объеме, равном объему ВСШД, а скважину останавливают на 24 часа.

Сущность предлагаемого состава заключается в последовательном простом закачивании в обводненный нефтяной пласт через нагнетательную скважину водной суспензии шлама с отстойников Дорра - отхода производства соды, между разделительными оторочками из пресной воды, без последующей закачки пластовой воды. При этом появляется абсолютно новый дополнительный механизм - поршневое вытеснение. Простое применение состава позволяет помимо добычи нефти за счет охвата пласта заводнением значительно увеличить и коэффициент вытеснения перед движущейся оторочкой шлама, что приводит к дополнительной добыче нефти.

Водная суспензия с отстойников Дорра - отход производства соды - образуется в процессе подготовки сырого рассола к электролизу при получении электролитической щелочи, хлора и водорода. Разделение шлама от рассола осуществляется в отстойниках Дорра, куда смесь подается на центральную распределительную тарелку.

Водная суспензия шлама с отстойников Дорра (ВСШД) представляет собой водную дисперсию серого цвета с выпавшей в осадок киселеобразной массой. Размер частиц (10^-4-10^-5 мкм) - значительно меньше размера пор нефтяного пласта (10^-1-10^-2 мкм). Плотность ВСШД - 1,20-1,40 г/см³.

Компонентный состав водной суспезии шлама с отстойников Дорра, г/см³:

Натрий хлористый	0,20-0,30
Кальций углекислый	0,060-0,120
Гидроокись магния	0,005-0,012
Каустическая сода	0,020-0,025
Хлористый аммоний	0,005-0,0001
Сульфат натрия	0,030-0,040
Гидролизованный полиакриламид	0,00001
Примеси и вода	Остальное

По классу опасности относится к 4 классу. При транспортировке не требует дополнительных мер безопасности. Экологически безвреден.

Механизм воздействия водной суспензии шлама с отстойников Дорра на фильтрацию пластовой жидкости заключается в снижении потока вытесняющего агента через высокопроницаемый обводненный коллектор, направление потока в менее обводненный участок и вовлечении в разработку неохваченных заводнением пропластков. Снижение потока вытесняющего агента через обводненный коллектор достигается увеличением уже имеющейся в шламе гелеобразной массы за счет увеличения массы движущегося осадка.

Перераспределение потока вытесняющего агента при вытеснении дополнительно пресной водой способствует снижению обводненности продукции добывающих скважин, увеличению дебита по нефти.

Эффективность способа определялась экспериментально по нижеописанной методике.

Пример 1. Берется стеклянная трубка 90 мм длиной и с внутренним диаметром 0,5 мм. В середине трубки имеется круглое утолщение диаметром 1,5 мм. Трубка наполняется нефтью. В первом случае (при вытеснении раствором 0,5 см шлама на 1 см пресной воды) вытесняется вся нефть. Во втором случае (вытеснение 1 см³ пластовой минерализованной водой +0,5 см³ мелкодисперсного Шлама) из-за химической реакции можно наблюдать значительное количество осадка в утолщении, перемешанного с нефтью. Т.к. при взаимодействии каустической соды, сульфата натрия водной суспензии с ионами кальция и магния минерализованной сточной воды образуется осадок сульфата кальция и гидроокиси магния. В третьем и четвертом опытах при вытеснении простой пресной, а затем пластовой минерализованной водой также наблюдается остаточная нефть в утолщении из-за неполного вытеснения.

Пример 2. Для фильтрации взяты образцы, каждый из которых представляет собой сцементированный кварцевый песок диаметром 40 мм и длиной 60 мм. Объем порового пространства составляет 16 см³. Образец помещают в кернодержатель и насыщают пластовой нефтью с плотностью 0.89 г/см³. Опыты проводят при температуре 20°С и с постоянной скоростью фильтрации 0,5 м/сутки. Начальная нефтенасыщенность образца составляет 20%.

Далее через образец фильтруют последовательно 12 мл ВСШД, разделенной двумя пресноводными оторочками по 6 мл, и дополнительно пресной водой в объеме, равном объему водной суспензии шлама. Через другой образец по той же схеме фильтруют до и после шлама две оторочки пластовой минерализованной воды сточной по 6 мл плотностью 1.107 г/см³. Конечная нефтенасыщенность после фильтрации составляет в первом случае - 5%, во втором - 15%. Эффективность применяемого способа характеризует степень снижения нефтенасыщенности образца. По данным видно, что по предлагаемому простому использованию без сточной воды степень снижения нефтенасыщенности составляет 10%, тогда как по известному способу - 5%.

Таким образом, результаты опытов показывают, что по степени снижения неоднородного пласта предлагаемый способ превосходит известный на 12% по нефтеотдаче, на 5% лучше по остаточной нефтенасыщенности вырабатывает пласт.

Для оценки преимуществ предлагаемого способа перед известным приведены примеры осуществления способа в промысловых условиях.

Пример 3. Опытный участок представлен одной нагнетательной и 5 добывающими скважинами. Эксплуатируемый объект - терригенные отложения нижнего карбона (пласт C_VI) Юсуповской площади Арланского нефтяного месторождения. Коллекторские свойства пласта следующие: эффективная толщина пласта - 6,2 м; пористость пласта - 0,21, приемистость нагнетательной скважины - 550 м³/сут. Дебиты добывающих скважин - 2,0-3,4 т/сут. Обводненность добываемой продукции - 85,3 - 97%.

Известный способ осуществляется в следующем порядке. Скважину останавливают. После тщательного перемешивания в мернике цементировочного агрегата в нагнетательную скважину закачивают 8 м³ ВСШД, разделенной двумя пресноводными оторочками по 2 м³ продавливают в пласт 24 м³ пластовой воды. Скважину останавливают на 72 часа и пускают в работу. После воздействия дебиты скважин по нефти выросли до 0,8-2,0 т/сут., то есть на 15,1%. Обводненность скважин снизилась до 85 - 92,3 %, т.е. на 4,5 %. Приемистость нагнетательной скважины снизилась до 480 м³/сут.

В предлагаемом случае разделенную двумя пресноводными оторочками по 2 м³ водную суспензию шлама с отстойников Дорра ВСШД продавливают в пласт 24 м³ пресной водой. Причем объем пресной воды для продавливания равен объему водной суспензии шлама. Скважину останавливают также на 24 часа и пускают в работу. После воздействия дебиты скважин по нефти выросли до 1,6-4,0 т/сут., то есть на 30,2%. Обводненность скважин снизилась до 75-90,3%, т.е. на 8,5%. Приемистость нагнетательной скважины снизилась до 510 м³/сут, т.е. меньше, чем в предыдущем случае из-за вытеснения, близкого к поршневому.

Сопоставительный анализ геолого-промысловых параметров показывает, что степень снижения обводненности по заявляемому способу выше в 1,7 раза, а степень роста дебита по нефти больше в 2 раза по сравнению с известным способом.

Таким образом, результаты анализа параметров эксплуатации добывающих и нагнетательных скважин показывают, что предлагаемый способ эффективнее известного как по водоизолирующей способности, так и по увеличению добычи нефти.

В случае вытеснения шламом на пресной воде (в отличие от вытеснения на пластовой) можно наблюдать, что зависимость добычи нефти и воды от добычи жидкости более близка к линейной.

Одновременно снимались кривые падения давления на нагнетательной скважине. Замерялись значения гидропроводности на расстоянии 12, 34, 60 м от скважины по замеренным кривым. Значения гидропроводности в случае вытеснения просто шламом, взятым с отстойника: через 48 часов - 311 д*см/спз, 298 д*см/спз, 322 д*см/спз; через 5 суток - 301 д*см/спз, 120 д*см/спз, 330 д*см/спз, через месяц - 304 д*см/спз, 294 д*см/спз, 190 д*см/спз. Значения гидропроводности в случае вытеснения раствором на пластовой воде - 321 д*см/спз, 290 д*см/спз, 302 д*см/спз, и затем практически не меняются. Таким образом гидропроводность менятся со временем и с удалением от скважины в случае вытеснения просто шламом, взятым с отстойника, что свидетельствует в этом случае о фильтрации, близкой к поршневой.

Пример 4. Известно, что при поршневом вытеснении обеспечивается наиболее равномерная выработка и, следовательно, максимальное значение конечного коэффициента нефтеотдачи (когда последовательно происходит вытеснение нефти по всем охваченным заводнением пропласткам разрабатываемого пласта). Таким образом, чем ближе вытеснение к поршневому, тем выше охват и соответственно выработка.

При продавке оторочкой пресной воды в объеме, меньшем объема ВСШД, равномерная выработка (поршневое вытеснение) не осуществляется, так как объема шлама недостаточно для заполнения образца по толщине. При продавке оторочкой пресной воды в объеме, большем объема ВСШД, равномерная выработка (поршневое вытеснение) не осуществляется, так как излишний объем шлама забивает образец. При продавке оторочкой высокоминерализованной пластовой воды поршневое вытеснение не осуществляется ни в одном случае (наиболее близкий аналог).

Остаточную нефтеотдачу оценивали по результатам экспериментов по фильтрации через образцы искусственного керна. Образец представляет собой слабосцементированный кварцевый песок диаметром 35 мм, длиной 50 мм, объемом 48 см³. Образец керна насыщали во всех случаях одинаковым объемом (20 см³) нефти плотностью 0,99 г/см³. Через образец керна фильтровали один и тот же объем (40 см³) различных композиций. Определяли остаточную нефтенасыщенность в различнх условиях вытеснения. Чем меньше остаточная нефтенасыщенность и больше объем вытесненной нефти, тем лучше идет процесс вытеснения нефти (таблица).

Продавливаемая композиция	Объем вытесненной нефти
Соотношение пресной воды и ВСШД 1:1	20,1 см3
Соотношение пресной воды и ВСШД 1:1,5	16,8 см3
Соотношение пресной воды и ВСШД 1,5:1	14,4 см3
Соотношение минерализованной воды и ВСШД 1:1	9,5 см3
Соотношение минерализованной воды и ВСШД 1:1,5	8,6 см3
Соотношение минерализованной воды и ВСШД 1,5:1	11,9 см3

Таким образом, только при продавке оторочкой пресной воды в объеме, равном ВСШД, осуществляется прошневое вытеснение и максимальная нефтеотдача.

Выводы. Технико-экономические преимущества предлагаемогосостава:

- высокая эффективность изоляции промытых водонасыщенных зон коллектора за счет большей степени снижения проницаемости неоднородного нефтяного пласта;

- низкая стоимость, экономичность и простота осуществления способа;

- более высокая степень роста дебита скважин и снижения обводненности по сравнению с известным способом из-за появляющегося эффекта вытеснения нефти самой оторочкой.

- позволяет использовать отходы химических производств и тем самым способствует охране окружающей среды.

Способ регулирования проницаемости неоднородного нефтяного пласта, включающий закачку в пласт через нагнетательную скважину отхода производства соды - водной суспензии шлама с отстойников Дорра ВСШД - между разделительными оторочками из пресной воды, продавку ВСШД, остановку скважины и пуск в работу, отличающийся тем, что продавку осуществляют оторочкой пресной воды в объеме, равном объему ВСШД, а скважину останавливают на 24 ч.