Устройство увеличения нефтедобычи и снижения обводненности добываемой продукции

Полезная модель относится к устройствам для увеличения нефтедобычи и снижения обводненности добываемой продукции, в особенности из послойно-неоднородных пластов в разработке нефтяных месторождений. Техническим результатом применения предлагаемого устройства является увеличение нефтедобычи вплоть до полного ее извлечения, уменьшение обводненности нефти с соответствующим уменьшением экологической опасности минерализации пресных вод открытых водоемов, заболоченности почв, образования на них солончаков. Указанный технический результат достигается тем, что включает емкость; первую камеру и вторую камеру равного объема в емкости; заземленную электропроводную диафрагму между первой ив торой камерами; катод в первой камере, анод во второй камере, выполненные таким образом, чтобы на них можно подавать напряжение постоянного тока, создающее напряженность электрического поля величиной 50-200 В/м, причем, катод расположен от диафрагмы в 5-20 раз дальше, чем анод; дозатор для введения в первую камеру поваренной соли, порошка алюмосиликатов; приспособление-смеситель в первой камере для получения активированной дисперсионной смеси (АДС) алюмосиликатов; приспособление-смеситель во второй камере; приспособление для закачки АДС в пласт, выполненный с возможностью продавливания АДС в пласт пресной водой в качестве буфера, пластовой водой в качестве продавки под давлением 50-100 атм в течение 3-5 часов.

Полезная модель относится к устройствам для увеличения нефтедобычи и снижения обводненности добываемой продукции, в особенности из послойно-неоднородных пластов в разработке нефтяных месторождений.

Значительное место среди физико-химических методов повышения нефтеотдачи пласта занимают методы с использованием водоограничительных материалов. На месторождениях РФ для решения проблемы увеличения нефтеотдачи послойно-неоднородных пластов и уменьшения количества откачиваемых попутных вод (обводненности) широкое распространение получило применение устройств, обеспечивающих закачку в нефтяные скважины полимердисперсных систем, представляющих собой глинистые дисперсии с добавками полиакриламида, показавшие высокую эффективность в различных горно-геологических условиях разработки нефтяных месторождений.

Однако резкое увеличение размеров частиц глины при флокуляции, вызванной полиакриламидом, вызывает необратимую кольматацию пор породы пласта с соответствующими необратимыми последствиями: уменьшением пропускной по воде способности в поперечных сечениях пласта.

Наиболее близким по числу совпадающих признаков и максимально достижимому положительному эффекту является устройство для увеличения нефтедобычи и снижения обводненности добываемой продукции, включающее емкость, первую камеру и вторую камеру в емкости; диафрагму между первой и второй камерами; катод первой камере и анод во второй камере; приспособление-смеситель активированной воды с алюмосиликатом - бентонитовой глиной в массовом соотношении с водой 5-25% для получения активированной дисперсной системы (АДС); приспособление для закачки АДС в пласт, продавливания АДС в пласт пресной водой в качестве буфера, пластовой водой в качестве продавки под давлением 50-100 атм в течение 3-5 часов, [см. Чупиков И.З., Макаров Д.Н., Крупин С.В. и др.. Способ увеличения нефтедобычи из пласта и снижения обводненности добываемой продукции методом закачки активированной дисперсной системы (АДС). Технология нефти и газа. Казанский государственный технологический университет, Казань, 1, 2005 г., стр.30-32]. Техническим эффектом применения устройства-прототипа является увеличение добычи нефти в 6 раз, снижение обводненности нефти с 90 до 65%.

Недостатком устройства-прототипа является недостаточное повышение нефтедобычи, т.е. нефтеотдачи пласта, недостаточное по величине снижение обводненности добываемой продукции.

Техническим результатом применения предлагаемого устройства является увеличение нефтедобычи вплоть до полного ее извлечения, уменьшение обводненности нефти с соответствующим уменьшением экологической опасности минерализации пресных вод открытых водоемов, заболоченности почв, образования на них солончаков.

Указанный технический результат достигается тем, что включает емкость; первую камеру и вторую камеру равного объема в емкости; заземленную электропроводную диафрагму между первой ив торой камерами; катод в первой камере, анод во второй камере, выполненные таким образом, чтобы на них можно подавать напряжение постоянного тока, создающее напряженность электрического поля величиной 50-200 В/м, причем, катод расположен от диафрагмы в 5-20 раз дальше, чем анод; дозатор для введения в первую камеру поваренной соли, порошка алюмосиликатов; приспособление-смеситель в первой камере для получения активированной дисперсионной смеси (АДС) алюмосиликатов; приспособление-смеситель во второй камере; приспособление для закачки АДС в пласт, выполненный с возможностью продавливания АДС в пласт пресной водой в качестве буфера, пластовой водой в качестве продавки под давлением 50-100 атм в течение 3-5 часов.

Устройство работает следующим образом:

Дозатором вводят в первую камеру емкости поваренную соль, порошок алюмосиликата, приготавливают дисперсионную смесь воды и алюмосиликата и при непрерывном перемешивании активируют дисперсионную смесь в течение 0,1-0,3 часа при наложении на нее электрического поля напряженностью 50-200 В/м³, получая активированную дисперсионную смесь (АДС), закачивают АДС объемом 5-100 м³ в пласт, затем закачивают в пласт пресную воду в качестве буфера в количестве 1-20 м², закачивают 3-80 м³ пластовой воды в качестве продавки под давлением 60-90 атм в течение 3-5 часов.

Сущность полезной модели поясняется чертежом на фиг.1. Устройство для увеличения нефтедобычи и снижения обводненности добываемой продукции включает емкость 1; первую камеру 2 и вторую камеру 3 равного объема в емкости 1; заземленную электропроводную диафрагму 4 между первой 2 и второй 3 камерами; катод 5 в первой камере 2, анод 6 во второй камере 3, выполненные таким образом, чтобы на них можно подавать напряжение постоянного тока, создающее напряженность электрического поля величиной 50-200 В/м, причем, катод 5 расположен от диафрагмы 4 в 5-20 раз дальше, чем анод 6; дозатор 7 для введения в первую камеру 2 поваренной соли, порошка алюмосиликатов; приспособление-смеситель 8 в первой камере 2; приспособление-смеситель 9 во второй камере 3; приспособление 10 для закачки АДС в пласт, выполненный с возможностью продавливания АДС в пласт пресной водой в качестве буфера, пластовой водой в качестве продавки под давлением 50-100 атм в течение 3-5 часов.

Пример 1. Устройство включает в себя емкость 1 в виде параллелепипеда из пластиката толщиной стенки 0,01 м, размерами 1,1×1,0×1,0 м³; две камеры 2 и 3 объемами по 0,55 м³ в емкости 1; заземленную диафрагму 4 между двумя первой 2 и второй 3 камерами, состоящую из электропроводящего материала - графитовой ткани; катод 5 и анод 6 из графитовой ткани, разнесенные от диафрагмы 4 на различные расстояния, а именно: в первой камере 2, предназначенной для активации дисперсионной смеси воды и одного из алюмосиликатов - бентонитовой глины, катод 5 расположен от диафрагмы на расстоянии 0,9 м, а анод 6 во второй камере 3 расположен от диафрагмы 4 на расстоянии 0,1 м, т.е. катод 5 распложен от диафрагмы 4 на расстоянии, в 9 раз дальше, чем анод 6, ширина первой камеры равна 0,6 м; дозатор 7 для введения в первую камеру 2 поваренной соли, порошка алюмосиликатов в виде воронки с запорным клапаном; приспособление-смеситель 8, гребешок которого расположен в первой камере 5, в которой смешивают воду и глину, приготавливая их дисперсионную смесь, состоит из электромотора, штока от него, введенного через корпус емкости 1 и корпус первой камеры 5 в ее внутренний объем, соединенный с пластмассовым гребешком; приспособление 9 для прокачки воды во второй зоне, являющееся водяным насосом погружного типа марки «Малышок»; первая камера имеет площадь сечения в плане 0,6×0,9 м², вторая камера 6 окаймляет первую камеру 5; приспособление 10 для закачки АДС 6 в пласт, продавливания АДС в пласт пресной водой в качестве буфера, пластовой водой в качестве продавки под давлением 50-100 атм в течение 3-5 часов, являющегося водяным насосом с запорной арматурой, трубопроводом, подсоединенным к нефтяной скважине.

Приведенное в примере устройство подвозят к скважине, которая находилась в периодической эксплуатации с месячной добычей 2 т, с обводненностью 90%, подвозят к устройству бункеры с водой и порошком глины бентонит, передвижную электростанцию с высоковольтным выпрямителем, загружают в воду первой камеры 5 через дозатор 7 глину бентонит в количестве 10 г/л, включают в работу приспособления 8 и 9 для перемешивания, подают на катод 5 отрицательный потенциал с выпрямителя величиной напряжения 90 В, создающий между катодом 5 и заземленной диафрагмой 4 напряженность электрического поля величиной 100 В/м, такую же по величине напряженность электрического поля создают в пространстве между анодом 6 и диафрагмой 4, подав на анод 6 положительный потенциал с выпрямителя величиной 9 В, активацию дисперсионной смеси воды с глиной проводят в течение 20 минут, закачивают активированную дисперсионную смесь объемом 5 м³ в пласт, затем закачивают в пласт пресную воду в качестве буфера в количестве 1 м³, закачивают 3,5 м³ пластовой воды в качестве продавки под давлением 60 атм в течение 5 часов.

После закачки АДС скважина из периодической эксплуатации перешла в постоянную, месячная добыча на ней возросла с 2 до 100 т, через два месяца обводненность снизилась с 90% до 20%, месячная добыча нефти возросла до 380 т с соответствующим уменьшением экологической опасности минерализации пресных вод открытых водоемов, заболоченности почв, образования на них солончаков. Через 9 месяцев была добыта вся остаточная нефть в количестве 3200 т.

В устройстве-прототипе воду активируют в течение 5 часов при наложении на нее в анионной части диафрагменного электролизера напряжения,, соответствующего величине напряженности поля, равной 100 В/м, вводят в активированную воду порошок глины - бентонита в количестве 10 г/л, получают тем самым дисперсионную смесь. Эту дисперсионную смесь объемом 5 м³ закачивают в скважину с теми же характеристиками нефтеотдачи и обводненности добываемой продукции, что и в приведенном выше примере, затем закачивают в пласт пресную воду в качестве буфера в количестве 1 м³, закачивают 3,5 м³ пластовой воды в качестве продавки под давлением 60 атм в течение 5 часов.

После закачки дисперсионной смеси скважина из периодической эксплуатации перешла в постоянную, месячная добыча на ней возросла с 2 до 40 т, через два месяца обводненность снизилась с 90% до 50%, месячная добыча нефти возросла до 150 т. За последующие 7 месяцев из скважины была добыта остаточная нефть общим объемом 1040 т, что составляет ~30% остаточной нефти. Дальнейшая добыча нефти стала невозможной из-за кольматации (слипания в комочки) глины в открытых порах слоев подземных горизонтов.

В настоящем техническом решении предусмотрена активация не только воды в электролизере, как это предусмотрено в устройстве-прототипе, но и частиц алюмосиликата. При этом каждая частица заряжается отрицательными одноименными зарядами, что делает невозможной их кольматацию, они отталкиваются друг от друга, поэтому такая АДС становится идеальной для заполнения пустующих слоев - пластов подземных горизонтов и выдавливания остаточной нефти. Время обработки АДС по предлагаемому способу уменьшается в 12 раз, нефтедобыча возрастает в 2,5 раза, во столько же раз уменьшается обводненность сырой нефти с соответствующим уменьшением экологической опасности минерализации пресных вод открытых водоемов, заболоченности почв, образования на них солончаков. Предложенное устройство позволяет добывать практически всю остаточную нефть из скважины.

Пример 2. Приведенное в примере 1 устройство подвозят к скважине, которая находилась в периодической эксплуатации с месячной добычей 10 т с обводненностью 91%, далее к скважине подвозят те же грузы, что и в первом случае, заменяя порошок глины на другой алюмосиликат - природный цеолит Юшанского месторождения Майнского района Ульяновской области. Приготавливают в катодной части электролизера дисперсионную смесь в составе 10 г/л порошка цеолита в воде, обрабатывают полученную дисперсионную смесь в катионной части электролизера в течение 10 мин при напряженности электрического поля величиной 200 В/м, закачивают АДС объемом 25 м³ в пласт, затем закачивают в пласт пресную воду в качестве буфера в количестве 15 м ³, закачивают 55 м³ пластовой воды в качестве продавки под давлением 90 атм в течение 50 часов.

После закачки АДС скважина из периодической эксплуатации перешла в постоянную, месячная добыча на ней возросла с 10 до 600 т, через два месяца обводненность снизилась с 91% до 20%, месячная добыча нефти возросла до 1700 т с соответствующим уменьшением экологической опасности минерализации пресных вод открытых водоемов, заболоченности почв, образования на них солончаков. За последующие 8 месяцев из скважины была добыта вся остаточная нефть общим объемом 15400 т.

При использовании устройства-прототипа в этом втором примере происходит следующее.

После закачки АДС скважина из периодической эксплуатации перешла в постоянную, месячная добыча на ней возросла с 10 до 250 т, через два месяца обводненность снизилась с 91% до 45%, месячная добыча нефти возросла до 650 т с соответствующим уменьшением экологической опасности минерализации пресных вод открытых водоемов, заболоченности почв, образования на них солончаков. За последующие 7 месяцев из скважины было добыто 5200 т нефти, что составляет ~35% остаточной нефти в данной скважине. Добыча нефти из скважины прекратилась. Оставшаяся в подземных горизонтах нефть в количестве ~ 10000 т оказалась заблокированной глиной, которая забила поры в перемежающихся неоднородных слоях подземных горизонтов.

В предлагаемом устройстве время обработки дисперсионной смеси цеолита с водой по сравнению с использованием устройства-прототипа сократилось в 9 раз, месячная добыча нефти возросла в 2,5 раза, обводненность уменьшилась примерно во столько же раз.

Таким образом, изложенные данные свидетельствуют о выполнении при использовании заявленной полезной модели следующей совокупности условий:

- средство, воплощающее заявленное устройство при его осуществлении, предназначено для использования в нефтедобывающей промышленности, а именно для увеличения нефтедобычи из пласта и снижения обводненности добываемой продукции, в особенности из послойно-неоднородных пластов в разработке нефтяных месторождений;

- для заявленного устройства в том виде, как оно охарактеризовано в независимом пункте изложенной формулы изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью описанных в заявке или известных до даты приоритета средств и методов.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию «промышленная применимость».

Устройство для увеличения нефтедобычи и снижения обводненности добываемой продукции, содержащее емкость, первую камеру, вторую камеру в емкости; диафрагму между первой и второй камерами; катод в первой камере, анод во второй камере; приспособление-смеситель воды с алюмосиликатом, приспособление для закачки АДС в пласт, выполненный с возможностью продавливания АДС в пласт пресной водой в качестве буфера, пластовой водой в качестве продавки под давлением 50-100 атм в течение 3-5 ч, отличающееся тем, что диафрагма между первой и второй камерами электропровода и заземлена; катод и анод выполнены таким образом, чтобы на них можно подавать напряжение постоянного тока, создающее напряженность электрического поля величиной 50-200 В/м, причем катод расположен от диафрагмы в 5-20 раз дальше, чем анод; имеется дозатор в первой камере для введения в нее поваренной соли, порошка алюмосиликатов, приспособление-смеситель во второй камере.