Состав для добычи нефти из неоднородного нефтяного пласта

 

Изобретение относится к области нефтедобывающей промышленности, в частности к добыче нефти из неоднородного нефтяного пласта путем закачки в пласт полимерных растворов. Состав для добычи нефти из неоднородного нефтяного пласта, включающий смесь анионного полимера и соли поливалентного катиона и воду, содержит воду с содержанием солей до 280 г/л, а смесь имеет эквивалентное отношение указанного катиона к анионному звену полимера 0,01-1,07 и рН 4-10 при следующем соотношении компонентов, мас.%: анионный полимер 0,001-0,08; соль поливалентного катиона 0,0005-0,002; указанная вода - остальное. Техническим результатом является повышение эффективности разработки неоднородного нефтяного пласта за счет улучшения реологических свойств используемого состава, расширение области применения за счет использования минерализованной воды и упрощение технологии приготовления состава за счет исключения подщелачивания. 2 табл.

Изобретение относится к области нефтедобывающей промышленности, в частности к составам для добычи нефти из неоднородного нефтяного пласта путем закачки в пласт полимерных растворов.

Известен способ добычи нефти из неоднородного нефтяного пласта с помощью водных растворов полимера концентрацией 0,03-0,05% (М.Л. Сургучев. Вторичные и третичные методы увеличения нефтеотдачи пластов. - М.: Недра, 1985, с. 156-165.).

Недостатком способа является сравнительно низкая его эффективность вследствие адсорбции полимера и разрушения его солеными водами.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому составу является способ добычи нефти (А.с. 1645472, Е 21 В 43/22, опубл. БИ 16, 1991 г.) путем закачки в пласт состава на основе водорастворимого анионного полимера и соли поливалентного катиона при следующем соотношении компонентов, мас.%: Водорастворимый анионный полимер - 0,01-5,00 Соль поливалентного катиона - 0,003-0,20 Вода - Остальное Добавка соли поливалентного катиона приводит к сшивке полимера, что значительно улучшает его реологические свойства.

Однако способ предусматривает подкисление раствора полимера до рН 0,5-2,5 перед введением в него соли поливалентного катиона с целью улучшения его фильтрационных свойств. В системе, содержащей водорастворимый полимер анионного типа и соль поливалентного катиона, подкисленной до величины рН менее 2,5, полимер и катион соли не связаны в единый комплекс, т.к. при этом рН сшивка анионного полимера не происходит, поскольку молекулы анионного полимера находятся в неионизированном состоянии. Предполагается, что при движении состава по пласту он будет нейтрализован как щелочными компонентами пласта, так и от разбавления водой, в результате произойдет сшивка полимера.

Однако одновременно с увеличением рН в пласте будет происходить снижение исходных концентраций компонентов. Кроме того, при достижении определенного рН может начаться гидролиз соли поливалентного катиона. Например, сернокислый алюминий подвергается гидролизу уже при величине рН более или равной 4 с образованием гидроокиси алюминия, не растворимой в воде. В таком виде он не сможет участвовать в сшивке полимерных молекул.

Кроме того, будет происходить адсорбция полимерных молекул на породе, слагающей пласт. Все сказанное может привести не только к уменьшению содержания полимера и соли поливалентного катиона в растворе, но и к изменению их соотношения по сравнению с исходным (закачиваемым в пласт) составом.

Таким образом, одновременно с процессом повышения рН раствора будут протекать другие, конкурирующие с ним процессы, препятствующие в ряде случаев образованию сшитой системы.

Основанием для такого утверждения служат результаты, полученные при проведении лабораторных исследований.

Технической задачей предлагаемого решения является повышение эффективности воздействия состава при добыче нефти из неоднородного нефтяного пласта за счет улучшения фильтрационных свойств состава, при уменьшении расхода дорогостоящих компонентов.

Поставленная задача достигается тем, что состав для добычи нефти из неоднородного нефтяного пласта, включающий смесь анионного полимера и соли поливалентного катиона и воду, содержит воду с содержанием солей до 280 г/л, а смесь имеет эквивалентное отношение указанного катиона к анионному звену полимера 0,01-1,07 и рН 4-10, при следующем соотношении компонентов, мас.%: Анионный полимер - 0,001-0,08 Соль поливалентного катиона - 0,0005-0,002 Указанная вода - Остальное Как показывает сопоставление прототипа и предлагаемого составов содержание компонентов, в частности дорогостоящего полимера, в предлагаемом составе в 10 и более раз меньше, чем в прототипе.

Кроме экономического преимущества, такое уменьшение концентраций исходных компонентов дает существенный положительный эффект: в отличие от прототипа предлагаемый состав не требует подкисления до величин рН, равных 0,5-2,5, что увеличивает эффективность воздействия состава за счет упрощения технологии его применения, улучшения фильтрационных свойств состава и его устойчивости к разбавлению водой.

При смешивании водорастворимого анионного полимера и соли поливалентного катиона в указанных (гомеопатических) количествах имеющихся макромолекул полимера недостаточно для образования пространственной структуры, равномерно распределенной по всему объему. Согласно лабораторным исследованиям в таких условиях образуются микрогелевые частицы, которые можно представить в виде капсул, средний размер которых составляет 0,85-0,35 мкм. Внутренняя часть таких частиц содержит воду (до 50% от общей массы таких частиц), а оболочка состоит из полимерных молекул, соединенных друг с другом ("сшитых") поливалентным катионом.

Такие полимерно-гелевые капсулы свободно располагаются в водной фазе и не связаны друг с другом, о чем свидетельствуют низкие величины динамической вязкости этих систем, мало отличающиеся от вязкости полимерных растворов, не содержащих сшиватель. Однако вязкоупругие свойства капсулированных полимерных систем возрастают в некоторых случаях на несколько порядков.

Образующиеся по предлагаемому составу полимерные капсулы способны двигаться вглубь пласта по высокопроницаемой его части на значительные расстояния, накапливаясь постепенно в крупных порах и изолируя их. Проникнуть в мелкие поры или перекрыть их полимерные капсулы не могут из-за большего размера своих частиц и невысокого содержания их в воде. Благодаря этому происходит перераспределение потоков фильтрующегося по пласту нефтевытесняющего агента и улучшение выработки участка нефтяного пласта и как следствие повышение нефтеотдачи.

Предлагаемый состав был испытан в лабораторных условиях. При этом были использованы следующие материалы.

1. В качестве анионного полиакриламида - Alcoflood-935 (Af) и Accotrol-S622 (At): первый из них характеризуется низкой молекулярной массой (М. м. = 6,1 млн.D) и низкой степенью гидролиза (А=6,2 мол.%); второй - высокомолекулярный полиакриламид (М. м.=12,9 млн.D) с высокой степенью гидролиза (А=16,0 мол.%).

2. Сернокислый алюминий (СКА) - А1₂(SO₄)₃18Н₂O марки "чда". Концентрации при приготовлении растворов сернокислого алюминия рассчитывали на исходный продукт.

3. Хлорное железо (ХЖ) - FеС1₃6Н₂О, марки "ч".

4. Вода техническая, минерализацией 0,5 г/л и сточная, минерализацией 100 и 280 г/л.

В качестве параметра фильтрационных свойств состава, характеризующего вязкоупругие свойства полимерных растворов, использовали величины скрин-фактора (Сф), замеряемые на вискозиметре конструкции Гипровостокнефть по стандартной методике (РД-39-0148311-206-85).

В таблице 1 приведены величины динамической вязкости и скрин-фактора предлагаемых составов.

Как видно из приведенных данных, несмотря на низкую динамическую вязкость предлагаемые составы показывают хорошие вязко-упругие свойства (в некоторых случаях составы даже не фильтруются через скрин-вискозиметр).

Далее было изучено, как изменяются свойства предлагаемых и известных составов при разбавлении их водой. Результаты приведены в таблице 2.

Анализ приведенных в таблице 2 данных позволяет сделать вывод о том, что предлагаемый состав выдерживает большое разбавление водой - более чем 250-кратное). Составы же по прототипу, которые обязательно должны разбавляться для нейтрализации кислоты, не выдерживают гораздо меньшего разбавления. Если сравнить два состава - предлагаемый и прототип, то видно, насколько сильно они различаются по своим вязкоупругим свойствам в пользу предлагаемого состава.

Таким образом, проведенные исследования наглядно показывают эффективность воздействия предлагаемого состава и его преимущества в сравнении с прототипом.

Исходя из проведенных исследований, можно рекомендовать следующие концентрации исходных реагентов: по полимеру 0,001-0,08 %, по соли алюминия или железа 0,0005-0,002%.

Выбор концентраций полимера и соли поливалентного металла был обусловлен следующими соображениями. Верхняя его граница - получением относительно однородных, кинетически и агрегативно устойчивых систем при введении в полимерный раствор соли поливалентного металла. Нижняя концентрационная граница - получением эффекта, заключающегося в улучшении технологических свойств водных полимерных систем от ввода сшивателя. При этом, чем больше концентрация полимера, тем больше должна быть концентрация соли алюминия или железа.

В промысловых условиях состав применяют следующим образом.

Участок нефтяного пласта представлен пластами различной проницаемости и разбурен, как минимум, одной нагнетательной и одной добывающей скважинами. Разработка участка ведется путем закачки воды с кустовой насосной станции.

Проводят серию геофизических и гидродинамических исследований, на основе которых определяют концентрацию и объем оторочки состава на основе полимера и соли поливалентного металла. Состав готовят на поверхности: сначала готовят по отдельности раствор полимера в закачиваемой с КНС воде и раствор соли алюминия или железа.

Раствор полимера с добавлением раствора соли насосом высокого давления подают в водовод и на скважину. Раствор соли дозируют в раствор полимера, исходя из стехиометрического соотношения для получения оптимальной концентрации сшитого полимера. После закачки расчетного количества состава в скважину закачивают воду.

Предлагаемый состав был испытан на участке Западно-Лениногорской площади Ромашкинского месторождения с 8-ю нагнетательными скважинами, расположенном в районе КНС-16. Участок представлен пластами "б₁", "б₂" и "в" горизонта Д₁. Добыча велась 22-мя скважинами при среднем дебите нефти 2 т/сут. и с обводненностью продукции 94%. В среднем в каждую нагнетательную скважину было закачано 2000 м³ состава с ПАА и сернокислым алюминием. Использовалась сточная вода минерализацией 90 г/л с рН 5,5.

В процессе закачки происходило постепенное снижение приемистости нагнетательных скважин, что свидетельствует о росте фильтрационного сопротивления пласта. В результате удельная приемистость скважин снизилась в среднем в 2 раза.

Технико-экономическое преимущество предлагаемого состава в сравнении с прототипом заключается в снижении расхода дорогостоящего полимера при одновременном увеличении эффективности воздействия его за счет улучшения вязкоупругих свойств.

Формула изобретения

Состав для добычи нефти из неоднородного нефтяного пласта, включающий смесь анионного полимера и соли поливалентного катиона и воду, отличающийся тем, что он содержит воду с содержанием солей до 280 г/л, а смесь имеет эквивалентное отношение указанного катиона к анионному звену полимера 0,01-1,07 и рН 4-10 при следующем соотношении компонентов, мас. %:
Анионный полимер - 0,001-0,08
Соль поливалентного катиона - 0,0005-0,002
Указанная вода - Остальное

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2