Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ РАЗРАБОТКИ НЕФТЯНОГО ПЛАСТА

Предложение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к способам разработки обводненной залежи, и может найти применение при разработке неоднородных по проницаемости нефтяных пластов.

Известен способ изоляции высокопроницаемых интервалов пласта, применяемый для повышения эффективности изоляции, включающий последовательную закачку в буферах пресной воды, оторочек полимерсиликатного раствора, водного раствора соли поливалентного металла в соотношении 1:1, при этом закачку оторочек растворов осуществляют в равных объемах, 5-200 м³ каждый, для снижения приемистости скважины не более чем на 50% с дополнительной продавкой в объеме не ниже 40% от объема оторочки раствора (патент RU №2186958, МПК E21B 43/22, опубл, 10.08.2002).

Недостатком способа является низкая продолжительность эффекта изоляции и использование не в полном объеме.

Известен способ разработки нефтяного пласта, используемый для повышения нефтеотдачи неоднородных по проницаемости заводненных нефтяных пластов, включающий отбор нефти через добывающие скважины, приготовление и закачку через нагнетательные скважины рабочего агента и суспензию силикат - геля в водном полимерном растворе (патент RU №2185505, МПК E21B 43/22, опубл. 20.07.2002, бюл. №20). Силикат-гель готовят смешиванием жидкого стекла (силиката натрия с модулем более 2,5) и гелеобразующего компонента (неорганические и органические кислоты, щелочные реагенты, моно- и олигосахариды и др.), добиваются перехода жидкого стекла в затвердевшее состояние - силикат-гель, затем его дробят до размера частиц от 5 мм до нескольких микрон. Силикат-гель используют в количестве 0,1-70%, а полимер используют в количестве 0,01-2,0%. Силикат-гель и его суспензию готовят в полном объеме в наземных условиях с последующей закачкой в пласт, а не в порах пласта, где регулировать концентрацию водородных ионов (pH), а следовательно, и получение геля проблематично. С целью повышения качества изоляционных свойств закачку суспензии силикат-геля в водном растворе полимера начинают с минимальных концентраций силикат-геля при минимальных давлениях закачки с постепенным увеличением концентрации силикат-геля и давления закачки, превышающего устьевое давление нагнетания рабочего агента на 0,5-3,0 МПа, после чего давление поддерживают постоянным при снижении концентрации в суспензии.

Недостатком способа является большая зависимость фильтрационных свойств закачиваемой суспензии от флоккулирующей способности полимера, способствующая укрупнению частиц силикат-геля и затрудняющая закачку в пласт.

Известен способ разработки нефтяного пласта, используемый для повышения эффективности способа за счет улучшения нефтевытесняющих и нефтеотмывающих свойств водного раствора полимера и поверхностно-активного вещества, включающий закачку в пласт оторочки водной дисперсии сульфацелла СЦ через нагнетательную скважину и добычу нефти через добывающую скважину, указанная дисперсия дополнительно содержит неионогенное поверхностное активное вещество (НПАВ) АФ9-12, причем перед закачкой указанной оторочки закачивают предоторочку пресной или минерализованной воды с общей минерализацией до 290 г/л в размере 10% от объема указанной оторочки (патент RU №2244812, МПК E21B 43/22, опубл. 20.01.2005).

Недостатком является недостаточная эффективность способа из-за низкого коэффициента охвата пластов вытеснением, так как поверхностно-активное вещество (ПАВ) закачивается совместно с полимером, а следовательно, и уходит в высокопроницаемые обводненные зоны, не выполняя своего предназначения.

Наиболее близким по технической сущности является способ регулирования профиля приемистости нагнетательных скважин, включающий приготовление силикатного геля, дозирование его в закачиваемую воду от водовода и закачку в пласт полученной суспензии силикатного геля (патент RU №2321733, МПК E21B 43/22, опубл. 10.04.2008, бюл. №10). Приготовление силикатного геля осуществляют путем одновременной подачи струя в струю разбавленных растворов соляной кислоты и силиката натрия в снабженный частотным преобразователем шнековый транспортер в малообъемном совмещении при соотношении указанных растворов от 1:1 до 1:2, соотношение растворов регулируют изменением показателя частотного преобразователя в зависимости от их концентрации, выбор концентрации разбавленных растворов и их соотношение осуществляют с учетом условия мгновенного гелеобразования при смешении, затем силикатный гель в указанном транспортере разбивают на частицы размером от 0,01 до 0,5 мм, дозирование геля в воду осуществляют до концентрации 0,05-75 мас.%. Закачку осуществляют в зависимости от приемистости скважины начиная с минимальной концентрации суспензии при минимальном давлении закачки с постепенным увеличением концентрации до достижения допустимого давления на эксплуатационную колонну при последующем поддержании его постоянным за счет снижения концентрации суспензии.

Недостатком способа является низкая эффективность из-за недостаточного вовлечения в разработку ранее не охваченных воздействием низкопроницаемых нефтенасыщенных зон пласта. В результате охват пластов вытеснением незначителен.

Технической задачей является повышение эффективности вытеснения за счет вовлечения в разработку ранее не охваченных воздействием низкопроницаемых нефтенасыщенных зон пласта.

Поставленная задача решается способом разработки нефтяного пласта, включающим определение приемистости нагнетательной скважины, приготовление и закачку через нагнетательную скважину суспензии силикатного геля и отбор нефти через добывающие скважины.

Новым является то, что в нагнетательную скважину дополнительно закачивают поверхностно-активное вещество - ПАВ, или полимер, или смесь ПАВ с полимером, причем закачку ведут чередующимися оторочками суспензии силикатного геля при концентрации 0,01-15 мас.% и ПАВ, или полимера, или смеси ПАВ с полимером, оторочку суспензии силикатного геля закачивают в объемном отношении к оторочке ПАВ, или, полимера или смеси ПАВ с полимером от (1÷5) до (5÷1) начиная с максимальной концентрации оторочек при минимальном давлении закачки с постепенным уменьшением концентрации до достижения допустимого давления на эксплуатационную колонну или продуктивные пласты, корректируют концентрации оторочек в зависимости от изменения давления закачки.

Также новым является то, что в качестве ПАВ используют водорастворимое или масло-водорастворимое ПАВ или комплексное ПАВ с концентрацией 0,01-0,2 мас.%.

Также новым является то, что в качестве полимера используют полимеры акрилового ряда или эфиров целлюлозы, с концентрацией 0,01-0,5 мас.%.

Также новым является то, что в качестве смеси ПАВ с полимером используют смесь водорастворимого или масло-водорастворимого ПАВ или комплексного ПАВ и полимера акрилового ряда или эфира целлюлозы при следующем соотношении компонентов, мас.%: ПАВ 0,01-0,2; полимер 0,01-0,5; вода - остальное.

Способ осуществляют в следующей последовательности.

Выбирают участок нагнетательной скважины и проводят анализ его разработки. Проводят комплекс гидродинамических и геофизических исследований. Определяют оставшиеся запасы нефти по участку нагнетательной скважины с корректировкой по горизонтам и пластам. Определяют приемистость нагнетательной скважины, допустимое давление на эксплуатационную колонну или продуктивные пласты. Определяют добывающие скважины, гидродинамически связанные с нагнетательной скважиной. На основе анализа геолого-технологических показателей (проницаемости коллектора, толщины нефтенасыщенного продуктивного пласта, пористости, дебита по нефти и жидкости по участку, обводненности добываемой продукции), приемистости нагнетательной скважины рассчитывают предварительные объемы закачки оторочек суспензии силикатного геля и ПАВ или полимера или смеси ПАВ с полимером и определяют режим закачки оторочек. Суспензию силикатного геля готовят непосредственно перед закачкой в нагнетательную скважину. Раствор силиката натрия товарной формы плотностью 1,36 г/см³ разбавляют пресной водой в объемном соотношении 1:3 и перемешивают насосом в течение одного часа. Концентрация (массовая доля) силиката натрия в разбавленном растворе составляет 25% (в расчете на товарную форму), плотность 1,09-1,11 г/см³. Раствор соляной кислоты плотностью 1,12 г/см³ разбавляют пресной водой в объемном соотношении 1:7 и перемешивают в течение одного часа. Концентрация (массовая доля) соляной кислоты в разбавленном растворе составляет 1,015-1,02 г/см³. Разбавленные растворы силиката натрия и соляной кислоты в объемном соотношении 1:1 путем подачи струя в струю подают в шнековый транспортер с помощью дозировочных насосов, в котором происходит образование силикатного геля. Затем силикатный гель и закачиваемую воду с плотностью от 1,00 до 1,20 г/см³ от водовода подают в струйный насос, происходит диспергирование силикатного геля с размером частиц от 0,001 до 1,0 мм. Получают суспензию силикатного геля и закачивают в скважину. Дозируют содержание силикатного геля в суспензии от 0,01 до 15 мас.% в зависимости от приемистости скважины (с увеличением приемистости скважины содержание силикатного геля в суспензии увеличивается). При уменьшении содержания силикатного геля в суспензии менее 0,01 мас.% эффективность блокирования в высокопроницаемых зонах пласта будет недостаточной, а при увеличении содержания силикатного геля в суспензии более 15 мас.% использование силикатного геля в суспензии нецелесообразно с технологической и экономической точек зрения.

Для приготовления силикатного геля используют:

- силикат натрия (стекло натриевое жидкое) по ГОСТ 13078-81 плотностью 1,36-1,45 г/см³; ингибированную соляную кислоту с массовой долей хлористого водорода 22-24%, выпускаемую по ТУ 2458-017-12966038-2002, плотностью 1,108-1,12 г/см³.

В качестве поверхностно-активного вещества (ПАВ) используют водорастворимое и масло-водорастворимое ПАВ, например: оксиэтилированный алкилфенол на основе тримеров пропилена АФ₉-6, АФ₉-9, АФ₉-10, АФ₉-12, выпускаемых АО "Нижнекамск-нефтехим" по ТУ 2483-077-05766801-98, Atren SA, комплексные ПАВ и др. ПАВ закачивают в виде водного раствора с концентрацией 0,01-0,2 мас.%. Применение ПАВ с концентрацией ниже 0,01 мас.% при осуществлении способа не дает положительного эффекта, а более 0,2 мас.% использовать нецелесообразно с экономической точки зрения.

В качестве полимера используют полимеры акрилового ряда, эфиры целлюлозы и др.:

- полиакриламид отечественного или импортного производства с молекулярной массой (3-15)·10⁶, например ПАА марки DP9-8177 (ТУ 2458-001-82330939-2008), Al-coflood 955 и др.;

- эфиры целлюлозы, например оксиэтилцеллюлоза (ОЭЦ) марки Сульфацелл по ТУ 2231-013-32957739-01 ЗАО "Полицелл"; гидроксиэтилцеллюлоза марки Natrosol; натрий-карбоксиметилцеллюлоза (КМЦ), например, по ТУ 2231-002-50277563-2000, ТУ 2231-017-32957739-02, ТУ 2231-057-07508003-2002 и др.

Полимер закачивают в виде порошка или водного раствора с концентрацией 0,01-0,5 мас.%. Использование полимера с концентрацией меньше 0,01 мас.% не эффективно, а более 0,5 мас.% удорожает состав для осуществления способа.

В качестве смеси ПАВ с полимером используют смесь водорастворимого или масло-водорастворимого ПАВ или комплексного ПАВ и полимера акрилового ряда или эфира целлюлозы при следующем соотношении компонентов, мас.%: ПАВ 0,01-0,2; полимер 0,01-0,5; вода - остальное.

Смесь ПАВ с полимером готовят следующим образом. В 99,98-99,3 мас.% воды с плотностью от 1,00 до 1,20 г/см³ добавляют 0,01-0,2 мас.% ПАВ и 0,01-0,5 мас.% полимера и перемешивают на магнитной мешалке до однородной массы.

Для ограничения фильтрации в высокопроницаемых промытых зонах в нагнетательную скважину при минимальном давлении закачивают оторочку суспензии силикатного геля начиная с максимальной концентрации до увеличения давления закачки не менее чем на 5%. Затем закачивают оторочку ПАВ, или полимера, или смесь ПАВ с полимером начиная с максимальной концентрации до увеличения давления закачки или его стабилизации с постепенным уменьшением концентрации и далее повторяют закачку чередующихся оторочек суспензии силикатного геля и ПАВ, или полимера, или смеси ПАВ с полимером и так несколько оторочек до достижения допустимого давления на эксплуатационную колонну или продуктивные пласты. Определяют давление закачки оторочек. Корректируют концентрации оторочек в зависимости от изменения давления закачки.

Объемное отношение оторочки суспензии силикатного геля к оторочке ПАВ или полимера или смеси ПАВ с полимером составляет от (1÷5) до (5÷1). Выбор оторочки зависит от приемистости скважины. При низких значениях приемистости скважины после оторочки суспензии силикатного геля закачивают оторочку ПАВ, при средних значениях приемистости скважины - оторочку полимера, при высоких значениях приемистости скважины - оторочку смеси ПАВ с полимером.

Пример конкретного выполнения.

При разработке нефтяного пласта, представленного терригенным или карбонатным коллектором, выполняют геофизические и гидродинамические исследования, выделяют участок нагнетательной скважины, гидродинамически связанный с добывающими скважинами, определяют приемистость нагнетательной скважины, допустимое давление на эксплуатационную колонну или пласты. Определяют объемы оторочек суспензии силикатного геля и ПАВ, или полимера, или смеси ПАВ с полимером в зависимости от приемистости нагнетательной скважины. Суспензию силикатного геля готовят непосредственно перед закачкой в пласт, используя для этой цели установку для приготовления, дозирования и закачивания технологических растворов в скважину (по патенту RU №48202, МПК E21B 43/22, опубл. 27.09.2005, бюл. №27).

Для приготовления силикатного геля используют натриевое жидкое стекло с плотностью 1,36 г/см³, в качестве гелеобразователя - ингибированную соляную кислоту с концентрацией не менее 24% (плотностью 1,12 г/см³). Предварительно из товарной формы реагентов готовят разбавленные пресной водой растворы силиката натрия в объемном соотношении 1:3 и ингибированной соляной кислоты в объемном соотношении 1:7. Затем непрерывно получают силикатный гель из разбавленных растворов силиката натрия и соляной кислоты в объемном соотношении 1:1 путем подачи струя в струю в шнековый транспортер с помощью дозировочных насосов, где силикатный гель разбивают на частицы размером от 0,001 до 1,0 мм. Закачку оторочки суспензии силикатного геля начинают с максимальной концентрации при минимальном давлении. Затем закачивают оторочку ПАВ, или полимера, или смеси ПАВ с полимером до увеличения давления закачки или его стабилизации. Объемное отношение оторочки суспензии силикатного геля к оторочке ПАВ или полимера или смеси ПАВ с полимером составляет от (1÷5) до (5÷1). Далее повторяют закачку оторочки суспензии силикатного геля и ПАВ или полимера или смеси ПАВ с полимером и так несколько оторочек до достижения допустимого давления на эксплуатационную колонну или продуктивные пласты. Определяют давление закачки. Корректируют концентрации оторочек. Результаты технологического процесса закачки оторочек приведены в таблицах 1, 2.

Из таблиц 1, 2 видно, что после закачки чередующихся оторочек суспензии силикатного геля и ПАВ, или полимера, или смеси ПАВ с полимером в нагнетательную скважину происходит увеличение давления закачки от 28 до 64%, в среднем, на 40%, и снижение приемистости нагнетательной скважины от 15 до 48%, в среднем, на 24% (номера участков 1-15, 34-40 таблицы 1, 2). В результате происходит блокирование обводненных высокопроницаемых пропластков и увеличение фильтрационного сопротивления пласта. Это позволяет изменять направления фильтрационных потоков, регулировать профили приемистости и притока и таким образом увеличивать полноту извлечения нефти за счет охвата пласта вытеснением и подключения в работу ранее не задействованных низкопроницаемых нефтенасыщенных зон пласта.

При осуществлении способа с повышенными концентрациями оторочек суспензии силикатного геля и ПАВ, или полимера, или смеси ПАВ с полимером происходит увеличение давления закачки от 29 до 75% и снижение приемистости скважины от 20 до 48% (номера участков 16-22 таблицы 1, 2), что в конечном итоге приводит к увеличению нефтеотдачи пласта.

Увеличение содержания суспензии силикатного геля более 15 мас.% и ПАВ более 0,2 мас.%, или полимера более 0,5 мас.%, или смеси ПАВ (более 0,2 мас.%) с полимером (более 0,5 мас.%) нецелесообразно с экономической и технологической точек зрения: то есть удорожает состав при осуществлении способа.

Использование способа с низкими концентрациями оторочек: суспензии силикатного геля менее 0,01 мас.% и ПАВ менее 0,01 мас.%, или полимера менее 0,01 мас.%, или смеси ПАВ (менее 0,01 мас.%) с полимером (менее 0,01 мас.%) не приводит к увеличению давления закачки и снижению приемистости нагнетательной скважины (номера участков 23-33 таблицы 1, 2). В результате происходит недостаточное блокирование высокопроницаемых зон пласта вследствие невысокой эффективности, связанной с низкой концентрацией суспензии силикатного геля, и тем самым не обеспечивается повышения эффективности вытеснения.

Полученные результаты показывают, что в высокопроницаемых зонах пласта происходит создание блокирующей оторочки и перераспределение фильтрационных потоков в пласте и, как следствие, подключение в работу не охваченных ранее воздействием нефтенасыщенных зон пласта, которое приводит к увеличению охвата пласта вытеснением в 1,2-2,2 раза.

Таким образом, предлагаемый способ разработки нефтяного пласта позволяет увеличить охвата пластов вытеснением за счет вовлечения в разработку ранее не охваченных воздействием низкопроницаемых нефтенасыщенных зон пласта, что в конечном итоге приводит к увеличению нефтеотдачи пластов.