Результат интеллектуальной деятельности: Способ разработки нефтяных коллекторов закачкой воды с изменяющимися свойствами

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может найти применение при разработке неоднородных по проницаемости нефтяных коллекторов закачкой воды с периодическим изменением ее минерализации.

Известен способ разработки нефтяной залежи с низкопроницаемым коллектором, включающий определение давления и расхода закачки, при котором скважина начинает принимать закачку рабочего агента при установленных давлении и расходе через нагнетательные скважины и отбор нефти через добывающие скважины. В известном способе на первом этапе при минимальном расходе закачки рабочего агента 5-50 м³/сут и минимальном начальном давлении 2-4 МПа закачивают в скважину рабочий агент, проводят технологическую выдержку при закрытой скважине и достигнутом в скважине давлении, циклы закачки при минимальном расходе и давлении повторяют до установления стабильных значений падения давления при выдержке, на втором этапе закачивают в скважину рабочий агент при повышенном давлении закачки, при сохранении минимального расхода рабочего агента, проводят технологическую выдержку при закрытой скважине и достигнутом в скважине давлении, циклы закачки при повышенном давлении и минимальном расходе повторяют до установления стабильных значений падения давления при выдержке, на третьем и последующих возможных циклах закачки и технологической выдержки повышение давления закачки при сохранении минимального расхода повторяют до достижения рабочего давления закачки рабочего агента, после чего постепенно повышают расход закачки рабочего агента при сохранении рабочего давления закачки до достижения максимально достижимого расхода порядка 50-100 м³/сут, достигнутый режим закачки рабочего агента используют при разработке нефтяной залежи (патент РФ №2304704, кл. Е21В 43/20, опубл. 20.08.2007).

Известный способ позволяет закачивать воду в низкопроницаемые коллекторы без риска гидроразрыва, однако исследования показывают, что приемистость скважины в процессе закачки снижается, что приводит к низкой эффективности известного способа в процессе разработки коллектора. В результате нефтеотдача остается низкой.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу является способ разработки нефтяной залежи с глиносодержащим коллектором при циклическом заводнении, включающий циклическое снижение и повышение давления в пласте закачкой воды через нагнетательные скважины и отбор нефти через добывающие скважины. Согласно изобретению в пласт через нагнетательные скважины периодически закачивают минерализованную воду в объеме 0,1-5 поровых объемов пласта и пресную воду в объеме 0,1-5 поровых объемов пласта, при этом переход к закачке пресной воды после закачки минерализованной воды осуществляют без постепенного снижения минерализации, состав и концентрацию солей закачиваемой минерализованной воды оставляют на уровне пластовой, а цикл закачки вод различной минерализации многократно повторяют, пресную воду закачивают до момента времени, когда снижение приемистости нагнетательной скважины превысит допустимый технологический уровень - критическое падение пластового давления в областях целевого воздействия, минерализованную воду закачивают до момента времени, когда нагнетательная скважина выйдет на начальный или близкий к начальному режим работы, определяемый расходом нагнетаемой жидкости и давлением на устье (патент РФ №2547868, кл. Е21В 43/20, опубл. 10.04.2015 - прототип).

Недостатком известного способа является то, что он направлен на повышение нефтеотдачи в однородных коллекторах, которые встречаются крайне редко. В неоднородных коллекторах для повышения коэффициента нефтеизвлечения, согласно исследованиям, необходимо постепенное изменение минерализации закачиваемой воды, что позволяет воздействовать на весь диапазон проницаемости коллекторов. Таким образом, применение известного способа характеризуется для таких коллекторов невысокой нефтеотдачей.

В предложенном изобретении решается задача повышения нефтеотдачи неоднородных по проницаемости нефтяных коллекторов.

Задача решается тем, что в способе разработки нефтяных коллекторов закачкой воды с изменяющимися свойствами, включающем разработку коллектора добывающими и нагнетательными скважинами, циклическое повышение и снижение давления закачки рабочего агента в нагнетательных скважинах, применение в качестве рабочих агентов высоко- и низкоминерализованной вод, отбор продукции из добывающих скважин, согласно изобретению выбирают неоднородный участок нефтенасыщенного коллектора, в котором разброс проницаемости составляет не менее чем 30%, а в порах имеются способные к миграции глинистые частицы, при воздействии на которые низкоминерализованной воды проницаемость коллектора снижается не менее чем в 3 раза, низкоминерализованную воду используют с поверхностных водоемов – рек, озер, морей, которую предварительно обеззараживают и фильтруют до размеров твердых взвешенных частиц не более 0,1 от среднего размера пор коллектора с минимальным значением проницаемости на рассматриваемом участке, в качестве высокоминерализованной используют пластовую воду, первоначально в нагнетательную скважину в течение 10-100 суток осуществляют закачку высокоминерализованной воды, затем начинают поэтапное снижение минерализации закачиваемой воды – от высокоминерализованной воды до низкоминерализованной воды, причем последовательность снижения осуществляют добавлением низкоминерализованной воды в высокоминерализованную и, соответственно, замещением последней на каждом последующем этапе на 10-20%, 20-40%, 40-60%, 60-80% и 80-100%, продолжительность каждого этапа составляет 5-20 суток, затем в той же последовательности и с той же продолжительностью этапов замещают низкоминерализованную воду на высокоминерализованную воду, циклы увеличения-уменьшения минерализации закачиваемой воды повторяют многократно, при этом в каждом последующем цикле снижения минерализации повышают давление нагнетания, а в каждом последующем цикле увеличения минерализации закачиваемой воды снижают давление нагнетания.

Сущность изобретения

На нефтеотдачу неоднородных по проницаемости нефтяных коллекторов существенное влияние оказывает эффективность создаваемой системы заводнения, которая должна обеспечивать максимальное нефтевытеснение из всех зон коллектора. Однако существующие технические решения не в полной мере позволяют эффективно разрабатывать указанные коллектора. В предложенном изобретении решается задача повышения нефтеотдачи неоднородных по проницаемости нефтяных коллекторов. Задача решается следующим образом.

Способ реализуют следующим образом.

На нефтяной залежи выбирают неоднородный по проницаемости участок нефтенасыщенного коллектора. Разброс проницаемости участка составляет не менее чем 30%. В порах коллектора имеются способные к миграции глинистые частицы (например, каолинитовые), при воздействии на которые низкоминерализованной воды проницаемость коллектора снижается не менее чем в 3 раза.

В качестве рабочих агентов для закачки в коллектор применяют:

- низкоминерализованную воду, которую берут с поверхностных водоемов – рек, озер, морей, предварительно обеззараживают и фильтруют до размеров твердых взвешенных частиц не более 0,1 от среднего размера пор коллектора с минимальным значением проницаемости на рассматриваемом участке;

- высокоминерализованную воду, в качестве которой используют пластовую воду.

Согласно исследованиям при разбросе проницаемости участка нефтенасыщенного коллектора менее чем 30% эффективность закачки низкоминерализованной воды практически не отличается от закачки высокоминерализованной воды. При снижении проницаемости коллектора менее чем в 3 раза под воздействием низкоминерализованной воды на глинистые частицы эффективность способа также невысока, т.к. прирост нефтеотдачи незначителен. Обеззараживание низкоминерализованной воды позволяет избежать попадания и роста в коллекторе микроорганизмов и, соответственно, негативного воздействия продуктов их жизнедеятельности. Фильтрация низкоминерализованной воды до размеров твердых взвешенных частиц более 0,1 от среднего размера пор коллектора с минимальной проницаемостью, согласно исследованиям, приводит к значительной потере приемистости коллектора, что снижает нефтеотдачу.

Первоначально в нагнетательную скважину в течение 10-100 суток осуществляют закачку высокоминерализованной воды, затем начинают поэтапное снижение минерализации закачиваемой воды – от высокоминерализованной воды до низкоминерализованной воды. Последовательность снижения осуществляют добавлением низкоминерализованной воды в высокоминерализованную и, соответственно, замещением последней на каждом последующем этапе на 10-20%, 20-40%, 40-60%, 60-80% и 80-100%. Продолжительность каждого этапа составляет 5-20 суток. Далее в той же последовательности и с той же продолжительностью этапов замещают низкоминерализованную воду на высокоминерализованную воду.

Циклы увеличения-уменьшения минерализации закачиваемой воды повторяют многократно. При этом в каждом последующем цикле снижения минерализации повышают давление нагнетания, а в каждом последующем цикле увеличения минерализации закачиваемой воды снижают давление нагнетания.

Согласно исследованиям для достижения более высокой нефтеотдачи первоначально в нагнетательную скважину необходимо осуществлять закачку высокоминерализованной воды, т.к. закачка низкоминерализованной воды приводит к снижению проницаемости и, соответственно, некоторой потери передачи давления от нагнетательной к добывающей скважине на начальном этапе. При первоначальной закачке высокоминерализованной воды в течение менее 10 суток для большинства коллекторов «языки» обводнения по высокопроницаемым участкам не успевают образоваться. Поэтому при последующей закачке низкоминерализованной воды отсутствуют объекты для снижения проницаемости, что приводит к снижению нефтеотдачи. При этом в случае первоначальной закачке высокоминерализованной воды в течение более 100 суток для большинства коллекторов «языки» уже достигают добывающих скважин, что увеличивает их обводненность и снижает нефтеотдачу.

Последовательное снижение минерализации закачиваемой воды добавлением низкоминерализованной воды в высокоминерализованную и замещением последней на каждом последующем этапе на 10-20%, 20-40%, 40-60%, 60-80% и 80-100% позволяет, согласно исследованиям, повысить охват пласта. Так, например, при закачке 10-20% снижается проницаемость наиболее высокопроницаемого и, соответственно, промытого участка. При увеличении доли низкоминерализованной воды закачиваемой до 20-40% начинает снижаться проницаемость в менее проницаемом, а соответственно, и менее промытом участке. При этом в высокопроницаемом участке проницаемость также продолжает уменьшаться. В итоге такое последовательное снижение минерализации выравнивает проницаемость коллектора за счет блокировки промытых участков, повышает охват пласта и нефтеотдачу. При продолжительности каждого этапа менее 5 суток, нефтеотдача практически не отличается от нефтеотдачи при непрерывном снижении минерализации закачиваемой воды. Продолжительность каждого этапа более 20 суток не имеет смысла, т.к. при этом дальнейшего снижения проницаемости коллектора не наблюдается.

Разработку ведут до полной экономически рентабельной выработки участка коллектора.

Результатом внедрения данного способа является повышение нефтеотдачи неоднородных по проницаемости нефтяных коллекторов.

Примеры конкретного выполнения способа.

Пример 1. На нефтяной залежи выбирают неоднородный по проницаемости участок нефтенасыщенного коллектора. Глубина залегания кровли коллектора – 1610 м, средняя нефтенасыщенная толщина коллектора – 6 м. Пластовое давление составляет 16 МПа, давление насыщения нефти газом – 4 МПа. Участок представлен пятиточечным элементом (очагом) с четырьмя вертикальными добывающими скважинами и одной вертикальной нагнетательной скважиной в центре очага. Расстояние между скважинами – 300 м. Разброс проницаемости участка составляет 30% - от 1000 мД до 1300 мД. В порах коллектора имеются способные к миграции глинистые каолинитовые частицы, при воздействии на которые низкоминерализованной воды проницаемость коллектора снижается в 3 раза, что определяют лабораторными исследованиями.

В качестве рабочих агентов для закачки в коллектор применяют:

- низкоминерализованную воду, которую берут ближайшего озера, предварительно обеззараживают под ультрафиолетовым стерилизатором “Dulcodes UV” (Германия) и фильтруют мембранным фильтром компании “Porex Corporation” (США) до размеров твердых взвешенных частиц 0,1 от среднего размера пор коллектора с проницаемостью 1000 мД;

- высокоминерализованную воду, в качестве которой используют пластовую воду.

Первоначально в нагнетательную скважину в течение 10 суток осуществляют закачку высокоминерализованной воды, затем начинают поэтапное снижение минерализации закачиваемой воды – от высокоминерализованной воды до низкоминерализованной воды. Последовательность снижения осуществляют добавлением низкоминерализованной воды в высокоминерализованную и, соответственно, замещением последней на каждом последующем этапе на 10%, 20%, 40%, 60% и 80%. Продолжительность каждого этапа составляет 5 суток. Далее через 20 суток после осуществления данных операций, в той же последовательности и с той же продолжительностью этапов замещают низкоминерализованную воду на высокоминерализованную воду.

Циклы увеличения-уменьшения минерализации закачиваемой воды повторяют многократно до полной экономически рентабельной выработки участка коллектора. При этом в каждом последующем цикле снижения минерализации повышают давление нагнетания (давление на забое нагнетательной скважины) от 17 МПа до 25 МПа, а в каждом последующем цикле увеличения минерализации закачиваемой воды снижают давление нагнетания с 25 МПа до 17 МПа.

Пример 2. Выполняют как пример 1. Коллектор имеет несколько иные геолого-физические характеристики. Первоначально в нагнетательную скважину в течение 100 суток осуществляют закачку высокоминерализованной воды, затем начинают поэтапное снижение минерализации закачиваемой воды – от высокоминерализованной воды до низкоминерализованной воды. Последовательность снижения осуществляют добавлением низкоминерализованной воды в высокоминерализованную и, соответственно, замещением последней на каждом последующем этапе на 20%, 40%, 60%, 80% и 100%. Продолжительность каждого этапа составляет 20 суток.

Разработку ведут до полной экономически рентабельной выработки участка коллектора.

В результате разработки, которую ограничили достижением обводненности добывающих скважин до 98%, было добыто 461 тыс.т нефти, коэффициент нефтеизвлечения (КИН) составил 0,480 д.ед. По прототипу при прочих равных условиях было добыто 396 тыс.т нефти, КИН составил 0,412 д.ед. Прирост КИН по предлагаемому способу – 0,068 д.ед.

Предлагаемый способ позволяет повысить коэффициент нефтеизвлечения неоднородных по проницаемости нефтяных коллекторов за счет применения закачки воды с изменением ее минерализации.

Применение предложенного способа позволит решить задачу повышения нефтеотдачи неоднородных по проницаемости нефтяных коллекторов.