Результат интеллектуальной деятельности: Методика оценки влияния химических реагентов на реологические свойства нефти

Изобретение относится к области нефтегазодобывающей промышленности и может быть применено для выбора химических реагентов для использования в технологических процессах нефтедобычи на основе оценки влияния химического состава на реологические свойства нефти, в частности высоковязкой и битуминозной нефти, для снижения эксплуатационных затрат и повышения коэффициента нефтеизвлечения.

В настоящее время опубликовано значительное количество исследований по изучению влияния растворителей на реологические свойства нефти. Однако в них не показано, как оценивать и осуществлять выбор растворителя для использования в технологиях нефтедобычи с наилучшим влиянием на изменение реологических свойств высоковязкой и битуминозной нефти.

Таким образом, задача разработки методики оценки влияния химических реагентов на реологические свойства нефти является актуальной.

Известны исследования влияния растворителей на вязкостно-температурные свойства нефти (И.В. Павлов и др. Влияние растворителей на вязкостно-температурные свойства высоковязкой нефти. Красноярск: Сибирский федеральный ун-т, 2011 Молодежь и наука: Сборник материалов VII Всероссийской научно-технической конференции студентов, копия прилагается). Действие химических реагентов оценивалось по изменению динамической вязкости нефти в интервале температур от 10°С до 50°С.

Так, при температуре 10°С, наиболее приближенной к температуре застывания исходной нефти, вязкость снижается в 3,2; 3,4 и 3,7 раза после внесения химических реагентов. Эти же химические реагенты при 30°С снижают вязкость нефти в 2; 2,4 и 2,5 раза.

Известны исследования добычи сверхвязкой нефти и природного битума с использованием растворителя (М.Р. Якубов, Г.В. Романов и др. Теория и практика скважинных технологий добычи сверхвязких нефтей и природных битумов с использованием растворителей. Актуальные проблемы нефти и газа. 2012. №2 С. 4, копия прилагается). Измерения вязкости смесей битумов с различными растворителями в интервале температур 10-80°С позволили определить основные начальные условия их применения в технологических процессах.

Для снижения вязкости битумов в пластовых условиях до уровня 10-50 сП с использованием растворителей их необходимое количество составляет 10-25% в зависимости от вязкости залегающих флюидов.

Известны исследования регуляторов реологических свойств высокосмолистой нефти (П.С. Фахретдинов и др. Новые регуляторы реологических свойств высокосмолистой нефти. Электронный научный журнал Нефтегазовое дело 2007. №2, копия прилагается). Для исследуемых химических реагентов готовили их 5, 10, 15, 25%-ные растворы в толуоле и вводили в исходную нефть в дозировках от 0,033% масс. до 0,165% масс. В ходе исследований определялась динамическая вязкость исходной нефти и нефти с химическими реагентами при различных скоростях деформации (течения) или, так называемой, скорости сдвига при температуре 5°С.

Так, предлагаемые химические реагенты в дозировках 0,033-0,165% масс. при температуре 5°С, снижают вязкость исходной нефти в 1,3-6,4 раза.

Известны исследования влияния реагента-растворителя на реологические свойства тяжелой высоковязкой нефти Северо-Комсомольского месторождения (В.Т. Литвин и др. Влияния реагента-растворителя «А» на реологические свойства тяжелой высоковязкой нефти Северо-Комсомольского месторождения. Национальный исследовательский Томский политехнический университет, г. Томск. 2012 г. Доклад стр. 743-745, копия прилагается). Для исследования свойств чистой нефти пласта ПК-1 и нефти с химическим реагентом (в концентрации 3%) Северо-Комсомольского месторождения были проведены динамические испытания при температуре от 10°С до 31°С и скорости сдвига в 300 1/с на приборе Rheotest RN 4.1.

При нагреве нефти Северо-Комсомольского месторождения с 5°С до 31°С происходит стабильное снижение вязкости нефти с химическим реагентом от 1329,8 мПа до 222,08 мПа⋅с. Дальнейшее увеличение температуры ведет к плавному уменьшению вязкости более чем в 3 раза.

Общим недостатком всех исследований по изучению влияния растворителей на реологические свойства нефти - это отсутствие системы оценки влияния химических реагентов на изменение значения вязкости нефти.

Прототипом к предлагаемому методу является методика исследования эффективности растворителей асфальтеносмолопарафиновых отложений (Заявка на изобретение №2018107501, кл. Е21В 43/22, дата приоритета 28.09.2018). Данная методика учитывает оценку растворяющей способности состава и структуру отложений, наличие поверхности формирования, а также динамику процесса. Растворитель АСПО рекомендуют к применению в промысловых условиях при выполнении условий по диспергирующей эффективности, изменении эффективности растворителя при взаимодействии с нефтью, степени разделения на фазы при смешении растворителя АСПО с водонефтяной эмульсией и пластовой водой и оценке растворителя.

Недостатком прототипа является ограниченное применение, которое возможно только при оценке растворителей АСПО и невозможность его применения для оценки влияния химических реагентов на реологические свойства высоковязкой и битуминозной нефти.

Цель изобретения - разработка методики оценки влияния химических реагентов на реологические свойства высоковязкой и битуминозной нефти, характеризующейся достоверностью оценки и повышением эффективности применения химических реагентов, для снижения материальных и эксплуатационных затрат и повышения нефтеотдачи.

Методика оценки влияния химических реагентов на реологические свойства нефти содержит отбор проб битуминозной нефти со скважин, подготовку проб битуминозной нефти для исследования, включающая центрифугирование битуминозной нефти для отделения воды, перемешивание рассчитанного объема нефти и химических реагентов, проведение реологических исследований контрольной пробы и пробы с химическим реагентом на вискозиметре.

Новым является то, что оценка эффективности влияния химических реагентов на реологические свойства и выбор наиболее эффективного реагента осуществляется в соответствии с обобщенной оценкой состава химических реагентов и с учетом результатов изменения реологических свойств нефти с исследуемыми химическими реагентами, в зависимости от температуры и градиента скорости, обладающая достаточной точностью и достоверностью оценки.

Эффективность химических реагентов на данный момент проверяется специальными лабораторными испытаниями. Одной из наиболее важных, является задача отслеживания и регулирования реологических свойств пластовых флюидов в ходе проведения закачки химических регентов (оторочки) в битуминозные пласты скважин с дальнейшим продавливанием горячим паром для снижения вязкости и повышения нефтеотдачи.

Порядок проведения лабораторных исследований для оценки влияния химических реагентов на реологические свойства битуминозной нефти:

- отбор проб битуминозной нефти со скважин (пробы отбираются в установленный срок операторами по добыче нефти, далее пробы доставляются из цеха добычи нефти и газа для проведения исследования в лабораторию);

- подготовка проб битуминозной нефти для исследования (обезвоживание на центрифуге UNIVERSAL 320R);

- отбор проб от центрифугированной битуминозной нефти (одна контрольная проба, вторая проба для приготовления раствора с химическим реагентом);

- перемешивание рассчитанного объема нефти и химических реагентов;

- проведение реологических исследований контрольной пробы и пробы с химическим реагентом на ротационном вискозиметре Rheotest RN 4.1.;

- аналогичное исследование проводят с различными химическими составами;

- сравнивают полученные результаты контрольной пробы нефти и нефти с использованием химических реагентов. Выбирают химический реагент, при котором снижение реологических характеристик между контрольной и исследуемыми пробами максимально при различных градиентах скорости и температурных изменениях.

Изобретение относится к оценке влияния химического состава на реологические свойства нефти для снижения эксплуатационных затрат и повышения нефтеотдачи с использованием реологических изменений при различных градиентах скорости и температурных изменениях и может быть использовано в промысловых и научно-исследовательских лабораториях при комплексном анализе высоковязкой и битуминозной нефти.

Пример конкретного выполнения данного способа иллюстрируется следующими графическими материалами:

- на фиг. 1 приведены технические характеристики вискозиметра Rheotest RN 4.1.;

- на фиг. 2 приведены технические характеристики центрифуги UNIVERSAL 320R;

- на фиг. 3 представлена таблица с результатами изменения реологических свойств нефти с исследуемыми химическими реагентами;

- на фиг. 4 представлена таблица с обобщенной оценкой состава химических реагентов.

Перед проведением оценки влияния химических реагентов на реологические характеристики, необходимо обезвоживание проб скважинной битуминозной нефти, для этого пробу нефти в объеме 50 мл обезвоживают центрифугированием на центрифуге UNIVERSAL 320R в течение 30 минут при скорости вращения 4000 об/мин.

Далее производят смешивание обезвоженной нефти с химическим реагентом заданного состава.

На вискозиметре задают следующие параметры исследований: градиент скорости в процессе динамических испытаний плавно увеличивают до значения 300 1/с в течение 600 секунд, исследования проводят при разных температурах, температуру задают в зависимости от условий дальнейшего применения.

Выполняют оценку влияния химических реагентов на реологические свойства нефти.

Оценку эффективности влияния химических реагентов на реологические свойства и выбор наиболее эффективного реагента осуществляют в соответствии с таблицами на фиг. 3 и фиг. 4.

Оценку влияния химических реагентов на реологические свойства осуществляют в зависимости от температуры и градиента скорости.

Из представленных данных следует, что предложенная методика обладает достаточной точностью для определения оценки влияния химических реагентов на реологические свойства высоковязкой и битуминозной нефти. Разработана доступная в осуществлении методика по оценке влияние химических реагентов на реологические свойства высоковязкой и битуминозной нефти.

Техническим результатом данной методики является повышение оценки эффективности применения химических реагентов, что приведет к снижению материальных и эксплуатационных затрат, повышения нефтеотдачи и в конечном итоге повышения экономической эффективности.