СПОСОБ ОБРАБОТКИ НЕОДНОРОДНЫХ НЕФТЕГАЗОВЫХ ПЛАСТОВ

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности, в частности к способам регулирования охвата пласта заводнением с закачкой потокоотклоняющих реагентов со стороны нагнетательных скважин, а также к водоизоляционным работам в нефтяных и газовых скважинах и ремонтно-изоляционным работам в нагнетательных скважинах.

Сущность способа. При разработке нефтяного или газового месторождения после прорыва воды в добывающие скважины по наиболее проницаемым зонам производится комплексное воздействие на призабойную зону пласта. Перед обработкой по данным геофизических, гидродинамических исследований или изучения кернового материала определяют интервалы по мощности пласта с высокими емкостными и фильтрационными свойствами и интервалы с низкими емкостными и фильтрационными свойствами, а также закольматированные неработающие продуктивные интервалы.

Комплексное воздействие на призабойную зону включает закачку через добывающие или нагнетательные скважины, а также одновременно в добывающие и нагнетательные скважины интенсифицирующего агента для разглинизации и увеличения проницаемости пласта и затем потокоотклоняющих или водоизолирующих реагентов, фильтрующихся в наиболее проницаемые интервалы, а также частично в низкопроницаемые интервалы по мощности пласта. В качестве потокоотклоняющих или водоизолирующих реагентов применяются растворы полимеров, растворы полимеров со структурообразователями, полимердисперсные системы, эмульсионные и эмульсионно-дисперсионные системы, высоковязкие нефти, а также концентраты наполнителей с перечисленными агентами и другие, при воздействии на которые ультразвуковым полем происходит снижение структурно-механических свойств или образование маловязких растворов. После закачки потокоотклоняющих или водоизолирующих реагентов производится ультразвуковая обработка низкопроницаемых и не работающих закольматированных продуктивных интервалов по мощности пласта. Диапазон частот ультразвукового излучения принимают от 10 до 44 и более 44 кГц. В процессе ультразвукового воздействия осуществляют очистку низкопроницаемых интервалов, на которых образовалась пленка или корка из потокоотклоняющего или изолирующего реагента и пластовых кольматантов, препятствующая последующей обработке низкопроницаемых интервалов интенсифицирующим реагентом, а также поступлению в добывающие скважины нефти или газа, а в нагнетательных скважинах вытесняющего агента. Для повышения эффективности разрушения и растворения пленок и корки в интервалах низкопроницаемого или закольматированного пласта, образовавшихся в результате закачки потокоотклоняющего или изолирующего реагентов по п. 2 формулы ультразвуковую обработку проводят в среде активных жидкостей, обладающих растворяющим эффектом по отношению к конкретному потокоотклоняющему или водоизолирующему реагенту. В этом случае происходит не только разрушение и диспергирование осадков и отложений, но и их растворение в активной жидкости. После ультразвуковой обработки по п.3 формулы проводится закачка в пласт кислотных составов или других интенсифицирующих реагентов, обеспечивающих глубокую обработку низкопроницаемых интервалов. Вид интенсифицирующего агента определяется природой веществ, кольматирующих призабойную зону скважин. При кольматации призабойной зоны отложениями асфальтосмолистых веществ и парафина проводится закачка углеводородных растворителей или смеси ПАВ и углеводородных растворителей. При обработке закольматированных карбонатных пластов производится закачка раствора соляной кислоты с ПАВ, а при обработке песчаников проводится глинокислотная обработка. Для освоения и интенсификации работы низкопроницаемых и неработающих интервалов по п.4 формулы проводится выборочная перфорация неработающих или низкопроницаемых продуктивных интервалов.

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности, в частности к способам регулирования охвата пласта вытеснением с закачкой потокоотклоняющих реагентов со стороны нагнетательных скважин, к водоизоляционным работам в нефтяных и газовых скважинах, а также к ремонтно-изоляционным работам в нагнетательных скважинах. Эти способы обработки неоднородных нефтегазоносных пластов направлены на снижение обводненности нефтяных и газовых скважин и повышения нефтегазоотдачи пластов.

Известны способы разработки нефтяных залежей (патент RU 1566820 А1, Е 21 В 43/22, 10.02.1996 и патент RU 2140532 С1, Е 21 В 43/22, 16.04.1999), включающие закачку в пласт оторочек полимердисперсных систем (ПДС). По первому способу между оторочками ПДС закачивают оторочки поверхностно-активного вещества (ПАВ), а по второму способу между оторочками водорастворимого полимера и водной дисперсии твердых частиц закачивают буферную жидкость с рН в пределах 7,2-13,1.

Существенным недостатком данных способов является кольматация дисперсной фазой твердых и полимером частиц низкопроницаемых нефтенасыщенных интервалов пласта. В результате после закачки ПДС на стенках пористого пласта образуется плотная противофильтрационная корка из полимера и твердых частиц, препятствующая фильтрации в пласт вытесняющего агента.

Известен способ разработки нефтяного пласта (патент RU 2148155 C1, E 21 B 43/20, 27.04.2000), включающий закачку через нагнетательные скважины вытесняющего рабочего агента и суспензии полимера, а также отбор нефти через добывающие скважины. Затем через определенный период времени начавшегося уменьшения добычи нефти производят подкачку суспензии полимера с размером частиц от 0,001 до 1,0 мкм, содержащего от 1 до 805 гель фракции. Закачка суспензии полимера, включающего гель фракцию обеспечивает глубокое проникновение состава в пласт и формирование потокоотклоняющего экрана, способного выдерживать большие перепады давления.

Недостатком способа является то, что при закачке полимерной суспензии, в т. ч. с гель фракцией так же, как и в описываемых выше способах происходит снижение проницаемости нефтенасыщенных интервалов из-за образования пленки и гелеобразной структуры полимера в пористой среде низкопроницаемой части пласта.

В качестве прототипа взят способ разработки нефтяной залежи с низкопроницаемым глиносодержащим коллектором (патент RU 2105141 C1, E 21 B 43/22, 20.02.1998), предусматривающий разглинизацию призабойной зоны добывающих и нагнетательных скважин с последующей закачкой в пласт оторочки полимера. Закачка в пласт интенсифицирующего агента для разглинизации призабойной зоны способствует более глубокой, чем по первым двум способам закачке в пласт полимера. Однако, как и предыдущие способы, он не устраняет кольматацию потокоотклоняющим или водоизолирующим составом низкопроницаемых интервалов пласта.

Недостатком способа является то, что после закачки в пласт потокоотклоняющих составов на стенках скважины и открытого забоя, а также в перфорационных каналах и поровой части низкопроницаемых интервалов пласта образуется пленка, корка или концентрат из потокоотклоняющего или водоизолирующего реагента. В результате происходит снижение проницаемости для нефти или газа в добывающих скважинах или для вытесняющего агента в нагнетательных скважинах.

Таким образом общим недостатком данных способов является отсутствие технологических операций по восстановлению и увеличению проницаемости низкопроницаемых интервалов пласта после закачки оторочки полимера.

Так при закачке раствора полиакриламида 0,3-0,5%-ной концентрации со структурообразователем ацетатом хрома градиент давления сдвига в пористой среде проницаемостью менее 0,2 мкм² составляет от 3 до 15 МПа/м и более.

Цель изобретения - повышение эффективности обработки и нефтеотдачи пласта путем восстановления и увеличения проницаемости низкопроницаемых интервалов, закольматированных потокоотклоняющими и водоизолирующими реагентами, а также пластовыми и скважинными кольматантами.

Поставленная цель достигается тем, что перед обработкой определяют, по данным геофизических и гидродинамических исследований или изучения кернового материала, интервалы по мощности пласта с высокими емкостными и фильтрационными свойствами и интервалы с низкими емкостными и фильтрационными свойствами, а также неработающие закольматированные пропластки. В скважинах с низкой приемистостью менее 150 м³/сут при давлении до 8 МПа проводят закачку интенсифицирующего агента для разглинизации и увеличения проницаемости пласта. Затем проводят закачку в пласт потокоотклоняющих или водоизолирующих реагентов, а после этого выполняют ультразвуковую обработку низкопроницаемых или закольматированных интервалов. Частота ультразвукового воздействия низкопроницаемых интервалов пласта составляет от 16 до 44 кГц и более. Выбор частоты воздействия определяется типом потокоотклоняющего агента и пластовых кольматантов и реакцией воздействия ультразвукового поля различной частоты. После ультразвуковой обработки и восстановления проницаемости низкопроницаемых и закольматированных интервалов проводят обработку призабойной зоны интенсифицирующим реагентом.

Для повышения эффективности разрушения образовавшейся после закачки потокоотклоняющих или водоизолирующих реагентов пленки или корки на поверхности низкопроницаемых интервалов и в пористой среде ультразвуковое воздействие по п. 2 формулы изобретения проводят в среде активных жидкостей, обладающих растворяющим эффектом по отношению к конкретному потокоотклоняющему или водоизолирующему реагенту. Такая обработка в среде активной жидкости приводит не только к разрушению и диспергированию осадков и отложений, но и к их растворению в активной жидкости.

Для интенсификации притока или приемистости пласта по п.3 формулы после ультразвуковой обработки проводится закачка в пласт интенсифицирующих реагентов. Вид интенсифицирующего реагента определяется минералогическим составом пласта-коллектора, а также природой веществ, кольматирующих призабойную зону добывающих или нагнетательных скважин. При обработке карбонатных пластов применяют растворы соляной кислоты с ПАВ, а при обработке песчаников производится глинокислотная обработка. В случае кольматации пласта отложениями смол, парафинов и асфальтенов производится закачка в пласт углеводородных растворителей с ПАВ и (или) кислотой. Например, в качестве таких интенсифицирующих составов применяют реагент РДН-0 (реагент для добычи нефти ТУ 2458-003-48680808-ОП-98) и реагент КПАС (кислотный поверхностно-активный состав).

Для освоения и интенсификации работы низкопроницаемых и неработающих интервалов по п.4 формулы производится выборочная перфорация неработающих или низкопроницаемых продуктивных интервалов пласта.

Способ обработки неоднородных нефтегазовых пластов, включает добычу из скважин нефти или газа, а после появления воды в продукции закачку через добывающие или нагнетательные скважины интенсифицирующего агента для разглинизации и увеличения проницаемости пласта и затем потокоотклоняющих или водоизолирующих реагентов, образующих экран-барьер на пути наступления воды по высокопроницаемым зонам пласта.

Основными отличительными признаками предлагаемого способа являются следующие:
1. Определение емкостной и фильтрационной неоднородности по толщине пласта, а именно высокопроницаемых интервалов и интервалов с низкими емкостными и фильтрационными свойствами. При этом по данным геофизических и гидродинамических исследований определяют интервалы с низкой и высокой пористостью и проницаемостью, а также неработающие закольматированные интервалы.

2. Установление оптимальных параметров ультразвукового воздействия на призабойную зону на основе предварительных лабораторных испытаний по воздействию ультразвукового поля различной частоты и мощности на различные потокоотклоняющие и водоизолирующие реагенты.

3. Определение приемистости скважины. В случае низкой приемистости менее 150 м³/сут при давлении до 8 МПа проводится закачка в пласт раствора соляной или смеси соляной и фтористоводородной кислот для увеличения проницаемости и обеспечения закачки в пласт потокоотклоняющего или водоизолирующего состава.

4. Проведение закачки в пласт потокоотклоняющих или водоизолирующих реагентов.

5. Спуск в скважину ультразвукового излучателя и обработка ультразвуком низкопроницаемых и неработающих закольматированных продуктивных интервалов пласта.

6. Для повышения эффективности растворения пленок и корки, образованных при движении в скважине и фильтрации в пористую часть пласта потокоотклоняющих, водоизолирующих реагентов перед ультразвуковой обработкой по п. 2 формулы в скважину против интервала продуктивного пласта нагнетают активную жидкость, обеспечивающую более интенсивное диспергирование и растворение в ультразвуковом поле пленки или корки, образовавшейся после закачки потокоотклоняющих и водоизолирующих реагентов, а также пластовых кольматантов. Выбор типа активной жидкости осуществляется на основании лабораторных исследований по воздействию ультразвукового поля на реагенты и различные кольматанты. В качестве активных жидкостей применяют следующие реагенты.

6.1. Растворы поверхностно-активных веществ. Данные реагенты применяются при закачке в пласт водорастворимых потокоотклоняющих и водоизолирующих реагентов, в т.ч. полимердисперсных составов.

6.2. Углеводородные растворители применяются при проведении работ с потокоотклоняющими и водоизолирующими реагентами на основе эмульсий, высоковязких нефтей и других реагентов на углеводородной основе.

6.3. Комплексные реагенты на основе растворов ПАВ и углеводородных растворителей. Например, в качестве одного из таких реагентов применяют реагент РДН-0 (реагент для добычи нефти ТУ 2458-003-48680808-ОП-98). Данные реагенты применяются при закачке в пласт потокоотклоняющих и водоизолирующих составов, как на водной, так и углеводородной основе.

6.4. Растворы кислот, в т.ч. с ПАВ и углеводородными растворителями применяются в случае сильного снижения проницаемости призабойной зоны пластовыми или скважинными кольматантами (соли, отложения асфальтосмолистых веществ, частицы глины и др.)
6.5. Используются другие типы активных жидкостей, обеспечивающие эффективное растворение в ультразвуковом поле потокоотклоняющих и водоизолирующих реагентов, а также кольматантов различных типов.

7. Проведение по п.3 формулы интенсифицирующей обработки пласта после ультразвуковой обработки низкопроницаемых и неработающих закольматированных интервалов.

8. Проведение по п.4 формулы выборочной перфорации низкопроницаемых и не работающих продуктивных интервалов.

Эффективность разработанного способа доказывается экспериментальными и теоретическими исследованиями.

При проведении лабораторных исследований по воздействию ультразвуком на различные потокоотклоняющие и водоизолирующие реагенты применялся лабораторный ультразвуковой генератор с излучателем диспергатором УЗДН-2Т. Генерируемая частота 22 и 44 кГц, номинальная выходная мощность 400 Вт (максимальная - более 1000 Вт). Установка работает при частоте электрического тока 50 Гц и напряжении 220 В.

На основании проведенных лабораторных исследований установлено, что ультразвуковая обработка вызывает изменения в процесс структурообразования полимерных систем, высоковязких нефтей, эмульсий и других составов, применяемых в качестве потокоотклоняющих и водоизолирующих реагентов.

При обработке ультразвуком полимерных растворов происходят следующие изменения физико-химических свойств данных систем.

Ультразвуковое воздействие оказывает существенное влияние на вязкость растворов полимера. В таблице 1 приведены данные по изменению вязкости 0,5%-ных растворов полиакриламидов марки PDA-1004 производства "Nitto Chemical Ind" (Япония), DP9-8177 производства "Ciba" (Великобритания) и АК-642 производства "СФ ГНИИ полимеров" г.Саратов при температуре 25^oС и скоростях сдвига 0,61 и 122,0 с^-1.

Из таблицы видно, что при обработке ультразвуком в течение короткого промежутка времени до 20 минут вязкость растворов ПАА снижается в 5-85 раз при различных скоростях сдвига и после длительной выдержки без ультразвукового воздействия не восстанавливается.

Растворы полимеров, в т.ч. исследуемые растворы ПАА DPA -1004, DP9-8177 и АК-642 применяются также в композиции со сшивателями для проведения водоизоляционных работ и повышения нефтеотдачи пластов. После сшивки данных композиций образуется прочная гелеобразная структура. Лабораторными исследованиями установлено, что после обработки в ультразвуковом поле растворы испытуемых ПАА 0,5%-ной концентрации в композиции со сшивателем ацетатом хрома (концентрация 0,05%), гель не образуется.

В таблице 2 приведены результаты лабораторных исследований.

Из таблицы 2 следует, что при непродолжительной обработке ультразвуком происходит резкое замедление процесса гелеобразования. При обработке ультразвуком в течение 10 мин и более гель не образуется.

Таким образом при обработке ультразвуком возможно как частичное или полное разрушение системы полимер-сшиватель, так и регулирование времени гелеобразования.

Установлено также, что ультразвуковое воздействие носит строго направленное действие в объеме расположения ультразвукового излучателя и по направлению размещения активных элементов излучателя. Так при установке излучателя в испытательную емкость с полимером на заданную глубину при обработке ультразвуковым полем происходят описанные изменения в полимерных системах в тех интервалах по высоте, которые подвергаются воздействию. В выше- и нижележащих слоях не отмечается изменений в процессы структурообразования гелей.

Таким образом полученные результаты позволяют применить ультразвуковое воздействие по принципу направленной обработки на заданные интервалы по глубине скважины или интервала перфорации.

Лабораторными исследованиями по ультразвуковой обработке на сшитые гелеобразные полимерные системы, полученные из описанных полимеров и сшивателя ацетата хрома установлена возможность эффективного разрушения сшитых гелей при поинтервальном воздействии ультразвуковым излучателем.

На чертеже приведена динамика разрушения гелей, полученных из растворов полимеров PDA-1004 и DP9-8177 0,5%-ной концентрации с ацетатом хрома (0,05%). Из чертежа следует, что при обработке ультразвуком в течение 10 минут происходит почти полное разрушение геля на основе DP9-8177 в том интервале по высоте емкости, где был установлен излучатель. Гель разрушается полностью от поверхности излучателя до стенки емкости на расстоянии 120 мм. Затем в течение последующих 60 мин происходило незначительное разрушение геля в ближайших зонах по высоте установки излучателя. Гель, который находился выше и ниже установки излучателя, не разрушился, а его остаточный объем составил 30%. Аналогичная характеристика разрушения геля получена для полимера PDA-1004 (см. чертеж). Данные исследования подтвердили радиальную направленность воздействия ультразвукового поля.

Таким образом, при локальной обработке ультразвуковым полем в заданных интервалах по мощности пласта в интервале перфорации, открытом стволе или колонне возможно не только полное или частичное разрушение полимерных систем (раствор полимера или сшитая гелеобразная полимерная система), но и управление этим процессом с замедлением времени гелеобразования или управляемым снижением вязкости растворов. В интервалах по высоте (или мощности пласта), не подвергнутых направленному ультразвуковому воздействию не происходит изменений и нарушений свойств полимерных систем. Это позволяет применить на практике принцип направленного воздействия ультразвуковым полем на заданные интервалы в скважине.

Заявляемый способ применяется при закачке в пласт различных потокоотклоняющих или водоизолирующих составов.

Высокая эффективность способа, включающего закачку в пласт растворов полимеров, в т.ч. сшитых полимерных систем доказывается проведенными лабораторными исследованиями. Заявляемый способ также имеет высокую эффективность при обработке пласта полимердисперсными системами. Во-первых, как показывают проведенные исследования, ультразвуковое воздействие приводит к снижению вязкости, а также разрушению полимерных пленок в перфорационных каналах и на поверхности пористой среды низкопроницаемых и закольматированных интервалов. Во-вторых, при ультразвуковой обработке происходит разрушение и диспергирование пленки и корки, образованных уплотненными дисперсными частицами ПДС. Как следует из многочисленных лабораторных исследований и промысловой практики (O. Л Кузнецов, С. А. Ефимова. Применение ультразвука в нефтяной промышленности. - М.: Недра, 1983; Б.А. Агранат и др. Ультразвуковая технология. - М.: Металлургия, 1974; В.В. Дрягин и др. Об использовании ультразвукового метода для борьбы с отложениями солей на Самотлорском месторождении / РНТС Нефтепромысловое дело. - М.: ВНИИОЭНЕРГ, 1980, 7, c.28-30) при ультразвуковой обработке происходит интенсивное разрушение глинистой корки, отложений минеральных солей, асфальтосмолистых и парафинистых отложений и других загрязнений с поверхностей породы, металла, цементного камня, а также их разрушение в перфорационных каналах.

Заявляемый способ применим также при закачке в пласт потокоотклоняющих и водоизолирующих составов на основе эмульсионно-дисперсных систем, а также высоковязких высокосмолистых и парафиновых нефтей.

В этих случаях, как и при закачке ПДС, при обработке ультразвуком происходит разрушение, диспергирование и растворение в активной жидкости пленки и корки из дисперсной фазы, образовавшейся при фильтрации потокоотклоняющего состава в пористую среду. Кроме того, обработка ультразвуком приводит к значительному снижению вязкости высокосмолистых нефтей (О.Л. Кузнецов, С.А. Ефимова. Применение ультразвука в нефтяной промышленности. - М.: Недра, 1983).

Таким образом, заявляемый способ имеет высокую эффективность при обработке неоднородных нефтегазоносных и газовых пластов в добывающих и нагнетательных скважинах с закачкой в обводненные и промытые высокопроницаемые интервалы различных потокоотклоняющих и водоизолирующих составов. Очистка в результате ультразвуковой обработки низкопроницаемых и закольматированных интервалов пласта значительно повышает эффективность последующей интенсифицирующей обработки данных интервалов, а также способствует восстановлению проницаемости коллектора для нефти, газа и вытесняющего агента.