СПОСОБ ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ЗАЛЕЖЬ С РАЗНОПРОНИЦАЕМЫМИ ПЛАСТАМИ Российский патент 1995 года по МПК E21B43/22 

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к способам увеличения нефтеотдачи разнопроницаемых пластов нефтяных и газовых месторождений путем закачки загущенной полимерами воды.

Известны способы воздействия на нефтяные пласты с целью увеличения нефтеотдачи путем закачки воды, загущенной полимером [1, 2].

Недостатки известных методов - подверженность растворов полимеров деструкциям и снижение в связи с этим вязкости растворов, невозможность в достаточной мере изолировать промытые предыдущим заводнением более высокопроницаемые пропластки или трещины с проницаемостью более 2 мкм². Охват разнопроницаемого пласта воздействием очень незначителен.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ вытеснения нефти, включающий закачку полимерa и воды [3].

Недостатки данного раствора - недостаточная вязкость, малый охват пласта воздействием, невозможность выравнивания и изменения нефтяных потоков.

Цель изобретения - увеличение нефтеотдачи путем доизвлечения нефти промытых зон и/или перераспределения потоков.

Поставленная цель достигается предварительной перед раствором полидиметилдиаллиламоний хлорида закачкой раствора лигносульфоната и водного буфера. Закачка раствора лигносульфоната, буфер и полидиметилдиаллиламоний хлорида (ПДМДААХ) производится циклически суммарным объемом 20 - 30% объема пор обрабатываемой зоны, при этом содержание ПДМДААХ в воде составляет 1 - 5% (предпочтительные концентрации - 1,5 - 3%) и лигносульфоната (ЛС) от 17 до 30 мас. %.

ПДМДААХ является катионным полиэлектролитом. Выпускается промышленностью в соответствии с ТУ-6-05-231-238-83. Лигносульфонат - технический, марки А, отход целлюлозно-бумажной промышленности ОСТ-13-183-83.

Сопоставительный анализ заявляемого технического решения с прототипом показывает, что заявляемый способ отличается от известного по признакам, изложенным выше. Таким образом, заявляемый способ соответствует критерию изобретения "новизна".

В известных технических решениях не были обнаружены признаки, отличающие заявляемое решение от прототипа. Это позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого способа критерию "существенные отличия".

На фиг. 1 представлен график изменения эффективной вязкости композиции ЛС и ПДМДААХ во времени; на фиг. 2 - зависимость Ф-f(ΔР) при концентрации раствора ЛС 30%; на фиг. 3 - зависимость нефтеотдачи слоисто-неоднородного пласта от относительного объема закачки.

При закачке полимерного раствора в равнопроницаемые пласты он опережающе проникает в пропластки более высокой проницаемости, создавая в них за счет повышенной вязкости и адсорбционных явлений дополнительные сопротивления потоку.

Таким образом происходит выравнивание фронта вытеснения и увеличения охвата пласта воздействием. Однако известно, что величина остаточного фактора сопротивления полимерного раствора снижается с ростом проницаемости. При проницаемости более 2 мкм² остаточный фактор сопротивления практически не реализуется. Вследствие этого применение просто полимерных растворов в разнопроницаемых (трещиновато-поровых) коллекторах является малоэффективным. Поэтому для более эффективного распределения потоков, создания повышенных сопротивлений в уже промытых зонах предлагается последовательно закачивать растворы лигносульфоната и ПДМДААХ. В результате взаимодействия этих двух агентов в пласте образуется пространственный физический гель, обладающий хорошей адгезией. Создание в пористой среде нетекучего геля не предполагает полную закупорку ее. Под действием перепада давления вода прошивает пористую среду, в которой образовался гель, вытесняя небольшую часть его из самых крупных каналов или двигаясь по каналам, в которых гель не образовался. При этом реализуется достаточно высокий фактор сопротивления.

Одним из классических технологических методов определения гелеобразования является метод, основанный на измерении вязкости системы в ротационном приборе цилиндр-цилиндр. В данном случае для оценки времени гелеобразования использовался ротационный вискозиметр типа "Реостат-"". С его помощью определяли кинетику изменения вязкости изучаемых систем во времени (рис. 1). Увеличение вязкости системы во времени при постоянном напряжении сдвига 1,5 с^-1 говорит об образовании геля.

Экспериментальные исследования с целью определения остаточного фактора сопротивления проводились на моделях насыпных пористых сред, представляющих из себя трубки из нержавеющей стали. Длина образцов составляла 55 см, диаметр 3,0 см. Подача агентов осуществлялась с постоянным расходом. В качестве буфера применялась пресная вода.

Как отмечалось выше, остаточный фильтр сопротивления (ФОС) для полимерных растворов при проницаемостях выше 2 мкм² практически становится равным нулю. Причем создание достаточных сопротивлений для высоких проницаемостей, позволяющих выдерживать значительные перепады, является очень сложной задачей. Поэтому в наших экспериментах проницаемость превышала 10 мкм². Таким образом моделировались довольно жесткие условия по проницаемости.

Методика экспериментов заключалась в образовании в модели пласта геля по разным технологиям, а затем осуществлялась закачка воды с оценкой остаточного фактора сопротивлений (ФОС).

Под ФОС понималось Ф = К_н/К_т, где К_н - проницаемость модели пласта по воде до обработки, К_т - проницаемость по воде после обработки одной из технологий (ЛС, буфер, ПДМДААХ).

С целью определения оптимальных концентраций агентов проводились эксперименты, результаты которых представлены в табл. 1.

Из таблицы видно, что технология является наиболее эффективной для концентраций лигносульфоната 17 - 30% и концентраций полимера 1,5 - 5% при более предпочтительных 1,5 - 3,0 мас. %. Концентрации полимера выше 5% становятся экономически невыгодными, менее 1% - технологически мало эффективными. Оптимальными концентрациями лигносульфоната являются 17 - 30%.

В результате взаимодействия катионного полимера и ЛС образуется гель, обладающий выраженными вязкоупругими свойствами, не подчиняющимися закону Ньютона, поэтому при разных градиентах давления получались различные ФОС (фиг. 2). При концентрациях полимера меньше 17% ФОС не зависел от приложенного давления.

Оптимальными объемами закачки (табл. 2) являются 0,2 - 0,3 объема обработанной модельной зоны.

ФОС сравнивается для градиента давления 0,2 МПа.

При взаимодействии ЛС и ПДМДААХ в пласте образуется объемный гель, обладающий способностью как фильтроваться по пласту с возможностью доотмыва остаточной нефти, так и полностью закупоривать высокопроницаемые пропластки. Возможности технологии зависят от величины буферной оторочки (табл. 3).

Наличие буферной оторочки обуславливается следующими обстоятельствами: во-первых, необходимостью промывать ствол скважины от раствора реагента, закачиваемого первым с целью предотвращения образования геля в стволе скважины; во-вторых, буферная оторочка продвигает первый реагент вглубь пласта, что повышает глубину обработки скважин. Из табл. 3 следует, что в зависимости от геолого-технической необходимости наиболее оптимальной является величина размера буферной оторочки в 2-3 раза меньшая, чем величина каждого из агентов, закачанных в один цикл.

С целью увеличения зон смешения для технологий, осуществляемых методом двух растворов (ЛС и ПДМДААХ), к которым относится и предлагаемая, осуществляют циклически, считая за один - закачку лигносульфоната-буфера-ПДМДААХ. С увеличением числа циклов растут и реализуемые факторы остаточных сопротивлений в отрабатываемых зонах (табл. 4).

В экспериментах использовались: раствор ЛС = 30%; ПДМДААХ = 2,5.

Общий объем закачки 0,3 от величины обрабатываемого объема.

Как показали исследования, образующийся гелеобразный экран обладает стойкостью к повышенным температурам (до 100^оС) и с увеличением минерализации вод в буферной оторочке фактор остаточного сопротивления имеет тенденцию к росту (табл. 5 и 6).

В первом опыте буфером являлась пресная вода, во втором - пластовая вода Мишкинского нефтяного месторождения с минерализацией 400 г/л.

Из табл. 5 видно, что с увеличением минерализации буферной жидкости растет и степень закупорки промытого пласта.

Из табл. 6 видно, что температура положительно влияет на эффективность процесса.

Используемые в предлагаемом способе воздействия на разнопроницаемые пропластки агенты являются не токсичными.

Решается вопрос с использованием отхода производства целлюлозно-бумажной промышленности.

Закачиваемые оторочки поступают в высокопроницаемые зоны пласта, трещины, где и происходит основное образование геля. Значительно растет сопротивление этих зон. Таким образом, достигается эффект перераспределения потоков и подключения не охваченных воздействием менее проницаемых зон.

В основе примера применения способа и сравнения с прототипом была проведена серия экспериментов на двухслойной насыпной модели пласта с изолированными пропластками, имеющими общий вход и раздельные выходы. Пропластки моделировались трубками из нержавеющей стали длиной 60 см и диаметром 3 см. Проницаемости пропластков отличались на порядок и составляли 3 и 30 мкм². По стандартной методике данная модель пласта насыщалась рекомбинированной смесью нефти с керосином вязкостью 20 МПа.с. Создавалась связанная вода. Затем проводились серии экспериментов по воздействию с целью определения нефтеотдачи (фиг. 3). После 95% продукции модели разнопроницаемого пласта в модель пласта в количестве 0,3 объема обрабатываемой части пласта закачивался в два цикла раствор лигносульфоната концентрации 30%, буфер пресной воды в количестве 1/2 от величины объемов каждого из агентов одного цикла, раствор ПДМДААХ концентрации 2,5%. Затем проводилась дальнейшая закачка воды.

При такой значительной разнице проницаемостей в первую очередь обводнялся высокопроницаемый пропласток. По достижению 95% обводненности низкопроницаемый пропласток как при воздействии водой, так и полимерным раствором практически не подвергался выработке. При введении композиции нефтеотдача пласта увеличилась на 30-32%. Увеличение нефтеотдачи произошло как за счет перераспределения потоков и подключения низкопроницаемого пропластка, так и за счет частичной фильтрации отдельных сегментов геля по высокопроницаемому пропластку (коэффициент вытеснения увеличился на 7%) .

Сущность изобретения: в пласт последовательно закачивают раствор лигносульфоната, воду, полиметилдиаллиламмоний хлорид. Закачку реагентов производят циклически, суммарным объемом до 20 - 30% объема пор обрабатываемой зоны. Содержание полиметилдиаллиламмоний хлорида в воде составляет 1 - 5%, а лигносульфоната 17 - 30 мас.% . Объем оторочки воды составляет 1/3-1/2 от объема каждого из реагентов одного цикла. 1 з.п. ф-лы, 3 ил., 6 табл.

1. СПОСОБ ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ЗАЛЕЖЬ С РАЗНОПРОНИЦАЕМЫМИ ПЛАСТАМИ, включающий вытеснение нефти из пласта последовательными оторочками воды и раствора полимера, отличающийся тем, что в качестве полимера используют полидиметилдиаллиламмоний хлорид, а перед оторочкой воды создают оторочку раствора лигносульфоната, причем закачку лигносульфоната, воды и полиметилдиаллиламмоний хлорида производят циклически суммарным объемом до 20 - 30% объема пор обрабатываемой зоны, при этом содержание полидиметилдиаллиламмоний хлорида в растворе 1 - 5 мас.%, лигносульфоната 17 - 30 мас.%. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве воды используют пластовую воду, а объем оторочки воды составляет 1/3 - 1/2 от объема каждого из реагентов одного цикла.