СПОСОБ СЕЛЕКТИВНОЙ ИЗОЛЯЦИИ ВОДОПРИТОКА Российский патент 1995 года по МПК E21B43/32 E21B33/138 

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности, к способам селективной изоляции водопритока в неоднородных по проницаемости пластах.

Известен способ изоляции притока пластовых вод, включающий последовательную закачку в обводненный нефтяной пласт двух веществ, взаимодействующих с образованием закупоривающего осадка, при этом в качестве одного вещества берут щелочной отход от очистки светлых нефтепродуктов, а в качестве другого 10-15% водный раствор хлористого кальция [1] Способ применяют на однородных по проницаемости пластах для полной изоляции одного из обводненных пропластков.

Способ нетехнологичен в условиях неоднородных по проницаемости пластов на поздней стадии из разработки.

Наиболее близким техническим решением, взятым за прототип, является способ селективной изоляции водопритока, включающий последовательную закачку 5-20% -ного раствора соды и второго реагента, способствующего осадкообразованию [2]
Недостатки способа низкая эффективность и высокая стоимость обработок вследствие применения чистых реагентов, кроме того, использование при реализации способа хлорного железа ухудшает экологические условия и способствует образованию нерастворимых его соединений, что снижает эффективность последующей эксплуатации.

Цель изобретения повышение эффективности изоляции и снижение ее стоимости, достигаемые путем закачки в качестве раствора соды раствора сульфатно-содовой смеси побочного продукта, получаемого при выводе серы из процесса в производстве глинозема, а в качестве второго осадкообразующего реагента 5-20%-ного раствора лигносульфоната в воде с минерализацией до 18 г/л.

Анализ известных технических решений показал, что применение осадкообразующих агентов, содержащих лигносульфонат, известно. Однако использование известных составов не обеспечивает перераспределения фильтрационных протоков, которое достигается при использовании водных растворов лигносульфонатов и сульфатно-содовой смеси.

При взаимодействии лигносульфоната с сульфатно-содовой смесью (ССС) происходит процесс коагуляции, сопровождающийся укрупнением молекул лигносульфоната с образованием глобул за счет ориентации ионов, входящих в состав ССС. Глобулы выпадают в осадок, который способствует достижению поставленной цели. В растворенной фазе содержится небольшое количество ионов Са²⁺, которые взаимодействуют с сульфат-ионами SO₄^2- с образованием малорастворимого осадка СаSO₄ (гипс). Возможно также взаимодействие ионов OH^-, выделяющихся при гидролизе карбоната натрия Na₂CO₃ с кальций-ионами с образованием малорастворимой гидроокиси кальция Ca(OH)₂. Оксид натрия Na₂O, входящий в состав ССС, хорошо растворяется в воде с образованием гидроокиси натрия NaOH. В щелочной среде оксид кремния SiO₂ переходит в коллоидную кремниевую кислоту, которая почти не растворима в виде и находится в растворе во взвешенном состоянии. Кремниевая кислота в коллоидном состоянии обладает эффективной диспергирующей способностью и является хорошим ингибитором коррозии, предохраняя металл от разъедания щелочами.

При фильтрации предлагаемого состава через породу, помимо механической адсорбции происходит процесс хемосорбционного закрепления ионов Al³⁺ и Fe³⁺ с вытеснением обменных катионов. Образуются прочные поверхностные компоненты с высокомолекулярной фракцией лигносульфоната, сам лигносульфонат также адсорбируется породой. Щелочные катионы раствора активно вступают в ионный обмен с глиной и усиливают ее набухание и пептизацию, что повышает эффективность. Эти процессы протекают более эффективно при температурах 60^оС и выше, что соответствует значениям пластовой температуры месторождений Западной Сибири.

Таким образом, в результате механического закупоривания фильтрационных каналов, хемосорбционного взаимодействия частиц реагентов с породой, ионного обмена щелочных катонов с глиной, увеличивается фильтрационное сопротивление в промытых водой зонах пласта, что в конечном итоге приводит к увеличению охвата пласта заводнением.

Применение в качестве соды сульфатно-содовой смеси оказывает стабилизирующее действие против выпадения нерастворимых солей Fe³⁺ за счет значительного содержания в ней сернокислого натрия и снижает стоимость обработок.

Известно техническое решение, в котором обработку проводящих зон осуществляют лигносульфонатным гелем.

Однако эффективность обработок при этом достигают за счет жидкого стекла, образующего с лигносульфонатом стойкий гель. Способ не технологичен из-за необходимости предварительного приготовления состава и применения пресной воды.

В предлагаемом техническом решении транспортировка сульфатно-содовой смеси и лигносульфоната, а также приготовление водных растворов этих реагентов с использованием пластовой или подтоварной воды не вызывают технологических затруднений.

Эффективность предлагаемого способа исследована в лабораторных условиях по величине осадкообразования при взаимодействии сульфатно-содовой смеси и лигносульфоната, а также определением изменения фильтрационных потоков в результате последовательной прокачки используемых реагентов.

Для исследования были использованы следующие материалы: лигносульфонаты марки КБП многотоннажный отход целлюлозно-бумажной промышленности; выпускаются по ТУ 81-04-225-79 и представляют собой нетоксичные легкорастворимые в воде порошки; сульфатно-содовая смесь (ТУ 48-0101-01-87) побочный продукт, получаемый при выводе серы из процесса в производстве глинозема. ССС представляет собой порошок, основными компонентами которого являются сульфат натрия Na₂SO₄ и карбонат натрия Na₂CO₃.

По химическому составу сульфатно-содовая смесь должна соответствовать нормам, приведенным в табл. 1.

П р и м ер 1. Исследовали процесс осадкообразования из растворов минерализованной воды, содержащей 3-25% лигносульфоната и 1-21% ССС. Максимальная минерализация составляла 18 г/л, в том числе содержание солей, г/л: хлористого кальция 2,5; хлористого натрия 15,5; хлористого магния 0,07. Такой состав воды соответствует средней минерализации пластовых вод большинства месторождений Западной Сибири, разрабатываемых с применением заводнения. Результаты исследования процесса осадкообразования в минерализованной воде сведены в табл. 2 и 3. Из таблиц следует, что присутствие ионов Са²⁺, Mg²⁺, Na²⁺ в воде положительно влияет на процесс осадкообразования. Слабоминерализованные воды (пластовые воды месторождений Западной Сибири) увеличивают общую массу осадка в растворе, что при фильтрации приводит к росту сопротивления фильтрации в высокопроницаемых пропластках.

П р и м е р 2. На модели пласта, представленной двумя параллельными колонками длиной 36 см, диаметром 1,5 см, заполненными дезинтегрированным керном Мамонтовского месторождения с размером зерен в первой колонке 0,1-0,2 мм, во второй 0,2-0,3 мм, исследовали изменение фильтрационных потоков после последовательной закачки раствора сульфатно-содовой смеси и технического лигносульфоната марки КБП. На входе в модель поддерживали давление нагнетания жидкости, обеспечивающее в наиболее проницаемом пропласте скорость фильтрации, соответствующую пластовой (не более 1 м/сут). Проницаемость по воздуху одного составляла 9,3 мкм, второго 30,7 мкм. Модель пласта насыщали пластовой водой с суммарным содержанием солей до 18 г/л, затем воду вытесняли тремя поровыми объемами модели нефти Мамонтовского месторождения с вязкостью 10,1 МПа˙с при 20^оС.

Для создания остаточно нефтенасыщенности нефть вытесняли пластовой водой до предельной обводненности исходных проб жидкости в наименее проницаемом прослое. Затем через модель последовательно фильтровали различные объемы реагентов, необходимые для выравнивания скоростей фильтрации в обеих колонках, после чего фильтровали не менее двух поровых объемов пластовой воды.

В табл. 4 приведены объемы прокачки реагентов через модели пласта различной проницаемости. Каждая строка в табл. 4 показывает, какой суммарный объем жидкости прокачивался через прослой малой проницаемости при фиксированном объеме прокачки реагентов через прослой большой проницаемости. Например, при закачке в модель воды, реагентов по прототипу и предлагаемых реагентов на момент, когда через прослой большой проницаемости прокачано 2 поровых объема жидкости, через прослой малой проницаемости фильтруется соответственно: 0,19; 0,5; 0,72 поровых объемов жидкости. Представленные результаты наглядно показывают, что изменение и перераспределение фильтрационных потоков в модели предлагаемым способом позволяет увеличить охват пласта и увеличить нефтеотдачу на 30-40%
Предлагаемый способ реализуют следующим образом. В заводненный неоднородный по коллекторскому составу участок пласта после применения метода разработки путем закачки воды, закачивают последовательно растворы сульфатно-содовой смеси и лигносульфоната с суммарным объемом равным 0,3-0,5 поровых объемов пласта. Точный размер оторочки рассчитывают, исходя из конкретных геолого-физических условий месторождения.

Во время движения растворов по пласту в результате процессов коагуляции, комплексообразования происходят высаждение осадка, снижение проницаемости пласта. Снижение проницаемости происходит прежде всего там, где сильнее фильтрация, больше массоперенос. Это приводит к выравниванию скоростей фильтрации водопромытых, высокопроницаемых и низкопроницаемых зон. После закачки предлагаемых растворов реагентов в пласт необходимо закачивать воду или нефтевытесняющую композицию для доотмыва нефти из низкопроницаемых участков пласта.

Способ экономичен, экологически безвреден, используемые компоненты удобны в транспортировке, практически не подвержены отрицательному влиянию резких температурных колебаний регионов Западной Сибири. Дополнительный прирост добычи нефти за счет применения данного способа составит 5-7 тыс.т на каждый опытный участок.

Использование: для селективной изоляции водопромытых зон в неоднородных по проницаемости пластах на поздней стадии их разработки. Цель изобретения повышение эффективности изоляции и снижение стоимости обработки путем закачки двух осадкообразующих реагентов. Способ осуществляют путем последовательной закачки 5-20%-ного водного раствора соды, в качестве которого используют сульфатно-содовую смесь-побочный продукт, получаемый при выводе серы из процесса в производстве глинозема, а в качестве осадкообразующего реагента 5-20%-ный раствор лигносульфоната технической марки в воде с минерализацией до 18 г/л. 4 табл.

СПОСОБ СЕЛЕКТИВНОЙ ИЗОЛЯЦИИ ВОДОПРИТОКА, включающий последовательную закачку 5 20%-ного водного раствора соды и осадкообразщующего реагента, отличающийся тем, что в качестве раствора соды используют сульфатно-содовую смесь побочный продукт, получаемый при выводе серы из процесса производства глинозема, а в качестве осадкообразующего реагента 5 20%-ный раствор лигносульфоната технической марки КБП в воде с минерализацией до 18 г/л.