СПОСОБ ИЗОЛЯЦИИ ПРИТОКА ПЛАСТОВЫХ ВОД Российский патент 1998 года по МПК E21B43/32 

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано для изоляции притока пластовых вод в нагнетательных и добывающих скважинах при разработке нефтяных месторождений заводнением.

Известен способ изоляции притока пластовых вод, включающий закачку в скважину гидрофобной эмульсии и последующую закачку газового конденсата [1]
В результате такого воздействия на пласт образуется гидрофобная эмульсия с улучшенными структурно-механическими свойствами, препятствующая притоку пластовых вод.

Недостатком способа является низкая эффективность при использовании на высокопроницаемых и трещиноватых коллекторах.

Наиболее близким техническим решением, взятым за прототип, является способ, включающий закачку в пласт обратной эмульсии, полученной раздельным эмульгированием в углеводородной жидкости растворов сульфата натрия и хлористого кальция [2]
В пластовых условиях после разрушения эмульсии за счет разбавления водой происходит образование осадка сульфата кальция, способствующего снижению проницаемости водонасыщенной части коллектора.

Основным недостатком способа является его низкая эффективность при использовании на высокопроницаемых и трещиноватых коллекторах, обусловленная малой глубиной проникновения эмульсии в пласт и частичной растворимостью образующегося осадка. Кроме того, способ не обеспечивает селективного воздействия на продуктивный пласт.

Задачей изобретения является создание в водонасыщенных порах и трещинах пласта устойчивого к действию пластовых флюидов осадка, обеспечивающего эффективное ограничение и изоляцию притока пластовых вод.

Задача решается путем последовательной закачки в пласт осадкообразующих составов: обратной эмульсии, содержащей водный раствор соли многоосновной кислоты, и обратной эмульсии или раствора, содержащих соль щелочноземельного металла. При этом в качестве соли многоосновной кислоты используют водорастворимые силикаты, фосфаты или карбонаты, а в качестве соли щелочноземельного металла водорастворимые соли кальция, магния или бария.

Сущность разработанного технического решения заключается в следующем. С использованием водорастворимой соли многоосновной кислоты готовят обратную эмульсию, которую затем закачивают в скважину. В пластовых условиях эмульсия начинает разлагаться с выделением водной фазы, что приводит к частичному выпадению осадка за счет реакции соли многоосновной кислоты с минерализованной водой. При этом основная часть соли не реагирует и проникает глубоко в водонасыщенные интервалы пласта.

В дальнейшем в результате закачки состава, содержащего соль щелочноземельного металла, и диффузии ионов кальция и магния из пластовой воды происходит усиление процесса осадкообразования и протекание его во всем объеме, охваченным воздействием.

В рамках разработанного способа в качестве соли многоосновной кислоты используются водорастворимые силикаты, фосфаты или карбонаты. При взаимодействии указанных солей с минерализованной водой и солью щелочноземельного металла образуются гель кремниевой кислоты, силикаты, фосфаты или карбонаты щелочноземельных металлов. Указанные вещества являются практически нерастворимыми в воде, что обеспечивает большую продолжительность их изолирующего действия.

Существенными отличительными признаками разработанного технического решения являются.

1. Осадкообразующие составы: эмульгированный в углеводородной жидкости раствор соли многоосновной кислоты и состав, содержащий щелочноземельные металлы, закачиваются раздельно. При этом первоначально в пласт закачивается эмульгированный в углеводородной жидкости раствор соли многоосновной кислоты. Это обеспечивает проникновение осадкообразующего реагента соли многоосновной кислоты глубоко в пласт и предотвращает образование осадка в нефтенасыщенных интервалах.

2. В качестве состава, содержащего соль щелочноземельного металла используют водный раствор соли щелочноземельного металла или эмульсию в углеводородной жидкости. Это позволяет за счет варьирования плотности состава и его совместимости с первым из закачиваемых составов в широких пределах регулировать скорость выделения осадка в определенном интервале пласта и создавать условия для его образования.

3. В качестве соли многоосновной кислоты используют, например, водорастворимые силикаты, фосфаты и карбонаты. При взаимодействии указанных солей с солями щелочноземельных металлов образуются нерастворимые в пресной и минерализованной воде соединения, что обеспечивает большую продолжительность их изолирующего действия. Возможно также использование водорастворимых солей других многоосновных кислот, образующих с солями отдельных щелочноземельных металлов нерастворимые соединения, например, оксалат кальция, сульфат бария.

4. В качестве соли щелочноземельного металла используют водорастворимые соли кальция, магния или бария. Использование солей указанных металлов позволяет обеспечить полноту выделения осадка и регулировать его распределение в объеме пласта.

Способ реализуют следующим образом.

На скважине, запланированной для проведения изоляционных работ, с учетом геолого-физических характеристик пласта и текущих показателей разработки готовят расчетный объем обратной эмульсии, содержащей раствор соли многоосновной кислоты, и состав, содержащий соль щелочноземельного металла. Процедура приготовления эмульсии включает смешение определенных объемов раствора соли многоосновной кислоты, углеводородной жидкости и стабилизатора эмульсии малорастворимого поверхностно-активного вещества. Смешение осуществляют до получения однородной по составу смеси. Состав, содержащий соль щелочноземельного металла, готовят путем растворения соли в воде или эмульгированием полученного раствора в углеводородной жидкости. Далее осуществляют закачку обратной эмульсии в пласт, затем закачивают состав, содержащий соль щелочноземельного металла. Скважину оставляют на реагирование на 12-36 ч, после чего приступают к ее основанию.

Для реализации способа используют следующие реагенты и товарные продукты, их содержащие:
соли многоосновных кислот: натрия силикат, раствор силиката натрия (жидкое стекло), натрия фосфат, диаммония фосфат, кальция дигидрофосфат, натрия карбонат и др.

соли щелочноземельных металлов: кальций хлористый, кальций азотнокислый, магний хлористый, барий хлористый и др.

маслорастворимые ПАВ: эмультал, нефтехим, нефтенол, неонол АФ_9-4, АФ_9-6, ОП-4, натриевые соли СЖК и др.

углеводородные жидкости: нефть, дизельное топливо, керосин.

Для приготовления водных растворов используют техническую или подтоварную воду.

Использование в рамках разработанного способа изоляции притока пластовых указанных солей многоосновных кислот и солей щелочноземельных металлов позволяет получить устойчивые, практически не растворимые в воде осадки, обеспечивающие большую продолжительность технологического эффекта.

В табл. 1 представлены значения произведения растворимости (ПР) для ряда осадков, образующихся в соответствии с новым способом, и осадка, получаемого при использовании способа по прототипу [3]
Эффективность разработанного и известного способа определяли в лабораторных условиях путем исследования процессов вытеснения нефти из неоднородной высокопроницаемой модели пласта. Оценку эффективности способов проводили по изменению скоростей фильтрации через высокопроницаемый водопромытый пропласток, а также по изменению доли нефти в жидкости, извлекаемой из модели пласта в целом.

Исследования изолирующего действия способов и процессов фильтрации жидкости проводили на установке, сконструированной на базе стандартной установки типа УИПК. Установка позволяет поддерживать необходимые давление и температуру, а также контролировать расход воды и нефти, фильтрующихся через модель пласта.

В качестве модели пласта использовали две стальные колонки длиной 60 см и диаметром 3,7 см, заполненные дезинтегрированным керном и имитирующие пропластки различной проницаемости Самотлорского месторождения Западной Сибири, проницаемость колонок варьировали от 1570 до 40700 мД, соотношение проницаемостей в модели составляло 10,2-19,7, что предполагает наличие трещин в коллекторе.

Подготовку модели пласта и жидкостей к экспериментам проводили в соответствии с СТП 0148070-013-91 "Методика проведения лабораторных исследований по вытеснению нефти реагентами".

Пример 1. Определение эффективности изоляции водопромытого пропластка неоднородной модели пласта и обводненности извлекаемой жидкости.

Неоднородную модель пласта насыщают водой с общей минерализацией 18 г/л, а затем нефтью Самотлорского месторождения. Далее колонки термостатируют при пластовой температуре и вытесняют нефть до 100%-ного обводнения жидкости, извлекаемой из высокопроницаемого пропластка. По окончании замеряют скорость фильтрации воды по высокопроницаемому пропластку, скорость фильтрации воды и нефти по низкопроницаемому пропластку и расчитывают обводненность извлекаемой жидкости за единичный промежуток времени. Затем в модель пласта последовательно закачивают эмульгированный в углеводородной жидкости раствор соли многоосновной кислоты объемом 15% V пор и водный раствор щелочноземельного металла или его эмульсию в углеводородной жидкости объемом 15% V пор. Составы продавливают в модель пласта, после чего закачку жидкости прекращают и оставляют модель на реагирование на 24 ч. Далее возобновляют закачку минерализованной воды и после стабилизации фильтрующихся жидкостей делают соответствующие замеры.

Реагирующие составы для испытаний готовят следующим образом. Например, 10 г силиката натрия растворяют в 40 мл воды, затем с помощью механической мешалки полученный раствор эмульгируют в 53 мл нефти, содержащих дополнительно 2,5 г маслорастворимого ПАВ, например, эмультала. После перемешивания получают однородную подвижную эмульсию, содержащую 10% силиката натрия.

Состав, содержащий соль щелочноземельного металла, готовят растворением, например, 10 г хлористого кальция в 90 мл воды или растворением 10 г соли в 40 мл воды и последующим эмульгированием раствора в 53 мл нефти с помощью маслорастворимого ПАВ. В обоих случаях получают составы, содержащие 10% хлористого кальция.

Результаты испытания некоторых вариантов разработанного способа представлены в табл. 2.

Показано, что новый способ обеспечивает значительно более эффективное снижение скорости фильтрации воды через высокопроницаемый пропласток по сравнению со способом по прототипу.

В ряде случаев фильтрация воды через высокопроницаемый пропласток практически прекращается, а значение обводненности определяется соотношением нефти и воды, фильтрующихся через низкопроницаемый пропласток.

Проведение изоляционных работ в соответствии с разработанным способом позволяет избежать кольматацию нефтенасыщенных интервалов пласта за счет раздельной закачки осадкообразующих составов и возможности использования качестве состава, содержащего соль щелочноземельного металла, водного раствора соли. Последнее гарантирует образование осадка в нижней наиболее промытой части пласта, что наиболее значимо при прорывах подошвенных вод или малой мощности пласта.

Способ по прототипу не обладает указанной селективностью действия, а его использование приводит к кольматации нефтенасыщенных интервалов.

На практике разработанный способ реализуют следующим образом. По данным геолого-физических исследований определяют степень неоднородности пласта и ее характер в интервале перфорации скважины. Далее рассчитывают объемы осадкообразующих составов для обеспечения эффективной изоляции интервала, по которому происходит прорыв воды. Затем готовят осадкообразующие составы: первый путем растворения соли многоосновной кислоты в воде и последующего эмульгирования раствора в углеводородной жидкости, содержащей маслорастворимое ПАВ; второй путем растворения соли щелочноземельного металла в воде или путем растворения соли в воде и эмульгирования в углеводородной жидкости, содержащей маслорастворимое ПАВ. Эмульгирование водных растворов в углеводородной жидкости осуществляют с помощью насосных агрегатов или специальных смесителей. Далее приготовленные осадкообразующие составы последовательно закачивают в пласт и продавливают буфером воды в пласт. Закачку жидкости прекращают, скважину оставляют на реагирование на 12-36 ч. При использовании способа на нагнетательных скважинах время реагирования может быть сокращено, после этого в добывающих скважинах вызывают приток нефти, в нагнетательных начинают закачку воды.

Использование: нефтедобывающая промышленность, в частности способы изоляции притока пластовых вод. Сущность изобретения: повышение эффективности изоляции водопромытых интервалов и трещин пласта за счет образования устойчивого нерастворимого осадка, образующегося в результате взаимодействия раствора соли многоосновной кислоты, эмульгированной с помощью маслорастворимого ПАВ в углеводородной жидкости, и состава, содержащего соль щелочноземельного металла и представляющего собой водный раствор соли и его эмульсию в углеводородной жидкости. В качестве соли многоосновной кислоты используют водорастворимые силикаты, фосфаты или карбонаты, а в качестве соли щелочноземельного металла используют водорастворимые соли магния, кальция или бария. Способ реализуют путем последовательной закачки в скважину эмульсии, содержащей соль многоосновной кислоты, и состава, содержащего соль щелочноземельного металла. Затем скважину оставляют на реагирование на 12-36 часов и далее запускают в работу. 2 з.п. ф-лы, 2 табл.

1. Способ изоляции притока пластовых вод, включающий закачку в пласт эмульгированного в углеводородной жидкости с помощью маслорастворимого ПАВ раствора соли многоосновной кислоты и состава, содержащего соль щелочноземельного металла, отличающийся тем, что первоначально закачивают эмульгированный в углеводородной жидкости раствор соли многоосновной кислоты, а в качестве состава, содержащего соль щелочноземельного металла, используют водный раствор соли щелочноземельного металла или его эмульсию в углеводородной жидкости. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве соли многоосновной кислоты используют, например, натрия силикат, натрия фосфат или натрия карбонат. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве соли щелочноземельного металла используют, например, хлористый кальций, хлористый магний или хлористый барий.