СПОСОБ РАЗРАБОТКИ НЕОДНОРОДНЫХ НЕФТЯНЫХ ПЛАСТОВ Российский патент 1998 года по МПК E21B43/22 

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано для повышения нефтеотдачи пластов и снижения обводненности добывающих скважин с получением максимального эффекта на поздней стадии эксплуатации месторождений.

Известен способ вытеснения нефти из неоднородных по проницаемости пластов, суть которого заключается в циклической закачке в скважину водных растворов хлорида кальция и кальцинированной соды [1].

Недостатком данного способа является его низкая эффективность, так как при взаимодействии закачиваемых растворов образуется осадок в виде мелкодисперсной взвеси карбоната кальция, легко вытесняемой из промытых и трещиноватых зон пласта.

Наиболее близким техническим решением, взятым за прототип, является способ разработки неоднородного нефтяного пласта, включающий последовательную закачку в пласт водного раствора соли многовалентного металла 1-30% концентрации, водорастворимого полимера и водной суспензии дисперсных минеральных частиц с последующей закачкой вытесняющего агента [2].

Недостатком известного способа является недостаточная эффективность изоляции промытых зон, так как сшивка полимеров класса полиакриламидов не происходит без предварительного гидролиза под действием щелочей, следовательно, полимер растворится при нагнетании вытесняющего агента. Кроме того, растворы, закачиваемые в скважину в процессе изоляции не обеспечивают дополнительный отмыв нефти, так как не улучшают смачиваемость нефтенасыщенного пласта.

Задачей изобретения является повышение нефтеотдачи пластов и снижение обводненности добывающих скважин за счет изоляции высокопроницаемых пропластков, увеличения охвата пласта воздействием и улучшения отмыва нефти.

Поставленная техническая задача решается тем, что при разработке неоднородных нефтяных пластов, включающей последовательную закачку в пласт водного раствора полимера класса полиакриламидов (ПАА) и водного раствора солей двух-трехвалентных металлов, перед закачкой раствора солей металлов в пласт закачивают водный раствор щелочи, инициирующий процесс гидролиза ПАА и его последующую сшивку при взаимодействии с катионами двух-трехвалентных металлов, при этом водные растворы имеют следующую концентрацию, мас. %: ПАА 0,15...0,5; щелочь 0,5...5,0; соли 1...2,5.

Для упрочнения закупорки промытых зон пласта в качестве щелочного раствора используют раствор силиката натрия.

Оптимальный объем закачки указанных растворов определяется по общепринятым методикам, учитывающим физико-химические и геологические особенности пласта, и может составлять от нескольких десятков до нескольких сот кубометров.

Растворы могут быть закачаны за один или несколько циклов, каждый из которых включает последовательную закачку всех трех растворов. В качестве проталкивающего буфера используется раствор неионогенного поверхностно-активного вещества (НПАВ).

При реализации способа на месторождении закачку ведут в одну или несколько нагнетательных скважин.

В скважину закачивают 20...25 м³ водного раствора ПАА и продавливают в пласт таким же объемом щелочного раствора. При взаимодействии двух растворов в пласте происходит гидролиз ПАА.

Гидролиз аминных групп в щелочной среде протекает легко, особенно при повышенной пластовой температуре.

Процесс гидролиза можно представить следующей схемой:

Звенья молекул ПАА, состоящих из натриевых солей полиакриловой кислоты, хорошо диссоциируют в воде и образуют вдоль цепи молекулы отрицательные заряды.

После двухчасовой выдержки, необходимой для завершения процесса гидролиза, в скважину закачивают 20...25 м³ водного раствора соли двухвалентного или трехвалентного металла, в результате чего происходит сшивка полимера по следующей схеме:

Как видно из формулы 2, в результате взаимодействия гидролизованного полимера с катионами Ca²⁺ получается сшитая структура, нерастворимая в воде, способная закупорить поровые каналы и увеличить фильтрационное сопротивление пласта, тем самым увеличивая охват пласта воздействием.

После взаимодействия реагентов в пласте остается флюид, имеющий сильно щелочную среду pH 12 и ПАВ. Далее при закачке вытесняющего агента происходит процесс, аналогичный щелочному заводнению. В сочетании с ПАВ это способствует хорошей смачиваемости нефтенасыщенных пропластков, отмыву нефти и в конечном итоге увеличению нефтеотдачи пластов.

При использовании в качестве щелочи силиката щелочного металла происходит дополнительная закупорка пласта за счет образования осадка в виде окиси кремния.

Лабораторные исследования по разработке материалов для осуществления предлагаемого способа представлены в табл. 1.

Из результатов табл. 1 видно, что образование нерастворимого сшитого полимера в виде рыхлого белого осадка происходит только при предварительной обработке полимера щелочью. Раствор фильтрата, из которого выпал осадок имеет pH 10-12. Фильтрат отбирали для исследования его отмывающей способности в сочетании 0,05% НПАВ. Отмывающая способность определялась методом центрифугирования. Для этого насыщали нефтью песок и удаляли избыток нефти с помощью вакуумного насоса. Брали по 5 г нефтенасыщенного песка, заливали фильтратами растворов и градуированные пробирки помещали в центрифугу. После центрифугирования по градуированной шкале определяли объем отмытой нефти. За 100%-ный отмыв принимали количество нефти, отмытое спирто-бензольной смесью.

Из табл. 1 видно, что отмыв нефти фильтратами по предлагаемому способу больше, чем по прототипу, в 2-2,5 раза.

Для определения закупоривающих свойств материалов по предлагаемой технологии в лаборатории проведены исследования на искусственных линейных моделях длиной 110-120 мм, диаметром 30 - 40 мм.

Во всех случаях (табл.2) отмечен значительный рост коэффициента изоляции по сравнению с прототипом.

Предлагаемый способ обеспечивает надежную изоляцию водопромытых зон пласта и повышает его нефтеотдачу. Способ легкореализуем на промыслах.

Изобретение с наибольшим эффектом может быть использовано на поздней стадии эксплуатации нефтяных месторождений. Для повышения нефтеотдачи и снижения обводненности добывающих скважин в пласт через нагнетательные скважины последовательно закачивают водные растворы водорастворимого полимера полиакриламида, щелочи и солей двух-трехвалентных металлов. 1 з.п. ф-лы, 2 табл.

1. Способ разработки неоднородных нефтяных пластов преимущественно на поздней стадии эксплуатации, включающий последовательную закачку в пласт водных растворов полимеров класса полиакриламидов и солей двух-трехвалентных металлов, отличающийся тем, что перед закачкой раствора соли в пласт закачивают водный раствор щелочи. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве раствора щелочи используют раствор силиката щелочного металла.