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 скважинах при разработке нефтяных месторождений заводнением с целью увеличения нефтеотдачи пластов.

Известен способ изоляции притока пластовых вод, включающий последовательную закачку в пласт двух изоляционных составов, взаимодействующих с образованием закупоривающего осадка [1].

Недостатком способа является необходимость закачки больших объемов составов и их интенсивное смешение для образования стойкой эмульсии. Способ малоэффективен при использовании на трещиноватых коллекторах.

Наиболее близким техническим решением, взятым за прототип, является способ изоляции притока пластовых вод, включающий последовательную закачку равных объемов водных растворов хлористого кальция и соли серной кислоты, содержащих эквивалентные количества гипсообразующих ионов [2]. В качестве раствора соли серной кислоты используют раствор 6-10%-ной концентрации, дополнительно содержащий триполифосфат натрия. Способ обеспечивает полное и равномерное смешение реагирующих растворов и способствует одновременному выделению осадка гипса в обрабатываемой зоне.

Основным недостатком способа является низкая эффективность при использовании на высокопроницаемых и трещиноватых коллекторах, обусловленная малым объемом образующегося осадка и его высокой подвижностью. Кроме того, изолирующее действие способа в значительной мере зависит от минирализации пластовой воды и ее состава, что может вызвать преждевременное растворение осадка.

Задачей предлагаемого изобретения является создание в водопромытых интервалах пласта устойчивого объемного осадка, препятствующего прорыву пластовых и нагнетательных вод, и подключение за счет этого в разработку застойных и слабодренируемых зон пласта.

Поставленная задача решается путем закачки в пласт растворов соли серной кислоты и хлористого кальция, содержащих эквивалентные количества гипсообразующих ионов. Причем в осадкообразующий состав содержащей соль серной кислоты дополнительно вводят часть хлористого кальция от эквивалентного количества и раствор силиката натрия.

Сущность предлагаемого изобретения состоит в следующем.

В результате указанной процедуры в растворе соли серной кислоты первоначально выделяется некоторое количество сульфата кальция, частицы которого становятся центрами гелеобразования после добавления раствора силиката натрия. Приготовленный таким образом состав закачивают в пласт.

Последующая закачка оставшегося количества хлористого кальция за счет взаимодействия CaCl₂ с непрореагировавшей частью соли серной кислоты и силикатом натрия ускоряет процесс гелеобразования и способствует упрочнению геля кремниевой кислоты.

Существенными отличительными признаками разработанного способа являются:
1. Первоначальное закачивание раствора соли серной кислоты 3-20%-ной концентрации. Это способствует более эффективному взаимодействию реагирующих растворов в объеме пласта и предотвращает размывание осадка, благодаря лучшей фильтруемости второго раствора и малой адсорбции хлористого кальция на поверхность породы.

2. Предварительное введение в раствор соли серной кислоты 20-60%-ного хлористого кальция от планируемого (рассчитывается с учетом эквивалентных количеств гипсообразующих ионов) и равного по отношению к раствору соли серной кислоты объема раствора силиката натрия 5-40%-ной концентрации. Это обеспечивает образование некоторого количества осадка сульфата кальция, частицы которого после введения раствора силиката натрия становятся центрами гелеобразования и способствуют упрочнению геля. В конечном счете формируется объемный, гелеобразный осадок, структурированный частицами кристаллического сульфата кальция.

3. Концентрационные пределы и соотношение компонентов в используемых растворах.

Предлагаемые составы растворов в рамках разработанной процедуры позволяют регулировать процесс гелеобразования в пласте и обеспечивают эффективную изоляцию притока пластовых вод.

Для реализации разработанного способа используют реагенты и вещества отечественного производства :
- соли серной кислоты: сульфат натрия, сульфат аммония и др.

- кальций хлористый;
- концентрированный раствор силиката натрия (жидкое стекло), метасиликат натрия.

Эффективность разработанного и известного способов исследовали в лабораторных условиях путем оценки их изолирующего действия и влияния на процесс фильтрации жидкости, прокачиваемой через нефтесодержащую неоднородную модель пласта.

Оценку эффективности проводили по изменению скоростей фильтрации через высокопроницаемый и низкопроницаемый пропластки и по приросту коэффициентов нефтевытеснения.

Исследования нефтевытесняющих свойств и процессов фильтрации жидкостей 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 и интервалы различной проницаемости Самотлорского месторождения Западной Сибири.

Проницаемость колонок варьировалась от 600 до 12300 мД, соотношение проницаемостей в модели составляло 4,2-10,7. Подготовку модели пласта и жидкостей к экспериментам проводили в соответствии с СПТ 0148070-013-91 " Методика проведения лабораторных исследований по вытеснению нефти реагентами ".

Предлагаемое изобретение иллюстрируется следующим примером.

Пример. Определение эффективности перераспределения фильтрационных потоков и коэффициентов нефтевытеснения.

Готовят раствор соли серной кислоты. Например, берут 5 г сульфата натрия и помещают в стакан объемом 200 мл. Затем приливают 45 мл воды и перемешивают. Получают раствор 10%-ной концентрации. Далее к раствору соли добавляют 1,9 г хлористого кальция, что составляет 50% от эквивалентного и перемешивают повторно до образования однородного белого осадка сульфата кальция. Далее к суспензии приливают 50 мл 20%-ного раствора жидкого стекла и вновь перемешивают. Получают раствор (N 3, табл. 1), содержащий соль серной кислоты, сульфат кальция и силикат натрия, который используют для изоляции водопромытого пропластка.

Модель пласта насыщают водой с общей минерализацией 18 г/л, а затем нефтью Самотлорского месторождения. Далее колонки термостатируют при пластовой температуре и вытесняют нефть минерализованной водой до 100%-ного обводнения извлекаемой жидкости. По окончании замеряют соотношение скоростей фильтрации жидкости через пропластки, давление в системе и рассчитывают коэффициенты вытеснения нефти водой. Затем в модель последовательно закачивают приготовленный раствор соли серной кислоты в объеме 20% V_пор и раствор хлористого кальция объемом 10% V_пор, содержащий остаток от эквивалентного количества соли - 1,9 г. Далее качают минерализованную воду до прекращения выделения нефти. Вновь замеряют соотношение скоростей фильтрации жидкости через пропластки, прирост давления в системе и рассчитывают прирост коэффициента нефтевытеснения.

Аналогичным образом проводят испытания других растворов и оценивают изолирующее действие способа по прототипу.

Составы растворов соли серной кислоты и хлористого кальция приведены в табл. 1. В табл. 2 представлены результаты испытания разработанного способа и способа по прототипу.

Опыты 1 и 6 проведены с использованием разработанного способа при запредельных соотношениях компонентов в растворе соли серной кислоты и запредельных соотношениях основных реагентов. Опыт 7 проведен с составом по прототипу.

Испытания разработанного способа для изоляции водопромытых интервалов и перераспределению фильтрационных потоков, представленные в примере, показывают его высокую эффективность, превышающую эффективность способа по прототипу.

При запредельных значениях концентраций компонентов и соотношениях реагентов в растворах новый способ недостаточно эффективен. В опыте 1 не достигнуто значительное снижение скоростей фильтрации через высокопроницаемую колонку из-за малого количества образующегося осадка. В опыте 6 образование геля протекает быстро, поэтому воздействие реагентов на модель пласта не селективно, в результате чего происходит снижение проницаемости обеих колонок и скорости фильтрации снижаются также в обеих колонках.

В результате этого происходит не только снижение скорости фильтрации через высокопроницаемый пропласток, но и блокирование образующимся осадком низкопроницаемого пропластка. В пластовых условиях это может привести к снижению дебита добывающей скважины как по жидкости, так и по нефти.

При оптимальных значениях концентраций и соотношений реагентов разработанный способ позволяет эффективно изолировать водопромытые интервалы, не отключая их полностью из разработки. При использовании способа по прототипу, образующийся осадок достаточно подвижен и не способен существенно ограничить приток воды. Кроме того, в случае использования способа на добывающих скважинах частицы осадка будут выноситься на поверхность вместе с добывающей жидкостью, что сократит время действия технологического эффекта.

На практике способ реализуют следующим образом.

По данным геолого-физических исследований определяют степень неоднородности пласта в интервале перфорации скважины. Далее оценивают объемы закачиваемых растворов, необходимые для эффективной кольматации водопромытых интервалов. Затем готовят раствор соли серной кислоты, вводят в него добавки - хлористый кальций и силикат натрия и закачивают в пласт. С помощью буфера воды раствор продавливают в пласт и затем закачивают раствор хлористого кальция. Далее при обработке добывающей скважины ее оставляют на реагирование на 24 ч. и запускают в работу. При обработке нагнетательных скважин в зависимости от интенсивности прорывов воды скважину либо оставляют на реагирование на 10-12 ч., либо сразу же ставят под закачку воды.

Таким образом, использование разработанного способа позволяет эффективно изолировать интервалы и трещины, по которым идет прорыв воды, и за счет этого добиться подключения к процессу фильтрации застойных и слабодренируемых зон пласта.

Способ изоляции притока пластовых вод предназначен для использования при разработке нефтяных месторождений заводнением. Способ предусматривает первоначальную закачку 3 - 20%-ного раствора соли серной кислоты, в который предварительно вводят 20-60% хлористого кальция от эквивалентного количества и равный по отношению к раствору соли серной кислоты объем раствора силиката натрия 5 - 40%-ной концентрации, далее закачивают раствор, содержащий оставшееся количество хлористого кальция. Способ позволяет создать в водопромытых интервалах пласта устойчивый объемный осадок, препятствующий прорыву пластовых и нагнетательных вод, и подключить за счет этого в разработку застойные и слабодренируемые зоны пласта. 2 табл.

Способ изоляции притока пластовых вод, включающий закачку растворов хлористого кальция и соли серной кислоты, содержащих эквивалентные количества гипсообразующих ионов, отличающийся тем, что первоначально закачивают 3 - 20%-ный раствор соли серной кислоты, в который предварительно вводят 20 - 60% хлористого кальция от эквивалентного количества и равный по отношению к раствору соли серной кислоты объем раствора силиката натрия 5 - 40%-ной концентрации, далее закачивают раствор, содержащий оставшееся количество хлористого кальция.