РЕАГЕНТ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ НЕФТЕОТДАЧИ ПЛАСТА И СПОСОБ РАЗРАБОТКИ НЕФТЯНЫХ ЗАЛЕЖЕЙ С ЕГО ПРИМЕНЕНИЕМ Российский патент 1998 года по МПК E21B43/22 

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к реагентам для повышения нефтеотдачи пласта и к способам разработки нефтяных залежей.

Известна интенсификация добычи нефти и увеличение нефтеотдачи из интервалов, имеющих высокопроницаемые пропластки и трещиноватые зоны, путем закачки в пласт заранее определенного количества закупоривающих агентов в виде суспензии твердых неорганических веществ [1].

Однако при закачке данных агентов происходит закупорка как высокопроницаемых и трещиноватых зон пласта, так и низкопроницаемых пропластков, содержащих остаточную нефть.

Наиболее близкими аналогами по технической сущности и достигаемому эффекту являются использование тонкоизмельченных минеральных частиц в качестве реагента для повышения нефтеотдачи пласта [2] и способ разработки нефтяных залежей [3]. Указанное использование предусматривает закачку жидкости, содержащей тонкоизмельченные минеральные твердые частицы, которые закупоривают трещины, а фильтрат смеси жидкости и твердых частиц проникает далее в пласт.

Недостатком является то, что размер закачиваемых частиц достаточно велик (0,25 мм) и обеспечивается лишь изоляция трещин в пластах. Способ разработки нефтяных залежей предусматривает закачку суспензии минеральных частиц или ее смеси с сореагентом, в качестве которого используют поверхностно-активные вещества, водорастворимые полимеры. Данный способ недостаточно эффективен вследствие того, что закачиваемые тонкоизмельченные минеральные частицы не активированы измельчением и используются в неоднородных по проницаемости пластах лишь для перераспределения фильтрационных потоков.

В основу изобретения положена задача создания реагента для повышения нефтеотдачи пласта, обладающего свойствами изменять фильтрационные характеристики, а также способа разработки нефтяных залежей с применением данного реагента, позволяющего за счет улучшения процессов флокуляции и фильтрации в пласте в результате закачки данного реагента более эффективно воздействовать на неоднородные обводнившиеся пласты.

Поставленная цель достигается тем, что в качестве реагента для повышения нефтеотдачи пласта используют минеральные системы, состоящие из активированных измельчением тонкодиспергированных природных минералов и тонкодисперсных частиц, выделяющихся при износе деталей аппаратов измельчения, а в способе разработки нефтяных залежей, включающем заводнение, нагнетание воды с минеральным реагентом или воды с минеральным реагентом и сореагентом, в качестве минерального реагента используют минеральную систему, состоящую из активированных измельчением тонкодиспергированных природных минералов и тонкодисперсных частиц, выделяющихся при износе деталей аппаратов измельчения, причем нагнетание воды с минеральной системой и воды с сореагентом осуществляют последовательно или одновременно.

Для приготовления минеральных систем используют природные материалы, такие как кварц, полевой шпат, глинка, мусковит, уголь цеолит и другие материалы (Геологический словарь, т. 2, М.: Недра, 1978), измельченные в специальных аппаратах - планетарных, вибрационных, струйных мельницах, изготовленных из различных материалов - стали, чугуна, меди, железа и т.д.

Измельчение - это сложный физико-химический процесс, в котором изменяются и физическое состояние и химические свойства измельчаемого материала, т. е. происходит их активация. С повышением дисперсности возрастает активность минеральных систем. Данное свойство используется в различных областях, например для выщелачивания отдельных компонентов из минерального сырья, для повышения агрохимических свойств удобрений, для получения строительных материалов с новыми характеристиками.

На свойства измельчаемых минералов также влияют и тонкодисперсные частицы, выделяющиеся при износе деталей аппаратов измельчения, которые внедряются в аморфизированные слои измельчаемых минералов и участвуют в механохимических реакциях.

При разработке нефтяных залежей используют активированные измельчением тонкодиспергированные минеральные системы, размеры частиц в которых соответствуют следующему соотношению:
d > 0,1D_п,
где
d - средний размер частиц, мкм;
D_п - осредненный размер диаметра пор, мкм.

Такое соотношение позволяет размещать минеральные системы лишь в высокопроницаемых и трещиновато-кавернозных зонах, не создавая при этом дополнительных зон неоднородности.

Закачка активированных измельчением тонкодиспергированных минеральных систем в обводненный пласт повышает эффективность вытеснения нефти за счет нескольких факторов. При взаимодействии воды с минеральными системами выделяются газы, такие как O₂, H₂, CO₂, CH₂, которые проникают в пласте в низкопроницаемые зоны, вытесняя из них нефть, и тем самым увеличивают фильтрацию жидкости в пласте. Другим фактором, влияющим на эффективность разработки залежи, является флокуляция измельченных минеральных систем в пористой среде вследствие образования гелеобразных систем, состоящих из гидроокислов металлов, выделяющихся при износе измельчителей, которые прочно связываются с поверхностью минералов. За счет флокуляции измельченных минеральных систем в высокопроницаемых водонасыщенных пропластках возрастает сопротивление закачиваемой воде, которая, проникая в низкопроницаемые нефтенасыщенные пропластки вместе с газами, вытесняет из них нефть.

В качестве сореагентов используют, например, оксиэтилированный алкилфенол со степенью оксиэтилирования 12-АФ₉-12 (ТУ 38-10772-85), полиакриламид (ТУ 6-16-2532-81), лигносульфонат (ТУ-81-04-225-79). Совместное использование реагентов повышает удерживающую способность и эффективность диспергирования минеральных систем в пористой среде.

Одновременно водные растворы сореагентов, закачиваемых вместе с минеральными системами, изменяют поверхностную активность минералов, повышают степень отмыва нефти с поверхности пор и позволяют проводить глубокую обработку пластов.

Для доказательства соответствия изобретения критерию "Промышленная применимость" приводим конкретные примеры по определению эффективности реагента и способа разработки нефтяных залежей с его применением.

Способ разработки в промысловых условиях осуществляется следующим образом.

В обводненный пласт посредством насосного агрегата закачивают воду с минеральной системой или воду с сореагентом, а качестве которых используют неионогенное поверхностно-активное вещество или полиакриламид, или лигносульфонат, и дополнительно воду с минеральной системой. В случае терригенных коллекторов воду с минеральной системой и воду с сореагентом закачивают чередующими оторочками по 1 - 5 м³, а в случае карбонатных коллекторов воды с минеральной системой и воду с сореагентом закачивают одновременно. Минеральные системы, состоящие из активированных измельчением токодиспергированных природных минералов и тонкодисперсных частиц, готовят в заводских условиях и транспортируют к месту использования или непосредственно на устье скважины с помощью измельчающего оборудования из доступного для данной местности сырья - песка, глины, кварца, цеолита, угля и других минералов. Измельчение минералов проводят в сухом виде и с сореагентом, в воде и водных растворах с сореагентом. Концентрация измельченных минеральных систем определяется удерживающей способностью частиц в водном растворе. Количество измельченных минеральных систем составляет 0,0001 - 0,01 об.% высокопроницаемой части пласта. Закачку водных растворов на участке с различной обводненностью добывающих скважин целесообразно вести при выключенных добывающих скважинах с обводненностью ниже средней по участку. Это способствует размещению измельченных минеральных систем в объеме высокопроницаемой промытой части пласта.

Пример 1. Активность измельченных минеральных систем определяют по количеству выделившегося газа при взаимодействии активированного измельчением кварца с водой. Результаты исследований приведены в табл. 1.

Как видно из данных табл. 1, в течение длительного времени происходит выделение газа, что свидетельствует о реакционности активированного кварца.

Пример 2. Эффективность применения активированных измельчением минеральных систем при разработке нефтяных залежей определяют на моделях по определению количества дисперсной фазы, осажденной в пористой среде. В качестве пористой среды используют реальный керн нефтяного месторождения с проницаемостью 264,5 - 532,0 мД и средним размером пор 0,1 мм. Результаты приведены в табл. 2.

Из табл. 2 видно, что при использовании заявляемого реагента количество осажденной в пористой среде дисперсной фазы резко возрастает.

Пример 3. Эффективность способа разработки в условиях неоднородных по проницаемости пластов определяют по приросту коэффициента нефтевытеснения. Эксперименты проводят на линейных гидродинамически связанных моделях нефтяного пласта различной проницаемости, подключенных попарно к одному напорному контейнеру. На входе моделей поддерживают давление нагнетаемой жидкости, обеспечивающее в наиболее проницаемом прослое скорость фильтрации, соответствующую реальной пластовой (не более 1 м/сут). В экспериментах используют модели длиной 1,15 - 1,20 м, площадью поперечного сечения 1,30 - 1,35 10^-4 м², пористостью 0,25 - 0,34%, заполненные дезинтегрировнным керном реального месторождения. Нефть, находящуюся в моделях, вытесняют водой нефтяных месторождений до достижения полной обводненности (до 99%) отбираемой продукции. Затем в парные модели вводят водные растворы оксиэтилированного алкилфенола со степенью оксиэтилирования 12-АФ₉-12, полиакриламида или лигносульфоната и воду с минеральными системами. Закачку воды с сореагентом и воды с минеральными системами производят одновременно или чередующимися оторочками до выравнивания проводимости разнопроницаемых зон. Далее возобновляют закачку воды. Определяют прирост коэффициента нефтевытеснения как разность между конечным коэффициентом вытеснения нефти при использовании заявляемого способа и коэффициентом вытеснения водой до достижения 99%-ной обводненности добываемой продукции. Результаты приведены в табл. 3.

По данным табл. 3 видно, что использование минеральных систем позволяет добиться перераспределения фильтрационных потоков в пропластках различной проницаемости и существенно увеличить коэффициент нефтевытеснения, так прирост коэффициента нефтевытеснения по низкопроницаемому пропластку увеличивается с 1,14 до 14,94 - 31,86%, по пласту в целом - с 3,09 до 10,69 - 19,05%.

Изобретение по сравнению с известными обладает следующими технико-экономическими преимуществами:
способствует увеличению охвата пласта воздействиям;
повышает прирост коэффициента нефтевытеснения;
основан на применении экологически чистых, недефицитных, недорогих материалов.

Реагент для повышения нефтеотдачи пласта представляет собой минеральные системы, состоящие из активированных измельчением тонкодиспергированных природных минералов и тонкодисперсных частиц, выделяющихся при износе деталей аппаратов измельчения, а способ разработки нефтяных залежей предназначен для эффективного воздействия на неоднородные обводнившиеся пласты и включает заводнение и нагнетание воды с минеральным реагентом и/или воды с минеральным реагентом и сореагентом и предусматривает использование в качестве минерального реагента минеральной системы, состоящей из активированных измельчением тонкодиспергированных природных материалов и тонкодисперсных частиц, выделяющихся при износе деталей аппаратов измельчения, причем нагнетание воды с минеральной системой и воды с сореагентом осуществляют последовательно или одновременно. Изобретение обеспечивает улучшение процессов флокуляции и фильтрации в пласте. 2 с. и 1 з.п. ф-лы, 3 табл.

1. Применение минеральных систем, состоящих из активированных измельчением тонкодиспергированных природных минералов и тонкодисперсных частиц, выделяющихся при износе деталей аппаратов измельчения, в качестве реагента для повышения нефтеотдачи пласта. 2. Способ разработки нефтяных залежей, включающий заводнение, нагнетание воды с минеральным реагентом или воды с минеральным реагентом и сореагентом, отличающийся тем, что в качестве минерального реагента используют минеральную систему, состоящую из активированных измельчением тонкодиспергированных природных материалов и тонкодисперсных частиц, выделяющихся при износе деталей аппаратов измельчения. 3. Способ по п.2, отличающийся тем, что нагнетание воды с минеральной системой и воды с сореагентом осуществляют последовательно или одновременно.