СПОСОБ РАЗРАБОТКИ НЕФТЯНОЙ ЗАЛЕЖИ Российский патент 1999 года по МПК E21B43/22 

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к способам разработки нефтяных залежей заводнением.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ разработки нефтяной залежи, включающий закачку в пласт воды с добавкой химреагента [1]. При этом в пласт закачивают поверхностно-активные вещества, снижающие межфазное натяжение на границе нефть - вода и улучшающие смачиваемость породы. Недостатком способа является то, что из-за высокой интенсивности адсорбции поверхностно-активных веществ на поверхности пористой среды и концентрации их в призабойной зоне нагнетательных скважин значительно уменьшается эффективность способа, т.к. большая часть объема пласта остается неохваченной воздействием реагента. Также к недостаткам способа относится высокая чувствительность к качеству воды - содержание кислорода, микроорганизмов и механических примесей, которые в состоянии свести эффект к нулю, вследствие разрушения раствора.

Кроме того, ввиду того, что водные растворы обычно используемых неионогенных и анионоактивных ПАВ (ОП, сульфонол и др.) обладают относительно низкой удельной электропроводностью (см. фиг. 1) и при их фильтрации в пористой среде (особенно в низкопроницаемой) возникает электровязкостной эффект, заключающийся в увеличении кажущейся вязкости фильтрующейся жидкости [2], что снижает приемистость нагнетательных скважин и охват пласта воздействием.

Таким образом, прототип имеет низкую эффективность, связанную с пониженным охватом залежи заводнением и низкой приемистостью нагнетательных скважин.

Целью изобретения является увеличение нефтеотдачи за счет повышения охвата пласта заводнением и приемистости нагнетательных скважин.

Цель достигается тем, что в способе разработки нефтяной залежи, включающем закачку через нагнетательные скважины воды с добавкой химреагента и отбор нефти через добывающие скважины, в качестве добавки используют электролит. Кроме того, концентрация электролита в воде выбирается так, чтобы отношение электропроводности водного раствора электролита к электропроводности воды составляло не менее 2.

При добавлении электролита (например, NaCl, KCl, CaCl₂, NaOH, HCl, H₂SO₄ и др.) в воду сильно увеличивается ее электропроводность и снижается диэлектрическая проницаемость, что приводит к снятию электровязкостного эффекта и соответственно увеличению приемистости нагнетательных скважин и охвата пласта заводнением. При этом, эффект достигается при концентрации электролита в воде, соответствующей отношению электропроводности водного раствора электролита к элктропроводности воды не менее 2.

Выбор конкретного электролита производится в промысловых условиях исходя из совместимости закачиваемой и пластовой воды, а также наличия в продуктивном пласте вступающих в реакцию с электролитами минералов.

На фиг. 1, 2, 3 и 4 показаны зависимости электропроводности ( Ω , mS) водных растворов электролитов от концентрации (C, %), соотвественно ПАВ (сульфонол), KCl, NaOH и HCl.

Пример. Определить изменение отношения подвижностей жидкости (профиля приемистости) при постоянном градиенте давления в каждом из слоев двухслойного пласта с проницаемостью первого слоя K₁ = 10^-13• м² и второго слоя K₂ = 2 • 10^-14• м² с учетом электровязкостного эффекта при переходе от известного способа к предлагаемому.

Расход в каждом из слоев с учетом электровязкостного эффекта определяется по формуле:
Q_i= Q_0i-ΔQ_i,
где
i-номер слоя (1,2);
(K_i - проницаемость, μ_i - динамическая вязкость жидкости, ΔP/l - градиент давления, F_i - площадь фильтрации) - расход жидкости по Дарси;

( ε_i - диэлектрическая проницаемость, ξ_i - электрокинетический потенциал, γ_i - удельная электрическая проводимость жидкости, m_i - пористость) - расход жидкости, вызываемый тормозящим фильтрацию электроосмотическим потоком.

Тогда, для каждого из слоев можно записать:


Отношение подвижностей при одинаковых градиентах давления и μ₁= μ₂ определится из выражения

Из полученной формулы определяем отношение подвижностей по прототипу. Т. к. поверхностно-активные вещества практически не изменяют электрические свойства воды (см. фиг. 1), все указанные в формуле параметры принимаем для воды: ε₁= ε₂= 81•8,85•10^-12 Ф/м; ξ₁= ξ₂ = 0,1 B; γ₁= γ₂ = 10^-4 Ом^-1/м^-1; μ₁= μ₂ = 10^-3 Пс•с; m₁= m₂ = 0.2. Отношение подвижностей при этом будет равным 12.

При добавке электролита даже в небольшой концентрации (например, KCl с концентрацией 10^-2 моль/л или 0,07%) согласно данным [3] ξ - потенциал по сравнению с водой уменьшается в 3 раза ξ₁= ξ₂ = 0,1/3 = 0,033 B, электропроводность раствора Ω увеличивается в 2 раза (см. фиг. 2), диэлектрическая проницаемость ε₂ при добавке электролита также снижается, однако при указанной концентрации электролита ее можно принять равной диэлектрической проницаемости воды. Вязкость раствора электролита также можно принять равной вязкости воды μ₁= μ₂ = 10^-3 Па•с. Отношение подвижностей при этом будет равным 5.

Таким образом, при закачке воды с добавкой электролита за счет снятия электровязкостного эффекта происходит выравнивание профиля фильтрации и увеличение приемистости нагнетательных скважин.

Способ проверен в лабораторных условиях. Опыты проводились на модели пласта с проницаемостью 0,061 мкм². Пористая среда состояла из кварцевого песка (90%) и монтмориллонитовой глины (10%), моделью нефти служило трансформаторное масло. Вытеснение трансформаторного масла осуществлялось при перепаде давления 1 МПа. После обвязки экспериментальной установки и насыщения ее моделью нефти производилось вытеснение ее водой с добавкой различных электролитов (KCl, NaOH, HCl) в различных концентрациях. Эффективность прототипа и предлагаемого способа определялась по кривым зависимости коэффициента вытеснения от относительного порового объема прокачки вытесняющего агента. Во второй серии экспериментов определяли фильтруемость (расход) воды с добавками электролитов. Полученные результаты показаны в таблице, из которой видно, что применение предлагаемого способа позволяет существенно увеличить коэффициент нефтеотдачи по сравнению с прототипом при отношении электропроводности водного раствора электролита к электропроводности воды (R) не менее 2. Фильтруемость воды с добавкой электролитов также значительно превышает фильтруемость воды в 2 - 3 раза.

Для реализации способа с промысловых условиях используют действующие на залежи системы заводнения (водопроводы, насосы и т.д.). Выбор конкретного электролита производится в промысловых условиях исходя из совместимости закачиваемой и пластовой воды, а также наличия в продуктивном пласте вступающих в реакцию с электролитами минералов. Концентрация электролита в воде должна обеспечить отношение электропроводности водного раствора электролита к электропроводности воды не менее 2. Добавки электролита к закачиваемой воде могут быть осуществлены посредством дозаторного насоса, подключенного к водопроводу.

Предлагаемое изобретение существенно отличается от существующих высоким охватом залежи заводнением при увеличении приемистости нагнетательных скважин.

Эффект достигается за счет увеличения нефтеотдачи.

Литература
1. Сургучев М. Л. Вторичные и третичные методы увеличения нефтеотдачи пластов. - М.: Недра, 1985, с. 159.

2. Абрукин А.Л. Влияние электрофизических процессов в нефтяных пластах на коэффициенты продуктивности скважин. Нефтяное хозяйство. - 1994, N 6, с. 41 - 45.

3. Наука о коллоидах. Т. 1 Необратимые системы /Под ред. Г.Р. Кройта. - М.: ИЛ, 1955, с. 317.

Использование: в нефтедобывающей промышленности для разработки нефтяных залежей заводнением. Обеспечивает увеличение нефтеотдачи за счет повышения охвата пласта заводнением и приемистости нагнетательных скважин. Сущность изобретения: по способу осуществляют закачку через нагнетательные скважины воды с добавкой химреагента. Отбирают нефть, через добывающие скважины. В качестве добавки используют электролит. Концентрация электролита в воде выбирается такой, чтобы отношение электропроводности водного раствора электролита к электропроводности воды составляло не менее 2. 4 ил., 1 табл.

Способ разработки нефтяной залежи, заключающийся в заводнении залежи путем закачки через нагнетательные скважины воды с добавкой химреагента и отбор нефти через добывающие скважины, отличающийся тем, что в качестве добавки используют электролит, при этом концентрация электролита в воде выбирается такой, чтобы отношение электропроводности водного раствора электролита к электропроводности воды составляло не менее 2.