СПОСОБ ИЗОЛЯЦИИ ПРОМЫТЫХ ВЫСОКОПРОНИЦАЕМЫХ ЗОН ПРОДУКТИВНОГО ПЛАСТА Российский патент 1999 года по МПК E21B43/22 

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к способам добычи нефти из неоднородных пластов с проведением изоляционных работ для выравнивания профиля приемистости нагнетательных и уменьшения водопритока добывающих скважин. Способ включает совместную или последовательную закачку в пласт водных растворов двух или более геле- или осадкообразующих агентов.

Известны способы добычи нефти с проведением изоляционных работ для выравнивания профиля проницаемости неоднородного пласта путем совместной или последовательной закачки в пласт водного раствора ПАА с сшивающим агентом (водным раствором соли поливалентного катиона), где с целью снижения расхода полимера и регулирования скорости химической реакции гелеобразования (сшивки) pH водного раствора ПАА и сшивателя после смешения поддерживают на уровне 3-4, а затем, после закачки, доводят до 7-10 (а.с. SU 1128573 A, E 21 В 43/22 и SU 1627678 A1, E 21 В 33/138). Однако эти способы не предотвращают изменение концентрации закачиваемых агентов в пластовых условиях и имеют ограниченное применение из-за сложности достижения значений pH закачиваемой смеси водных растворов до 7-10 в пластовых условиях. Кроме того, использование неорганической кислоты для регулирования времени сшивки не исключает химическую деструкцию (разрушение) молекул ПАА и, в принципе, не применимо для регулирования скорости химической реакции осадкообразующих агентов.

В способе добычи нефти (патент РФ RV 2086757 C1, 6 E 21 В 43/22) с целью регулирования времени гелеобразования (сшивки) и снижения механической и химической (солевой) деструкции ПАА в пласт последовательно закачиваются водные растворы ПАА и сшивателя (соли алюминия), между которыми закачивают оторочку пресной воды. Данный способ не исключает того, что при последовательной закачке в пласт вязкого водного раствора ПАА, оторочки пресной воды и водного раствора сшивателя, последние, как маловязкие системы, будут поступать как в высокопроницаемые, так и низкопроницаемые участки пласта. Это, в свою очередь, неизбежно приведет к перерасходу применяемых агентов. Кроме того, данный способ неэффективен при последовательной закачке в пласт водных растворов солеобразующих агентов из-за резкого снижения скорости химической реакции при разбавлении их оторочкой пресной воды.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ (патент РФ RU 2101486 C1, 6 E 21 В 43/22), включающий закачку в пласт эмульгированный в углеводородной жидкости раствор соли многоосновной кислоты (например, натрия силикат, натрия фосфат или натрия карбонат), а в качестве состава, содержащего соль щелочноземельного металла, используют водный раствор соли щелочноземельного металла (например, хлористый кальций, хлористый магний или хлористый барий) или его эмульсию в углеводородной жидкости (например, нефти, дизельном топливе, керосине). При этом в качестве стабилизатора эмульсии применяют маслорастворимые ПАВ: эмультал, нефтехим, нефтенол, неонол АФ9-4, АФ9-6, СП-4, натриевые соли СЖК и др.

Основным недостатком данного способа, взятого за прототип предлагаемому изобретению, является низкая агрегативная устойчивость обратных эмульсий стабилизированных указанных маслорастворимых ПАВ, что приводит к их разложению (выделению водной фазы) при малой глубине проникновения (фильтрации) обратной эмульсии в пласт. Этим обстоятельством объясняется невозможность эффективного применения данного способа при смешении и совместной закачки в пласт в виде обратной эмульсии двух или более водных растворов осадкообразующих агентов, т. к. велика вероятность расслоения эмульсий и образование нерастворимых осадков уже в призабойной зоне пласта. Поэтому данный способ можно осуществлять только путем последовательной закачки в пласт вначале эмульгированный в углеводородной жидкости, в присутствии маслорастворимого ПАВ, водный раствор соли многоосновной кислоты, затем водный раствор, содержащий соль щелочноземельного металла или эмульсию данного раствора в углеводородном растворителе, также в присутствии маслорастворимого ПАВ.

Целью предлагаемого способа является повышение эффективности добычи нефти за счет исключения преждевременного химического реагирования и адсорбции применяемых двух или более геле- или осадкообразующих агентов в процессе совместной закачки в пласт их водных растворов.

Поставленная цель достигается за счет того, что в способе изоляции промытых высокопроницаемых зон продуктивного пласта путем создания водоизолирующего барьера закачкой в пласт водных растворов агентов в виде обратных эмульсий в маловязком углеводородном растворителе, причем агрегативно-устойчивые обратные эмульсии готовят с использованием водных растворов геле- или осадкообразующих агентов, причем в углеводородном растворителе предварительно растворяют 5-20% порфириновых и асфальтосмолистых компонентов нефти, при этом осуществляют совместную или последовательную закачку в пласт обратных эмульсий указанных двух или более геле- или осадкообразующих агентов. Для каждого водного агента вначале отдельно готовят 50% (по объему) агрегативно-устойчивую обратную эмульсию с размером частиц (глобул эмульгированного раствора агента), соизмеримых с размерами пор промытых, высокопроницаемых участков пласта, затем, перед закачкой в пласт, агрегативно-устойчивые эмульсии геле- или осадкообразующих агентов смешивают между собой в равных объемных соотношениях. При закачке в пласт такой смеси агрегативно- устойчивых эмульсий, т. е. эмульсий, не разрушающихся при прохождении (фильтрации) через пористую породу пласта, происходит ее концентрирование (уплотнение) в наиболее проницаемых и трещиноватых участках пласта, вплоть до образования высоковязких эмульсионных "пробок", содержащих до 90-95% (объем. ) смешанных глобул водных растворов геле- или осадкообразующих агентов. При этом в условиях отсутствия выделения водной фазы (водных растворов закачиваемых агентов) в свободном виде исключаются не только адсорбция применяемых агентов на твердой поверхности породы пласта, но и не происходит между собой химического реагирования применяемых агентов.

Сам по себе процесс образования из агрегативно-устойчивых глобул водных растворов агентов (не реагирующих между собой) высоковязких концентрированных "пробок" смешанных эмульсий обратного типа в высокопроницаемых и трещиноватых участках пласта как водоизолирующего барьера имеет важное значение. Факт формирования данного барьера легко прослеживается по повышению давления нагнетания (при постоянном объеме закачки воды) или снижению объема закачиваемой воды при постоянном давлении нагнетания.

Возможность упрочнения данного барьера за счет закачки в пласт деэмульгатора в количестве, достаточном для расслоения закаченного объема агрегативно-устойчивой эмульсии обратного типа и осуществления в высокопроницаемых участках пласта химической реакции между геле- или осадкообразующими агентами с образованием сшитых полимерных систем (СПС) или осадкообразующих солевых составов, также является существенным отличительным признаком разработанного технического решения.

Признаки, отличающие заявляемое техническое решение от прототипа, не выявлены в других технических решениях и, следовательно, обеспечивают заявляемому решению соответствие критерию "существенные отличия".

Способ реализуют следующим образом. На скважине, запланированной для проведения изоляционных работ, с учетом геолого-физических характеристик пласта и текущих показателей разработки готовят для каждого из применяемых водных растворов геле- или осадкообразующих агентов расчетный объем агрегативно-устойчивых 50% (объем.) обратных эмульсий в маловязком углеводородном растворителе (например, керосине, в котором предварительно растворено 5-20% (мас. ) асфальтосмолистых и порфириновых (АСПО) веществ - природных стабилизаторов эмульсий типа "вода в масле"). Процедура (интенсивность и продолжительность) смешения каждого из применяемых водных растворов агентов заданной концентрации с углеводородным растворителем, содержащим заданное количество природных стабилизаторов эмульсии обратного типа, должна быть такой, чтобы в итоге для каждого применяемого водного раствора геле- или осадкообразующего агента получалась тонкодисперсная (размеры глобул воды должны быть соизмеримы с размером пор промытых, высокопроницаемых участков пласта) агрегативно-устойчивая (не коалесцирующая при отстаивании и обработке в центробежном поле) эмульсия обратного типа. Данные свойства получаемых обратных эмульсий легко контролируются на практике с помощью обычного микроскопа и пробирочной центрифуги со скоростью вращения до 6000 оборотов в минуту.

Перед закачкой в пласт обратных эмульсий двух или более геле- или осадкообразующих агентов для каждого выбранного состава производят смешение обратных эмульсий в равных объемных соотношениях, т.е. в каждом случае, как с гелеобразующими составами, а также осадкообразующими составами, в пласт закачивают водные смеси указанных агентов в виде тонкодисперсной агрегативно-устойчивой эмульсии обратного типа в маловязком углеводородном растворителе. При этом капельки (глобулы) того или иного закачиваемого в пласт водного раствора агента изолированы друг от друга прочными бронирующими оболочками природных стабилизаторов, которые не только предотвращают преждевременное химическое реагирование между собой закачиваемых в пласт агентов, но также исключают адсорбцию закачиваемых агентов на активных, твердых участках пласта, что позволят значительно сократить количества применяемых агентов для достижения желаемого результата. Закачку агрегативно-устойчивой смеси эмульсий обратного типа проводят в объеме, достаточном для проявления эффекта образования высоковязких эмульсионных "пробок" в промытых и проницаемых участках пласта, что на практике фиксируется по изменению (повышению) давления нагнетания закачиваемой системы в пласт. Затем в скважину закачивают расчетный объем углеводородного (преимущественно в ароматическом растворителе) раствора деэмульгатора в количестве, достаточном для разрушения закаченной смеси агрегативно-устойчивой эмульсии обратного типа. После чего скважину оставляют на 12-36 часов на реагирование. За это время происходит разрушение (коалесценция) закаченной в пласт смеси эмульсии обратного типа, смешение выделившихся водных растворов геле- или осадкообразующих агентов, их химическое взаимодействие между собой и, как следствие, образование в промытых и высокопроницаемых участках пласта водоизолирующих барьеров из высоковязких сшитых полимерных составов (СПС) или прочных, неразмывающихся водой осадков.

Для реализации способа используют следующие реагенты и товарные продукты, их содержащие:
- в качестве гелеобразующих агентов водные растворы (0,01- 5,0%) анионного полимера, например, полиакриламида, карбоксиметилцеллюлозы и др., а в качестве сшивателя - водные растворы (0,003-0,2%) солей поливалентного катиона, например ацетата хрома и др.;
- в качестве осадкообразующих агентов: водные растворы солей многоосновных кислот, например, водный раствор (10-20%) силиката натрия (жидкое стекло), сульфата аммония и др. и водные растворы (10-30%) солей щелочноземельных металлов, например хлористого кальция, хлористого бария и др.

При образовании 50%-ых обратных эмульсий указанные водные растворы диспергируют в маловязком углеводородном растворителе (например, керосине или газовом бензине), в котором предварительно растворяют (5-20%) концентрат АСПО, например, используют реагент РДН (ТУ-2458-001-21166006-97).

Для приготовления водных растворов в промысловых условиях используют техническую или минерализованную пластовую воду. Основное требование, предъявляемое к применяемой воде - отсутствие содержания в ней деэмульгатора обратных эмульсий.

Для разрушения закаченных в пласт обратных эмульсий применяют 0,01-0,1% раствор в ароматическом растворителе деэмульгатора обратных эмульсий, например, Диссольван 4411, 4490 и др.

Эффективность разработанного способа по прототипу оценивали в лабораторных условиях по изменению соотношения скоростей фильтрации жидкости в колонках разной проницаемости и приросту коэффициента нефтевытеснения, которые рассчитывались соответственно по изменению дебитов и обводненности извлеченной продукции. Дополнительно извлеченную нефть и дебит по жидкости определяли на установке для исследования процессов нефтевытеснения химреагентами и фильтрации в пористых средах, сконструированной на базе стандартной установки типа УИПК.

Подготовку модели пласта и жидкостей к эксперименту проводили в соответствии с СТП 0148070-013-91.

Методика проведения лабораторных работ.

Все исследования проводили на модели пласта, состоящей из двух пропластков различной проницаемости, представленных насыпными колонками длиной 40 и диаметром 3,7 см. Пропластки последовательно насыщали минерализованной водой, а затем нефтью. Далее нефть вытесняли минерализованной водой, а затем нефтью. Далее нефть вытеснили минерализованной водой до 100%-ной обводненности продукции. После этого проводили закачку гелеобразующего или осадкообразующего состава предлагаемым способом (в виде смеси обратных эмульсий с последующей прокачкой для их разрушения 0,01% толуольного раствора деэмульгатора) и известным способом по прототипу. Составы и результаты испытаний приведены в таблицах 1 и 2 (см. в конце описания).

Из данных табл.1 следует, что на примере гелеобразующих полимерных составов предлагаемый способ позволяет снизить скорость фильтрации воды в высокопроницаемых участках пласта и тем самым обеспечить значительный (на 2,5-4,5%) прирост коэффициента нефтевытеснения при гораздо меньших (в 2-2,5 раза) расходных показателях применяемых дорогостоящих реагентов (водорастворимого ПАА и сшивателя - ацетата хрома) по сравнению с прототипом. Из данных табл.2 следует, что использование предлагаемого способа обработки высокопроницаемых участков пласта осадкообразующими составами позволяет, по сравнению с прототипом, получить больший водоизолирующий эффект, что находит отражение в снижении обводненности получаемой продукции в 2-2,5 раза по сравнению со способом по прототипу.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности. Для создания в промытых, высокопроницаемых зонах продуктивного пласта водоизолирующего барьера путем закачки в пласт водных растворов двух или более геле- или осадкообразующих агентов водные растворы агентов закачивают в пласт в виде смесей (1: 1 по объему) 50% агрегативно-устойчивой эмульсии обратного типа в маловязком углеводородном растворителе (бензине, керосине и т.п.), в котором предварительно растворяют 5-20 мас.% концентрат порфириновых и асфальтово-смолистых компонентов нефти. При этом дисперсность получаемой эмульсии обратного типа (размер стабилизированных капель воды-в-масле) должен быть соизмерим с размерами промытых, высокопроницаемых участков пласта. Для того чтобы произошло химическое взаимодействие закаченных в пласт геле- или осадкообразующих агентов, после закачки смеси 50% агрегативно-устойчивой обратной эмульсии в высокопроницаемые участки пласта, ее концентрирование в этих участках, в пласт закачивают углеводородный раствор деэмульгатора обратных эмульсий. При этом происходит разрушение концентрированной обратной эмульсии, выделение и смешение водных растворов геле- или осадкообразующих агентов и соответственно химическое взаимодействие данных агентов в высокопроницаемой зоне пласта с образованием водоизолирующего барьера (сшитого полимерного состава или нерастворимого в воде осадка). Технический результат - повышение эффективности обработки пласта водными растворами двух или более геле- или осадкообразующих агентов за счет исключения преждевременного химического реагирования применяемых агентов и их адсорбции в пластовых условиях. 3 з.п. ф-лы. 2 табл.

1. Способ изоляции промытых высокопроницаемых зон продуктивного пласта путем создания водоизолирующего барьера закачкой в пласт водных растворов агентов в виде обратных эмульсий в маловязком углеводородном растворителе, отличающийся тем, что агрегативно-устойчивые обратные эмульсии готовят с использованием водных растворов геле- или осадкообразующих агентов, причем в углеводородном растворителе предварительно растворяют 5 - 20% порфириновых и асфальтосмолистых компонентов нефти, при этом осуществляют совместную или последовательную закачку в пласт обратных эмульсий указанных двух или более геле- или осадкообразующих агентов. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что для каждого водного раствора агента отдельно готовят 50% (по объему) агрегативно-устойчивые эмульсии обратного типа с размером частиц (глобул эмульгированного водного раствора агента), соизмеримым с размерами пор промытых, высокопроницаемых участков пласта. 3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что закачку в пласт агрегативно-устойчивых эмульсий геле- или осадкообразующих агентов осуществляют путем их предварительного смешения в равных объемных соотношениях. 4. Способ по любому из пп.1 - 3, отличающийся тем, что для разрушения защитных оболочек агрегативно-устойчивых эмульсий и осуществления в высокопроницаемых участках пласта химической реакции между геле- или осадкообразующими агентами с образованием водоизолирующего барьера в пласт закачивают деэмульгатор в количестве, достаточном для разрушения закаченного объема агрегативно-устойчивой эмульсии обратного типа.