СПОСОБ ДОБЫЧИ НЕФТИ Российский патент 2007 года по МПК E21B43/22 C09K8/88 

Изобретение относится к области нефтедобывающей промышленности, в частности к способам добычи нефти из неоднородного нефтяного пласта путем регулирования охвата пласта заводнением и перераспределения фильтрационных потоков за счет снижения проницаемости высокопроницаемых зон пласта.

Известен способ добычи нефти из неоднородного нефтяного пласта на основе водных растворов полимера концентрацией 0,03-0,05% (М.Л.Сургучев. Вторичные и третичные методы увеличения нефтеотдачи пластов. - М.: Недра, 1985, с.156-165).

Недостатком способа является сравнительно низкая его эффективность вследствие адсорбции полимера и разрушения его минерализованными водами.

Известен способ для добычи нефти из неоднородного нефтяного пласта на основе закачки смеси анионного полимера и соли поливалентного металла (заявка №2001120140 РФ, Е 21 В 43/22, опубл. 20.06.2003 г.).

Недостатком способа является соотношение сшивающего катиона к анионному звену. При соотношении сшивающего катиона к анионному звену, равному 1,07, происходит резкое снижение вязкоупругих свойств полимерных композиций в результате выделения в отдельную фазу полимерной массы. Кроме того, увеличивается время приготовления состава для закачки вследствие необходимости полного растворения полиакриламида в пресной воде в течение 60 минут, в сточной воде в течение 90 минут. Вследствие низких концентраций реагентов увеличиваются объемы закачек состава в нагнетательные скважины (в среднем 2000 м³ на одну нагнетательную скважину).

Известен способ добычи нефти, включающий закачку в пласт полиакриламида, соли алюминия и воды (патент №2086757 РФ, Е 21 В 43/22, опубл. 1997 г.). В нагнетательную скважину закачивают последовательно оторочки растворов полиакриламида (ПАА), пресной воды и соли алюминия.

Способ позволяет регулировать время гелеобразования в пласте.

Недостатком данного изобретения является то, что в пласте не происходит полного перемешивания оторочек ПАА и соли алюминия. Контакт оторочек происходит лишь на границе соприкосновения оторочек ПАА и соли алюминия друг с другом. Таким образом, качественный раствор ПАА и соли алюминия образуется лишь на границе соприкосновения оторочек друг с другом, поэтому не происходит полной закупорки высокопроницаемых зон пласта и перераспределения фильтрационных потоков. Кроме того, при закачке оторочки полиакриламида в пласт происходит адсорбция полимера и разрушение его минерализованными водами. Отсюда и низкая эффективность способа.

Таким образом, чтобы получить качественный раствор во всем его объеме необходимо лишнее расходование реагентов при закачке оторочек ПАА и соли алюминия в пласт. Соответственно увеличиваются объемы закачки оторочек ПАА и соли алюминия в нагнетательные скважины.

Кроме того, при приготовлении раствора полиакриламида на поверхности для закачки в нагнетательную скважину необходимо полное растворение полиакриламида в пресной воде в течение 60 минут, в сточной воде в течение 90 минут.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу является способ добычи нефти, включающий предварительное проведение комплекса гидродинамических исследований и закачку в пласт состава, содержащего, мас.%: полиакриламид 0,001-0,08, соль алюминия 0,0005-0,002 и воду остальное, указанный состав получают дозированием водного раствора соли алюминия в водный раствор полиакриламида (патент РФ №2215870, 10.11.2003).

Техническим результатом изобретения является повышение эффективности добычи нефти за счет закачки качественного состава во всем его объеме, полной закупорки высокопроницаемых зон пласта и перераспределения фильтрационных потоков, а также за счет отсутствия адсорбции состава в пласте и упрощения технологического процесса.

Технический результат достигается тем, что в способе добычи нефти, включающем предварительное проведение комплекса гидродинамических исследований и закачку в пласт состава, содержащего полиакриламид, соль алюминия и воду, указанный состав получают в виде суспензии коллоидных частиц непрерывным дозированием 7-10%-ного концентрированного водного раствора соли алюминия в водную суспензию полиакриламида, причем соотношение соли алюминия составляет 15-30% от массового содержания полиакриламида в указанном составе при следующем соотношении компонентов, мас.%:

полиакриламид0,05-0,5соль алюминия0,0075-0,15водаостальное

Сущность предлагаемого способа добычи нефти заключается в следующем.

На участке нефтяного пласта, представленном пластами различной проницаемости (от 0,2 до 1 мкм²) и разбуренном как минимум одной нагнетательной и одной добывающей скважинами, проводят комплекс гидродинамических исследований: снимают профиль приемистости нагнетательной скважины и профиль притока добывающих скважин. Приемистость нагнетательной скважины должна быть не менее 150 м³/сут и не более 600 м³/сут. На основании этих исследований определяют наличие в пласте высокопроницаемого обводненного пропластка, его протяженность по отношению к забою скважины, а также его параметры: толщину, ширину и проницаемость.

Приготовление и закачку состава осуществляют любыми существующими в нефтедобыче стандартными установками (УДР-32М, КУДР, Бейкер-САС, ЦА-320 и т.д.). Состав готовят следующим образом. В воду, поступающую по водоводу с кустовой насосной станции (КНС) минерализацией от 0,5 до 260 г/л, через струйный насос (эжектор) дозируют полиакриламид в виде порошка. При смешивании полиакриламида с водой образуется суспензия, которая подается в промежуточную емкость. В эту же емкость, например с помощью дозировочного насоса, дозируют концентрированный раствор соли алюминия с концентрацией от 7 до 10% при следующем соотношении компонентов, мас.%:

полиакриламид0,05-0,5соль алюминия0,0075-0,15водаостальное

причем соотношение соли алюминия составляет 15-30% от массового содержания полиакриламида в составе.

Для приготовления раствора соли алюминия используют сернокислый алюминий СКА, хлористый алюминий, алюмокалиевые квасцы, алюмоаммонийные квасцы (Al₂(SO₄)₃·18Н₂O, AlCl₃·6Н₂O, AlK(SO₄)₂·12Н₂О, Al(NH₄)(SO₄)₂·12Н₂O).

При взаимодействии ионов алюминия с молекулами полиакриламида происходит образование суспензии коллоидных частиц, которые не подвержены адсорбции в пласте. Затем состав в виде суспензии ПАА и соли алюминия в воде с водовода из промежуточной емкости поступает через насос в нагнетательную скважину при давлении, не превышающем допустимого давления с кустовой насосной станции. В процессе приготовления и закачки осуществляется контроль за качеством состава. По окончании закачки расчетного объема состав продавливается в пласт водой с кустовой насосной станции минерализацией от 0,5 до 260 г/л и скважина включается под закачку воды с КНС. После выхода скважины на стабильную приемистость определяется профиль приемистости и снимается кривая восстановления давления (КВД).

Результатом является полная закупорка качественным составом высокопроницаемых зон пласта и перераспределение фильтрационных потоков за счет снижения проницаемости наиболее проницаемых зон пласта, а также отсутствие адсорбции состава в пласте.

Кроме того, резко снижается время приготовления состава за счет закачки состава в виде суспензии коллоидных частиц, которая представляет собой суспензию полиакриламида (недорастворенный ПАА) в воде минерализацией от 0,5 до 260 г/л с добавлением раствора соли алюминия, например при помощи дозировочного насоса. Таким образом, упрощается технологический процесс закачки состава.

Также увеличивается экономическая эффективность процесса закачки за счет снижения объемов закачки в два раза.

Качество состава определяется параметром скрин-фактора, который замеряется с помощью вискозиметра конструкции Гипровостокнефть по стандартной методике (РД-39-0148311-206-85). Результаты лабораторных исследований приведены в таблице.

Из таблицы видно, что исследуемые составы имеют хорошие вязкоупругие свойства. Исходя из проведенных исследований, можно сделать вывод о том, что содержание соли алюминия менее 15% от массового содержания полиакриламида в составе нецелесообразно, т.к. образования суспензии коллоидных частиц не происходит. А содержание соли алюминия более 30% от массового содержания полиакриламида в составе приводит к резкому снижению вязкоупругих свойств полимерных композиций в результате выделения в отдельную фазу полимерной массы.

ТаблицаПараметры динамической вязкости и скрин-фактора исследуемых составов№№ п/пМассовая доля полиакриламида, мас.%Массовая доля соли алюминия, мас.% (соотношение соли алюминия от массового содержания полиакриламида)Массовая доля воды, мас.%Динамическая вязкость, мПа·сВязкоупругие свойства (Сф), ед.Al₂(SO₄)₃AlCl₃AlK(SO₄)₂Al(NH₂)(SO₄)₂10,020,002 (10%)---99,9781,61,80,003 (15%)---99,9771,63,40,004 (20%)---99,9761,613,60,006 (30%)---99,9741,634,80,007 (35%)---99,9731,642,70,01 (50%)---99,971,672,10,02-0,002 (10%)--99,9781,62,1-0,003 (15%)--99,9771,63,3-0,004 (20%)--99,9761,63,5-0,006 (30%)--99,9741,624,7-0,007 (35%)--99,9731,632,4-0,01 (50%)--99,971,652,00,02--0,002 (10%)-99,9781,61,8--0,003 (15%)-99,9771,63,4--0,004 (20%)-99,9761,613,6--0,006 (30%)-99,9741,634,8--0,007 (35%)-99,9731,642,6--0,01 (50%)-99,971,672,10,02---0,002 (10%)99,9781,61,6---0,003 (15%)99,9771,63,1---0,004 (20%)99,9761,63,4---0,006 (30%)99,9741,614,5---0,007 (35%)99,9731,632,5---0,01 (50%)99,971,642,1

Продолжение таблицы№№ п/пМассовая доля полиакриламида, мас.%Массовая доля соли алюминия, мас.% (соотношение соли алюминия от массового содержания полиакриламида)Массовая доля воды, мас.%Динамическая вязкость, мПа·сВязкоупругие свойства (Сф), ед.Al₂(SO₄)₃AlCl₃AlK(SO₄)₂Al(NH₄)(SO₄)₂20,050,005 (10%)---99,9452,369,20,0075 (15%)---99,94252,3651,10,01 (20%)---99,942,3759,30,015 (30%)---99,9352,3962,80,0175 (35%)---99,93252,3918,30,025 (50%)---99,9252,414,70,05-0,005 (10%)--99,9452,369,0-0,0075 (15%)--99,94252,3659,0-0,01 (20%)--99,942,3759,2-0,015 (30%)--99,9352,3962,7-0,0175 (35%)--99,93252,3916,3-0,025 (50%)--99,9252,411,60,05--0,005 (10%)-99,9452,369,4--0,0075 (15%)-99,94252,3659,0--0,01 (20%)-99,942,3759,3--0,015 (30%)-99,9352,3962,8--0,0175 (35%)-99,93252,3916,3--0,025 (50%)-99,9252,412,7

Продолжение таблицы№№ п/пМассовая доля полиакриламида, мас.%Массовая доля соли алюминия, мас.% (соотношение соли алюминия от массового содержания полиакриламида)Массовая доля воды, мас.%Динамическая вязкость, мПа·сВязкоупругие свойства (Сф), ед.Al₂(SO₄)₃AlCl₃AlK(SO₄)₂Al(NH₄)(SO₄)₂ 0,05---0,005 (10%)99,9452,369,3---0,0075 (15%)99,94252,3658,8---0,01 (20%)99,942,3759,1---0,015 (30%)99,9352,3962,6---0,0175 (35%)99,93252,3912,3---0,025 (50%)99,9252,49,530,10,01 (10%)---99,893,3827,30,015 (15%)---99,8853,38148,90,02 (20%)---99,883,39149,30,03 (30%)---99,873,4н/ф0,035 (35%)---99,8653,4127,10,05 (50%)---99,853,4218,70,1-0,01 (10%)--99,893,3824,6-0,015 (15%)--99,8853,38147,1-0,02 (20%)--99,883,39148,0-0,03 (30%)--99,873,4н/ф-0,035 (35%)--99,8653,4126,3-0,05 (50%)--99,853,4218,4

Продолжение таблицы№№ п/пМассовая доля полиакриламида, мас.%Массовая доля соли алюминия, мас.% (соотношение соли алюминия от массового содержания полиакриламида)Массовая доля воды, мас.%Динамическая вязкость, мПа·сВязкоупругие свойства (Сф), ед.Al₂(SO₄)₃AlCl₃·6Н₂OAlK(SO₄)₂Al(NH₄)(SO₄)₂ 0,1--0,01 (10%)-99,893,3826,8--0,015 (15%)-99,8853,38147,9--0,02 (20%)-99,883,39148,2--0,03 (30%)-99,873,4н/ф--0,035 (35%)-99,8653,4128,3--0,05 (50%)-99,853,4220,70,1---0,01 (10%)99,893,3826,5---0,015 (15%)99,8853,38147,7---0,02 (20%)99,883,39148,1---0,03 (30%)99,873,4н/ф---0,035 (35%)99,8653,4125,1---0,05 (50%)99,853,4218,540,20,02 (10%)---99,787,9937,50,03 (15%)---99,777,99н/ф0,04 (20%)---99,768,0н/ф0,06 (30%)---99,748,05н/ф0,07 (35%)---99,738,0729,30,1 (50%)---99,78,0821,6

Продолжение таблицы№№ п/пМассовая доля полиакриламида, мас.%Массовая доля соли алюминия, мас.% (соотношение соли алюминия от массового содержания полиакриламида)Массовая доля воды, мас.%Динамическая вязкость, мПа·сВязкоупругие свойства (Сф), ед.Al₂(SO₄)₃AlCl₃AlK(SO₄)₂Al(NH₄)(SO₄)₂ 0,2-0,02 (10%)--99,787,9937,1-0,03 (15%)--99,777,99н/ф-0,04 (20%)--99,768,0н/ф-0,06 (30%)--99,748,05н/ф-0,07 (35%)--99,738,0729,6-0,1 (50%)--99,78,0823,60,2--0,02 (10%)-99,787,9937,5--0,03 (15%)-99,777,99н/ф--0,04 (20%)-99,768,0н/ф--0,06 (30%)-99,748,05н/ф--0,07 (35%)-99,738,0729,3--0,1 (50%)-99,78,0821,60,2---0,02 (10%)99,787,9937,7---0,03 (15%)99,777,99н/ф---0,04 (20%)99,768,0н/ф---0,06 (30%)99,748,05н/ф   0,07 (35%)99,738,0727,3---0,1 (50%)99,78,0820,6

Продолжение таблицы№№ п/пМассовая доля полиакриламида, мас.%Массовая доля соли алюминия, мас.% (соотношение соли алюминия от массового содержания полиакриламида) Массовая доля воды, мас.%Динамическая вязкость, мПа·сВязкоупругие свойства (Сф), ед.Al₂(SO₄)₃AlCl₃AlK(SO₄)₂Al(NH₄)(SO₄)₂50,30,03 (10%)---99,6712,3947,50,045 (15%)---99,65512,39н/ф0,06 (20%)---99,6412,4н/ф0,09 (30%)---99,6112,4н/ф0,105 (35%)---99,59512,432,30,15 (50%)---99,5512,4126,60,3 0,03 (10%)--99,6712,3943,5 0,045 (15%)--99,65512,39н/ф-0,06 (20%)--99,6412,4н/ф-0,09 (30%)--99,6112,4н/ф-0,105 (35%)--99,59512,430,3-0,15 (50%)--99,5512,4124,60,3--0,03 (10%)-99,6712,3946,5--0,045 (15%)-99,65512,39н/ф--0,06 (20%)-99,6412,4н/ф--0,09 (30%)-99,6112,4н/ф--0,105 (35%)-99,59512,431,3--0,15 (50%)-99,5512,4128,60,3---0,03 (10%)99,6712,3944,5---0,045 (15%)99,65512,39н/ф---0,06 (20%)99,6412,4н/ф---0,09 (30%)99,6112,4н/ф---0,105 (35%)99,59512,429,3---0,15 (50%)99,5512,4122,6

Продолжение таблицы№№ п/пМассовая доля полиакрил амида, мас.%Массовая доля соли алюминия, мас.% (соотношение соли алюминия от массового содержания полиакриламида)Массовая доля воды, мас.%Динамическая вязкость, мПа·сВязкоупругие свойства (Сф), ед.Al₂(SO₄)₃AlCl₃AlK(SO₄)₂Al(NH₄)(SO₄)₂60,50,04 (10%)---99,4619,9647,50,06 (15%)---99,4419,96н/ф0,08 (20%)---99,4219,97н/ф0,12 (30%)---99,3819,98н/ф0,175 (35%)---99,32519,9829,30,2 (50%)---99,319,9921,60,5-0,04 (10%)--99,4619,9643,5-0,06 (15%)--99,4419,96н/ф-0,08 (20%)--99,4219,97н/ф-0,12 (30%)--99,3819,98н/ф-0,175 (35%)--99,32519,9829,3-0,2 (50%)--99,319,9921,60,5--0,04 (10%)-99,4619,9646,7--0,06 (15%)-99,4419,96н/ф--0,08 (20%)-99,4219,97н/ф--0,12 (30%)-99,3819,98н/ф--0,175 (35%)-99,32519,9830,3--0,2 (50%)-99,319,9924,60,5---0,04 (10%)99,4619,9644,3---0,06 (15%)99,4419,96н/ф

Продолжение таблицы№№ п/пМассовая доля полиакрил амида, мас.%Массовая доля соли алюминия, мас.% (соотношение соли алюминия от массового содержания полиакриламида)Массовая доля воды, мас.%Динамическая вязкость, мПа·сВязкоупругие свойства (Сф), ед.Al₂(SO₄)₃AlCl₃AlK(SO₄)₂Al(NH₄)(SO₄)₂  ---0,08 (20%)99,4219,97н/ф---0,12 (30%)99,3819,98н/ф---0,175 (35%)99,32519,9832,1---0,2 (50%)99,319,9927,1

Пример конкретного выполнения.

Пример 1 (известный). Опытный участок с нагнетательной скважиной и семью добывающими скважинами расположен в пределах залежи №9 Ромашкинского месторождения, эксплуатационный объект которой представлен терригенными коллекторами. Начальная приемистость скважины составила 288 м³/сут при 5,5 МПа.

В нагнетательную скважину закачивают состав в объеме 1225 м³.

Закачивают состав циклически: готовят и закачивают оторочку ПАА (18 м³) с концентрацией 0,2-0,3%, затем оторочку пресной воды (3 м³), которую нужно дополнительно привезти на скважину, готовят и закачивают оторочку раствора соли алюминия (18 м³) с концентрацией 0,02-0,05%. Данные циклы повторялись до закачки нужного объема состава (1225 м³). Закачка производилась в течение 11 суток. Приемистость скважины после закачки состава составила 288 м³/сут при 6,5 МПа.

После проведения закачки технологический эффект по добывающим скважинам длился в течение одного месяца. По четырем добывающим скважинам дебит нефти увеличился от 15,1 до 46,3%. По трем добывающим скважинам участка дебит нефти уменьшился от 14,3 до 58,8%. Обводненность продукции по трем добывающим скважинам уменьшилась от 0,8 до 5,5%, по четырем добывающим скважинам увеличилась от 1,9 до 3,0%. Дополнительная добыча нефти составила 18 т на данный участок за время технологического эффекта.

Пример 2 (предлагаемый способ).

Опытный участок с нагнетательной скважиной и шестью добывающими скважинами расположен в пределах 9 залежи Ромашкинского месторождения, эксплуатационный объект которой представлен терригенными коллекторами. Проводят гидродинамические исследования, по результатам исследований определяют объем закачки, концентрацию реагентов, начальную приемистость нагнетательной скважины, которая составила 288 м³/сут при 8,6 МПа.

В нагнетательную скважину закачивают состав в объеме 1000 м³, мас.%: полиакриламид ПАА - 0,1, сернокислый алюминий СКА - 0,03 (30% от массового содержания ПАА), вода 99,87, указанный состав получают в виде суспензии коллоидных частиц непрерывным дозированием 10%-ного концентрированного водного раствора СКА в водную суспензию ПАА. Закачка состава производилась в течение 6 суток. Каждые сутки отбирались пробы, производился анализ качества закачиваемого состава и производилась корректировка параметров суспензии коллоидных частиц.

В процессе закачки давление увеличилось на 28,8%, приемистость скважины после закачки уменьшилась на 42% (167 м³/сут при 8,6 МПа) при равных значениях давления, что является свидетельством отключения высокопроницаемых промытых зон пласта и вовлечения в активную разработку неохваченных ранее заводнением интервалов. После проведения закачки по добывающим скважинам участка дебиты нефти увеличились от 33 до 60%, обводненность продукции снизилась от 1,0 до 16,3%. Дополнительная добыча нефти составила 1719 т на данный участок за время технологического эффекта.

Технологическое преимущество предлагаемого способа в сравнении с прототипом заключается в снижении объемов закачки композиции в скважину и уменьшении времени приготовления состава, получении качественного состава и контроле за качеством состава при закачке, что ведет к упрощению технологического процесса закачки состава. Кроме того, преимуществом заявляемого способа является полная закупорка качественным составом высокопроницаемых зон пласта и перераспределение фильтрационных потоков за счет снижения проницаемости наиболее проницаемых зон пласта, а также отсутствие адсорбции состава в пласте.

Изобретение относится к области нефтедобывающей промышленности, в частности к способам добычи нефти из неоднородного нефтяного пласта путем регулирования охвата пласта заводнением и перераспределения фильтрационных потоков за счет снижения проницаемости высокопроницаемых зон пласта. Техническим результатом изобретения является повышение эффективности добычи нефти за счет закачки состава для полной закупорки высокопроницаемых зон пласта и перераспределения фильтрационных потоков, а также за счет отсутствия адсорбции указанного состава в пласте и упрощения технологического процесса. В способе добычи нефти, включающем предварительное проведение комплекса гидродинамических исследований и закачку в пласт состава, содержащего, мас.%: полиакриламид 0,05-0,5, соль алюминия 0,0075-0,15 и воду остальное, указанный состав получают в виде суспензии коллоидных частиц непрерывным дозированием 7-10%-ного водного раствора соли алюминия в водную суспензию полиакриламида, причем соотношение соли алюминия составляет 15-30% от массового содержания полиакриламида. 1 табл.

Способ добычи нефти, включающий предварительное проведение комплекса гидродинамических исследований и закачку в пласт состава, содержащего полиакриламид, соль алюминия и воду, отличающийся тем, что указанный состав получают в виде суспензии коллоидных частиц непрерывным дозированием 7-10%-ного водного раствора соли алюминия в водную суспензию полиакриламида, причем соотношение соли алюминия составляет 15-30% от массового содержания полиакриламида в указанном составе при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Полиакриламид0,05-0,5Соль алюминия0,0075-0,15ВодаОстальное