СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ПРОФИЛЯ ПРИЕМИСТОСТИ НАГНЕТАТЕЛЬНЫХ СКВАЖИН Российский патент 2008 года по МПК E21B43/22 

Изобретение относится к области разработки нефтяных месторождений, в частности к повышению нефтеотдачи неоднородных по проницаемости, заводненных нефтяных пластов путем регулирования профиля приемистости нагнетательных скважин.

Известен способ разработки нефтяного пласта, применяемый для повышения нефтеотдачи неоднородных по проницаемости заводненных нефтяных пластов, включающий отбор нефти через добывающие скважины, приготовление и закачку через нагнетательные скважины рабочего агента и силиката в водной фазе (пат. РФ №2185505, МПК Е21В 43/22, опубл. 20.07.2002 г., бюл. №20). В качестве силиката используют частицы силиката-геля, а в качестве водной фазы - раствор полимера в пресной или минерализованной воде. Готовят силикат-гель смешиванием жидкого стекла (силиката натрия с модулем более 2,5) и гелеобразующего компонента (неорганические и органические кислоты, щелочные реагенты, моно- и олигосахариды и др.). Добиваются перевода жидкого стекла в затвердевшее состояние, т.е. получают силикат-гель. Затем его дробят до размера частиц от 5 мм до нескольких микрон. Силикат-гель используют в количестве 0,1-70,0%, а полимер используют в количестве 0,01-2,0%. Силикат-гель и его суспензию готовят в полном объеме в наземных условиях с последующей закачкой в пласт, а не в порах пласта, где регулировать концентрацию водородных ионов (рН), а следовательно, и получение геля проблематично. С целью повышения качества изоляционных свойств закачку суспензии силиката-геля в водном растворе полимера начинают с минимальных концентраций силиката-геля при минимальных давлениях закачки с постепенным увеличением концентрации силиката-геля и давления закачки до достижения давления закачки, превышающего устьевое давление нагнетания рабочего агента на 0,5-3,0 МПа, после чего давление поддерживают постоянным при снижении концентрации компонентов в суспензии.

Недостатком способа является большая зависимость фильтрационных свойств закачиваемой суспензии от флокулирующей способности полимера, способствующая укрупнению частиц силикат-геля и затрудняющая закачку в неоднородный пласт. Также известный способ недостаточно эффективно поддерживает постоянство водородного показателя (рН), требует значительных затрат, длителен и сложен в осуществлении.

Наиболее близким по технической сущности и решаемой задаче к предлагаемому способу является способ ограничения водопритоков в скважину, который может быть использован для регулирования профиля приемистости нагнетательных скважин, включающий приготовление и закачку в скважину смеси 1-3%-ного раствора соляной кислоты с 1-15%-ным раствором силиката натрия при рН смеси 1,5-2 (пат. РФ №2160832, МПК Е21В 43/32, опубл.20.12.2000 г., бюл. №35). Смесь готовят путем одновременного пропорционального дозирования и смешения разбавленных растворов соляной кислоты и силиката натрия. Исходный раствор силиката натрия разбавляют водой до 30-50%-ной концентрации. Оставшийся расчетный объем воды используют для разбавления концентрированного раствора соляной кислоты. Для обеспечения создания в пластовых условиях гелеобразующей оторочки с высокими структурно-механическими свойствами при одновременном улучшении технологичности процесса после закачки смеси закачивают 30-50%-ный раствор силиката натрия в количестве, достаточном для повышения концентрации водородного показателя (рН) смеси до 5-8. Известный способ недостаточно эффективен из-за отсутствия контроля за процессом приготовления смеси и регулирования стабильности показателя водородных ионов смеси, а также недостаточно высоких фильтрационных свойств силикатного геля.

Технической задачей предложения является повышение эффективности способа за счет обеспечения контроля за процессом смешения составных компонентов и регулирования стабильности показателя водородных ионов силикатного геля, повышения показателей фильтрационных свойств суспензии силикатного геля, а также упрощение способа и расширение технологических возможностей его осуществления.

Поставленная задача решается за счет того, что в способе регулирования профиля приемистости нагнетательных скважин, включающем приготовление силикатного геля, дозирование полученного геля в закачиваемую воду от водовода и закачку в пласт полученной суспензии силикатного геля, предварительно определяют начальную приемистость нагнетательной скважины, приготовление силикатного геля осуществляют путем одновременной подачи струя в струю разбавленных растворов соляной кислоты и силиката натрия в снабженный частотным преобразователем шнековый транспортер в малообъемном совмещении при соотношении указанных растворов от 1:1 до 1:2, соотношение растворов регулируют изменением показателя частотного преобразователя в зависимости от их концентрации, выбор концентрации разбавленных растворов и их соотношение осуществляют с учетом условия мгновенного гелеобразования при смешении, затем силикатный гель в указанном транспортере разбивают на частицы размером от 0,01 до 0,5 мм, дозирование геля в воду осуществляют до концентрации 0,05-75 мас.%, а закачку осуществляют в зависимости от начальной приемистости скважины начиная с минимальной концентрации суспензии при минимальном давлении закачки с постепенным увеличением концентрации до достижения допустимого давления на эксплуатационную колонну при последующем поддержании его постоянным за счет снижения концентрации суспензии.

Сущность способа заключается в следующем.

Предварительно проводят геофизические и промысловые исследования по определению приемистости нагнетательных скважин, нефтенасыщенной толщины продуктивного пласта, пористости и проницаемости коллектора, дебита нефти и жидкости по участку, обводненности добываемой продукции. Выделяют участок нагнетательных скважин с приемистостью скважин не менее 100 м³/сут, представленный неоднородными по проницаемости коллекторами с низким коэффициентом охвата пласта заводнением, с проницаемостью коллектора не менее 0,1 мкм², пористостью не менее 10% и обводненностью добываемой продукции до 98%. Определяют добывающие скважины, гидродинамически связанные с выделенными нагнетательными скважинами. Определяют начальную приемистость каждой нагнетательной скважины, выбирают объем закачки суспензии силикатного геля.

На устье скважины начинают приготовление закачиваемой суспензии. Оптимальное соотношение растворов для получения силикатного геля с учетом приемистости скважин приведены в таблице 1. Концентрированный раствор силиката натрия разбавляют пресной водой в объемном соотношении 1:3 и перемешивают насосом в течение одного часа. Концентрация (массовая доля) силиката натрия в разбавленном растворе составляет 25% (в расчете на товарную форму), плотность 1,09-1,11 г/см³. Концентрированный раствор ингибированной соляной кислоты разбавляют пресной водой в объемном соотношении 1:7 и перемешивают в течение одного часа. Концентрация (массовая доля) соляной кислоты в разбавленном растворе составляет 2,9%, плотность 1,015-1,016 г/см³. Разбавленные растворы подают в шнековый транспортер с помощью дозировочных насосов. При непрерывной и одновременной подаче струя в струю разбавленных растворов указанной концентрации соляной кислоты и силиката натрия в малообъемном совмещении от точки контакта указанных растворов до шнекового транспортера, снабженного частотным преобразователем при соотношении разбавленных растворов от 1:1 до 1:2, мгновенно получают силикатный гель в полном объеме с широким диапазоном структурно-механических показателей и показателем водородных ионов в интервале рН от 6,5 до 9,0 соответственно. Соотношение подаваемых растворов регулируют изменением показателя частотного преобразователя в зависимости от концентрации.

Таблица 1Приемистость,
м³/сутОбъем закачиваемой суспензии, м³Масса (объем), (товарная форма), т(м³)Массовая доля силикатного геля, %Силикат натрия
плотность 1,36 г/см³НАПОР-HCl
плотность 1,12 г/см³100-150300-4001,36-4,08(1,0-3,0)0,56-1,12(0,5-1,68)0,05-3,5150-200350-5002,72-5,44 (2,0-4,0)1,12-1,68(1,0-2,24)0,05-5,0200-250400-6004,08-9,52
(3,0-7,0)1,68-3,36
(1,5-3,92)1,0-8,0250-300500-7008,16-10,88
(6,0-8,0)3,36-4,48
(3,0-4,0)2,0-10,0300-500700-100012,24-27,2
(9-20)5,04-11,2
(4,5-10)5,0-30,0более 500800-150020,4-40,8
(15-30)8,4-16,8
(7,5-15)10,0-75,0

В шнековом транспортере разбивают силикатный гель на частицы размером от 0,001 до 1,0 мм, изменяя скорость вращения шнека. Дозируют содержание силиката-геля в суспензии от 0,05 до 75% в зависимости от приемистости скважины. В струйный насос подают силикатный гель и закачиваемую воду от водовода, происходит диспергирование силикатного геля. Получают суспензию силикатного геля и закачивают ее в скважину. Концентрацию силикатного геля в суспензии регулируют подачей разбавленных растворов дозировочными насосами при помощи частотных преобразователей. Расход дозировочного насоса для подачи силикатного геля рассчитывают по формуле (1):

где X - расход дозировочного насоса, м³/ч;

Q - часовая производительность насосного агрегата, м³/ч;

А - необходимая концентрация силикатного геля с объемной долей, %.

Закачку суспензии силикатного геля осуществляют, начиная с минимальной концентрации силикатного геля при минимальном давлении закачки с постепенным увеличением концентрации силикатного геля до достижения допустимого давления на эксплуатационную колонну. Затем поддерживают давление постоянным за счет снижения концентрации силикатного геля в суспензии, что обеспечивает создание блокирующей оторочки в пласте. Изменение концентрации компонентов, регулирование подачи, смешения и содержания геля в водной суспензии позволяет повысить качество и стабильность фильтрационных свойств. Предлагаемый способ позволяет расширить технологические возможности приготовления и закачки суспензии силикатного геля при различных геолого-физических условиях пласта. И, как следствие, способ обеспечивает повышение выработки обводненных неоднородных по проницаемости продуктивных пластов за счет увеличения охвата пластов заводнением, которое достигается путем предварительного полного или частичного блокирования высокопроницаемых обводнившихся зон пластов и последующего изменения направления и перераспределения фильтрационных потоков с вовлечением в разработку ранее неохваченных воздействием низкопроницаемых продуктивных зон пласта.

Для приготовления суспензии силикатного геля используют:

силикат натрия (стекло натриевое жидкое) по ГОСТ 13078-81, плотностью 1,36-1,45 г/см³;

ингибированную соляную кислоту, представляющую собой смесь соляной кислоты с массовой долей хлористого водорода 22-24% (технической или являющейся полупродуктом химических производств) и ингибитора кислотной коррозии НАПОР-HCl, выпускаемую по ТУ 2458-017-12966038-2002, плотностью 1,108-1,12 г/см³.

Пример конкретного выполнения.

На Сабанчинском месторождении, представленном терригенным коллектором, продуктивные пласты представлены песчаниками, средне- и мелкозернистыми алевролитами с нефтенасыщенной толщиной 1,8 - 15,6 м и пористостью 15,1-28,9%. Проницаемость коллектора составила от 0,31 до 1,91 мкм², обводненность 61,4-98%. Выделили участки нагнетательных скважин, гидродинамически связанные с добывающими скважинами. Приемистость нагнетательных скважин составила от 150 до 360 м³/сут Определили герметичность эксплуатационной колонны и колонны насосно-компрессорных труб. Плотность закачиваемой в нагнетательные скважины воды составила от 1,00 до 1,12 г/см³.

Суспензию готовили непосредственно перед закачкой в пласт, используя для этой цели струйные насосы и установку для приготовления, дозирования и закачивания технологических растворов в скважину.

При проведении опытно-промышленных работ использовали низкомодульное стекло натриевое жидкое с плотностью 1,36-1,45 г/см³, с силикатным модулем не менее 2,3, содержание Na₂SiO₃ составило 24,8% и в качестве гелеобразователя - ингибированную соляную кислоту с концентрацией не менее 19,5% (плотностью 1,097 г/см³). Предварительно из товарной формы реагентов готовили разбавленные пресной водой растворы силиката натрия в объемном соотношении 1:3 и ингибированной соляной кислоты в объемном соотношении 1:7. Затем непрерывно получали силикатный гель путем одновременной подачи струя в струю разбавленных растворов соляной кислоты и силиката натрия в малообъемном совмещении от точки контакта указанных растворов до шнекового транспортера, снабженного частотным преобразователем при соотношении разбавленных растворов от 1:1 до 1:2, рН от 6,5 до 9,0. Силикатный гель разбили на частицы размером от 0,001 до 1,0 мм, изменяя скорость вращения шнека. Концентрацию силикатного геля в суспензии регулировали с помощью частотных преобразователей (таблица 2) в зависимости от приемистости скважины и корректировали по фактическому изменению давления в период закачки суспензии. Затем давление поддерживали постоянным за счет снижения концентрации силикатного геля в суспензии. Показатели технологического процесса закачки приведены в таблице 3. Результаты показателей эксплуатации скважин до и после закачки суспензии приведены в таблице 4. Анализ полученных результатов показывает, что в нагнетательных скважинах в результате закачки суспензии силикатного геля происходит уменьшение приемистости скважин, гидропроводности в призабойной и удаленной зонах пласта, которое является следствием создания гелеобразующей оторочки и последующего увеличения фильтрационных сопротивлений в призабойной и удаленной зонах пласта. Дополнительная добыча нефти составила 1200 т на одну скважино-обработку.

Таблица 2Конц. силикатного геля в суспензии, %Разбавленные растворыКонцентрация растворов, %Показатель частотного преобразователя, Гц5Силикат натрия2,520,8Ингибир. соляная кислота2,522,17Силикат натрия3,530,1Ингибир. соляная кислота3,532,07,5Силикат натрия3,7532,1Ингибир. соляная кислота3,7534,68Силикат натрия434,4Ингибир. соляная кислота436,79Силикат натрия4,540,0Ингибир. соляная кислота4,541,0

Предлагаемый способ обеспечивает контроль за процессом смешения составных компонентов и регулирование стабильности показателя водородных ионов силикатного геля, позволяет повысить фильтрационные свойства суспензии силикатного геля, что в конечном итоге способствует повышению нефтеотдачи пластов. Также способ расширяет технологические возможности осуществления регулирования профиля приемистости нагнетательных скважин.

Изобретение относится к области разработки нефтяных месторождений, в частности к повышению нефтеотдачи неоднородных по проницаемости, заводненных нефтяных пластов путем регулирования профиля приемистости нагнетательных скважин. Технический результат - повышение эффективности способа за счет обеспечения контроля за процессом смешения составных компонентов и регулирования стабильности показателя водородных ионов силикатного геля, повышения показателей фильтрационных свойств суспензии геля, упрощение способа и расширение технологических возможностей его осуществления. В способе регулирования профиля приемистости нагнетательных скважин, включающем приготовление силикатного геля, дозирование его в закачиваемую воду от водовода и закачку в пласт полученной суспензии силикатного геля, предварительно определяют начальную приемистость нагнетательной скважины, приготовление силикатного геля осуществляют путем одновременной подачи струя в струю разбавленных растворов соляной кислоты и силиката натрия в снабженный частотным преобразователем шнековый транспортер в малообъемном совмещении при соотношении указанных растворов от 1:1 до 1:2, соотношение растворов регулируют изменением показателя частотного преобразователя в зависимости от их концентрации, выбор концентрации разбавленных растворов и их соотношение осуществляют с учетом условия мгновенного гелеобразования при смешении, затем силикатный гель в указанном транспортере разбивают на частицы размером от 0,01 до 0,5 мм, дозирование геля в воду осуществляют до концентрации 0,05-75 мас.%, закачку осуществляют в зависимости от начальной приемистости скважины начиная с минимальной концентрации суспензии при минимальном давлении закачки с постепенным увеличением концентрации до достижения допустимого давления на эксплуатационную колонну при последующем поддержании его постоянным за счет снижения концентрации суспензии. 4 табл.

Способ регулирования профиля приемистости нагнетательных скважин, включающий приготовление силикатного геля, дозирование его в закачиваемую воду от водовода и закачку в пласт полученной суспензии силикатного геля, отличающийся тем, что предварительно определяют начальную приемистость нагнетательной скважины, приготовление силикатного геля осуществляют путем одновременной подачи струя в струю разбавленных растворов соляной кислоты и силиката натрия в снабженный частотным преобразователем шнековый транспортер в малообъемном совмещении при соотношении указанных растворов от 1:1 до 1:2, соотношение растворов регулируют изменением показателя частотного преобразователя в зависимости от их концентрации, выбор концентрации разбавленных растворов и их соотношение осуществляют с учетом условия мгновенного гелеобразования при смешении, затем силикатный гель в указанном транспортере разбивают на частицы размером от 0,01 до 0,5 мм, дозирование геля в воду осуществляют до концентрации 0,05-75 мас.%, а закачку осуществляют в зависимости от начальной приемистости скважины, начиная с минимальной концентрации суспензии, при минимальном давлении закачки с постепенным увеличением концентрации до достижения допустимого давления на эксплуатационную колонну при последующем поддержании его постоянным за счет снижения концентрации суспензии.