СПОСОБ СЕЛЕКТИВНОЙ ИЗОЛЯЦИИ ВОДОПРИТОКА Российский патент 2010 года по МПК E21B33/138 

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к селективной изоляции водопритока в неоднородных по проницаемости пластах.

Известен способ изоляции притока пластовых вод, включающий последовательную закачку в обводненный пласт двух веществ, взаимодействующих с образованием закупоривающего осадка, при этом в качестве одного вещества берут щелочной отход от очистки светлых нефтепродуктов, а в качестве другого - 10-15% водный раствор хлористого кальция [АС СССР №962595, 1982 г.]. Способ применяют на однородных по проницаемости пластах для полной изоляции одного из обводненных пропластков.

Способ нетехнологичен в условиях неоднородных по проницаемости пластов на поздней стадии их разработки.

Наиболее близким техническим решением, взятым нами за прототип, является способ селективной изоляции водопритока, включающий последовательную закачку кислотного раствора и реагента, способствующего осадкообразованию [Патент США №3396790, 1968 г.].

Недостатками указанного способа являются низкая эффективность и высокая стоимость обработок. Кроме того, использование при реализации способа такого ядовитого реагента, как хлорное железо, ухудшает экологию и способствует образованию нерастворимых соединений, снижающих эффективность последующей эксплуатации скважины.

Целью изобретения является повышение эффективности изоляции водопритока в неоднородных по проницаемости пластах.

Указанная цель достигается тем, что в способе селективной изоляции водопритока, включающем последовательную закачку в пласт кислотного раствора и осадкообразующего состава, отличающийся тем, что после закачки осадкообразующего состава в пласт последовательно закачивают гелеобразующий состав и оторочку цементного раствора, при этом в качестве кислотного раствора используют гидролизную серную кислоту, в качестве осадкообразующего состава используют композицию на основе бисульфата натрия, содержащую, мас.%:

бисульфат натрия 3-20 5-20% раствор технического лигносульфоната 3-20 в воде с минерализацией до 18 г/л   кремнийорганический гидрофобизатор остальное

в качестве гелеобразующего состава содержит полиакриламид, бихромат натрия и технический лигносульфонат при следующем соотношении компонентов, об.%:

полиакриламид 0,5-1,0 бихромат натрия 0,1-0,2 технический лигносульфонат 0,2-0,4 вода остальное

и цементный раствор модифицирован добавкой пластификатора АПАВ в объеме 10-20%.

Анализ известных технических решений показал, что применение осадкообразующих агентов, содержащих лигносульфонат, известно. Однако использование известных составов не обеспечивает перераспределение фильтрационных потоков, которое достигается при использовании гидрофобизирующей, осадкообразующей композиции на основе бисульфата натрия, содержащей кремнийорганическое гидрофобизирующее вещество, а в качестве осадкообразующего реагента лигносульфонат технический. Закачка в пласт указанных растворов обеспечивает протекание следующих процессов, бисульфат натрия взаимодействует с пластовой минерализованной водой и дополнительно закачиваемым лигносульфонатом с образованием в водопромытых интервалах высокодисперсного осадка.

Сущность метода, включающего закачку гидрофобизирующей осадкообразующей композиции, заключается в следующем, в пласт закачивают раствор бисульфата натрия, содержащего кремнийорганическое гидрофобизирующее вещество.

Закачка гидрофобизатора в нефтяной пласт приводит к изменению смачиваемости породы пластовыми флюидами и сопровождается увеличением фазовой проницаемости нефти и снижением фазовой проницаемости по воде. При этом абсолютная проницаемость коллектора, обработанного гидрофобизирующим веществом, практически не изменяется. Использование кремнийорганических гидрофобизаторов для воздействия на пласт более эффективно, так как они обладают более высокой устойчивостью в пластовых условиях, не теряют своих свойств и способности глубоко проникать в объем пласта. Для закачки в пласт можно использовать кремнийорганические гидрофобизаторы с различной химической активностью, способные как обратимо, так и необратимо адсорбироваться на поверхности породы, что позволяет регулировать интенсивность воздействия на пласт и глубину проникновения реагента.

В качестве кремнийорганических гидрофобизаторов могут использоваться следующие вещества: ГКЖ-11, продукт 119-204, кремнийорганические эмульсии типа SE (производство фирмы «Dow Coming Gmbh», Бельгия), другие эмульсии на основе полиметилсилоксанов и т.д. Предпочтительнее использование отечественных кремнийорганических эмульсий на основе полисилоксанов, а также водорастворимые силиконовые блоксополимеры.

При растворении бисульфата натрия в воде образуется гидролизная серная кислота и сульфат натрия. При взаимодействии дигносульфоната с реагентами, получаемыми в результате гидролизного растворения бисульфата натрия в воде, происходит процесс коагуляции приводящий к укрупнению молекул лигносульфоната с образованием глобул. Глобулы выпадают в осадок в виде микродисперсии, образование которой способствует достижению поставленной цели. В растворенной среде содержаться ионы кальция Са⁺², присутствующие в минерализованной воде, которые взаимодействуют с сульфат-ионами SO₄ ^2- с образовавнием малорастворимого осадка Са SO₄ (гипс).

При фильтрации состава через породу кроме механической адсорбции происходит хемосорбционное адсорбирование высокомолекулярной фракции лигносульфонатов на породе.

Образование дисперсии происходит мгновенно, образуемый осадок находится в растворе в виде взвеси в тонкодиспергированном состоянии и не вызывает технологических затруднений при использовании. По мере продвижения микродисперсии в пласте происходит полная изоляция водопромытых зон, при этом на изолируемом участке возрастает градиент давления, и зоны пласта с низкой проницаемостью становятся доступными для вытесняющего агента. Для повышения эффективности процесса производится закачка гелеобразующего состава, исключающего размывание осадкообразующей композиции. Для предотвращения понижения прочности гелеобразующего состава его укрепляют путем закачки раствора цемента, модифицированного оторочкой пластификатора.

Общий объем закачиваемых составов выбирается из расчета 0,8-1,4 м³ на 1 метр мощности продуктивного пласта.

Таким образом, предлагаемая последовательность закачки реагентов определенного состава позволяет достичь наиболее эффективной изоляции проницаемых водонасыщенных участков продуктивного пласта.

В предлагаемом способе для исследования используются следующие промышленные многотоннажные химические продукты:

1. Гидролизная серная кислота.

2. Гидрофобизирующие вещества:

ГКЖ-11 ТУ 6-02-696-76

продукт 119-204 ТУ 6-02-1294-84

продукт 136-41 и эмульсионные композиции на его

основе ГОСТ 10834-76

жидкость полиметил силоксановая ГОСТ 13032-77

3. Лигносульфонат технический КПБ, КССБ ТУ 13-0281036-05-89

4. Водорастворимые полимеры: DKS-ORP; PDA; FP 107, 207, 307.

5. Бихромат натрия ГОСТ 2651-78

6. Цементы ГОСТ 1581-85

7. Пластификатор ТУ 18 РСФСР 780-78

строительных растворов, АПАВ

Лигносульфонаты марки КБП₅, КССБ - многотоннажный отход целлюлозно-бумажной промышленности представляют собой нетоксичные легкорастворимые в воде порошки, являются анионоактивным ПАВ. КССБ - конденсированная сульфитспиртовая барда, кальциевая соль лигносульфоната; молекулярная масса 2000-100000 у.е.

Бисульфат натрия представляет собой сыпучее кристаллическое вещество; гигроскопично, хорошо растворимо в воде с образованием сульфата натрия и гидролизной серной кислоты.

Ниже приведены примеры лабораторных исследований предложенных составов.

Пример 1. Исследовали процесс осадкообразования по количеству в граммах осадка из растворов минерализованной воды, содержащей 3-20% лигносульфоната и 3-20 мас.% бисульфата натрия. Минерализация составляла 18 г/л, в том числе содержание солей, г/л: хлористого кальция 2,5; хлористого натрия 15,5; хлористого магния 0,07, такой состав соответствует средней минерализации пластовых вод большинства месторождений Западной Сибири. Результаты исследования процесса осадкообразования в минерализованной воде сведены в таблицу 1.

Из таблицы следует, что присутствие ионов Са²⁺, Mg²⁺, Na⁺ в воде положительно влияет на процесс осадкообразования. Слабоминерализованные воды (пластовые воды месторождений Западной Сибири), увеличивают общую массу осадка в растворе, что при фильтрации приводит к росту сопротивления фильтрации в высокопроницаемых пропластках.

Таблица 1 Зависимость осадкообразующих свойств лигносульфоната от концентрации бисульфата натрия в воде с минерализацией 1; 5 и 10 г/л при 20°С Опыт Количество (БН) бисульфата натрия, % Количество осадка, г, выделившегося из 50 мл состава при различных концентрациях КПБ, % 3 5 Минерализация воды, 1 г/л 1 3 0,009 0,011 2 5 0,017 0,024 3 10 0,041 0,043 4 20 0,088 0,092 5 23 0,089 0,092 Минерализация воды, 5 г/л 6 3   0,015 7 5   0,027 8 10 1 0.046 9 20 0,090 0,105 10 23 0,090 0,109 Минерализация воды, 10 г/л 11 3 0,014 0,017 12 5 0,020 0,030 13 10 0,045 0,054 14 20 0,092 0,112 15 23 0,094 0,116

продолжение таблицы 1 Опыт Количество (БН) бисульфата натрия, % Количество осадка, г, выделившегося из 50 мл состава при различных концентрациях КПБ, % 10 20 25 Минерализация воды, 1 г/л 1 3 0,025 0,050 0,061 2 5 0,042 0,062 0,074 3 10 0,047 0,088 0,099 4 20 0,103 0,158 0,164 5 23 0,102 0,163 0,166 Минерализация воды, 5 г/л 6 3 0,028 0,054 0,065 7 5 0,051 0,079 0,101 8 10 0,070 0,132 0,144 9 20 0,0141 0,243 0,265 10 23 0,0152 0,274 0,282   Минерализация воды, 15 г/л 11 3 0,033 0,056 0,069 12 5 0,057 0,089 0,101 13 10 0,095 0,151 0,162 14 20 0,183 0,294 0,316 15 23 0,195 0,309 0,320

Таблица 2 Зависимость осадкообразующих свойств лингосульфоната от концентрации бисульфата натрия в воде с минерализацией 1,5 и 18 г/л Опыт Количество бисульфата натрия, % Количество осадка, г, выделившегося из 10 мл состава при различных концентрациях лигносульфоната в воде с минерализацией 18 г/л 3 5 10 1 1 0,004 0,004 0,012 0,012 0,015 0,018 2 3 0,013 0,016 0,020 0,024 0,024 0,025 3 5 0,018 0,022 0,038 0,042 0,044 0,048 4 7 0,036 0,039 0,043 0,054 0,062 0,067 5 10 0,045 0,056 0,067 0,069 0,083 0,089 6 13 0,070 0,080 0,089 0,098 0,096 0,101 7 15 0,079 0,088 0,102 0,110 0,107 0,112 8 18 0,085 0,105 0,115 0,120 0,125 0,130 9 20 0,095 0,125 0,117 0,138 0,170 0,185 10 21 0,092 0,115 0,109 0,115 0,143 0,165

Продолжение таблицы 2 Количество осадка, г, выделившегося из 10 мл состава при различных концентрациях лигносульфоната в воде с минерализацией 18 г/л 15 20 25 20°С 60°С 20°С 60°С 20°С 60°С 0,032 0,045 0,048 0,054 0,056 0,067 0.049 0,069 0,063 0,075 0,071 0,080 0,097 0,112 0,105 0,115 0,114 0,130 0.109 0,120 0,141 0,160 0,157 0,168 0,127 0,165 0,167 0,185 0,177 0,225 0.144 0,189 0,175 0,229 0,190 0,257 0,159 0,205 0,189 0,239 0,201 0,268 0,241 0,251 0,248 0,364 0,282 0,275 0,275 0,421 0,364 0,435 0,415 0,495 0,335 0,388 0,353 0,390 0,402 0,465

Пример 2. Лабораторные испытания проводили по предлагаемому способу на линейных моделях слоисто-неоднородного пласта в соответствии с методикой определения коэффициентов вытеснения нефти водой в лабораторных условиях (ОСТ 38-195-86). Модель пласта представляет собой две параллельно соединенные колонки с терморубашками, длиной 30 см, диаметром 1,4 см. Колонки заполнены дезинтегрированным керном Самотлорского месторождения с размером зерен в первой колонке 0,2-0,3 мм, во второй - 0,07-0,14 мм. Колонки вакуумируются в течение 2 часов, затем насыщаются минерализованной водой с суммарным содержанием солей 14 г/л. На входе в модель поддерживалось давление нагнетания жидкости, обеспечивающее в наиболее проницаемом проластке скорость фильтрации, соответствующую реальной пластовой (не более 1 м/сутки). Проницаемость по воздуху одного прослоя составляет 8,5 мкм², второго - 30,4 мкм².

Воду в колонках замещали тремя поровыми объемами Самотлорской нефти с вязкостью при 20°С 1,9 МПа·с. Для создания остаточной нефтенасыщенности нефть вытесняли пластовой водой до предельной обводненности выходящих проб жидкости в наименее проницаемом прослое. Затем через модель последовательно фильтровали различные объемы оторочек реагентов, необходимые для выравнивания скоростей фильтрации в обеих колонках, после чего фильтровали не менее двух поровых объемов пластовой воды.

В таблице 3 приведены объемы прокачки реагентов через модели пласта различной проницаемости. Каждая строка в таблице 3 показывает, какой суммарный объем жидкости прокачивается через прослой малой проницаемости при фиксированном объеме прокачки реагентов через прослой большой проницаемости. Например, при закачке в модель воды, реагентов по прототипу и предлагаемых реагентов на момент, когда через прослой большой проницаемости прокачано 2 поровых объема жидкости, через прослой малой проницаемости фильтруется соответственно: 0,18; 0,55; 0,72 поровых объемов жидкости. Представленные результаты наглядно показывают, что изменение и перераспределение фильтрационных потоков в модели предлагаемым способом позволяет увеличить охват пласта и увеличить нефтеотдачу на 25-35%.

Таблица 3 Изменение фильтрационных потоков по прокачке реагентов через модель слоисто-неоднородного пласта Пример Прокачка жидкостей через прослои большой проницаемости, об. пор. Прокачка жидкостей через прослои большой проницаемости, об. пор. Вода По прототипу По ПТР 1 1,00 0,10 0,38 0,07 2 1,25 0,12 0,39 0,20 3 1,50 0,14 0,43 0,36 4 1,75 0,16 0,45 0,63 5 2,00 0,18 0,55 0,72 6 2,25 0,20 0,67 0,88 7 2,50 0,22 0,71 1,09

Предлагаемый способ реализуют следующим образом. В обводненный неоднородный по коллекторскому составу участок пласта после применения метода разработки путем закачки воды, закачивают последовательно растворы бисульфата натрия в смеси с гидрофобизатором и лигносульфоната с суммарным объемом равным 0,2-0,5 поровых объемов пласта. Точный размер оторочки рассчитывают, исходя из конкретных геолого-физических условий месторождений.

Во время движения растворов по пласту в результате процессов коагуляции, комплексообразования происходит высаждение микродисперсного осадка, снижение проницаемости пласта. Снижение проницаемости происходит прежде всего там, где сильнее фильтрация, больше массоперенос. Это приводит к выравниванию скоростей фильтрации водопромытых, высокопроницаемых и низкопроницаемых зон. После закачки предлагаемых растворов, в пласт закачивают гелеобразующий состав, а затем оторочку цементного раствора.

Способ экономичен, экологически безвреден, используемые компоненты порошкообразны, удобны в транспортировке, не подвержены отрицательному влиянию резких колебаний температур, характерных для Западной Сибири. Прирост дополнительной добычи нефти за счет применения данного способа составит 4-7 тысяч тонн на каждый опытный участок.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к селективной изоляции водопритока в неоднородных по проницаемости пластах. Способ включает последовательную закачку в пласт кислотного раствора и осадкообразующего состава. После закачки осадкообразующего состава в пласт последовательно закачивают гелеобразующий состав и оторочку цементного раствора. В качестве кислотного раствора используют гидролизную серную кислоту, в качестве осадкообразующего состава используют композицию на основе бисульфата натрия, содержащую, мас.%: бисульфат натрия 3-20; 5-20% раствор технического лигносульфоната в воде с минерализацией до 18 г/л 3-20 кремнийорганический гидрофобизатор - остальное, в качестве гелеобразующего состава содержит полиакриламид, бихромат натрия и технический лигносульфонат при следующем соотношении компонентов, об.%: полиакриламид 0,5-1,0; бихромат натрия 0,1-0,2; технический лигносульфонат 0,2-0,4; вода - остальное.

Цементный раствор может быть модифицирован добавкой пластификатора АПАВ в объеме 10-20%. Технический результат - повышение эффективности изоляции водопритока в неоднородных по проницаемости пластах. 1 з.п. ф-лы, 3 табл.

1. Способ селективной изоляции водопритока, включающий последовательную закачку в пласт кислотного раствора и осадкообразующего состава, отличающийся тем, что после закачки осадкообразующего состава в пласт последовательно закачивают гелеобразующий состав и оторочку цементного раствора, при этом в качестве кислотного раствора используют гидролизную серную кислоту, в качестве осадкообразующего состава используют композицию на основе бисульфата натрия, содержащую, мас.%:
бисульфат натрия 3-20 5-20%-ный раствор технического лигносульфоната   в воде с минерализацией до 18 г/л 3-20 кремнийорганический гидрофобизатор остальное,

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что цементный раствор модифицирован добавкой пластификатора АПАВ в объеме 10-20%.