ВЫСОКОЭФФЕКТИВНАЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЖИДКОСТЬ ДЛЯ НЕФТЯНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ ВТЖ РМД-5 Российский патент 2011 года по МПК C09K8/00 

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может найти применение при бурении скважин, при вскрытии продуктивных пластов, при глушении скважин, при обработке призабойных зон добывающих и нагнетательных скважин, при промывке и освоении скважин, при проведении работ по повышению нефтеотдачи пластов.

Известна технологическая скважинная жидкость с контролируемым поглощением в термобарических условиях пласта, которая может применяться для бурения, глушения или промывки скважин. Жидкость содержит в 1 м³, кг: ксантан 3-20; полианионная целлюлоза 3-20; вода или водно-солевой раствор остальное (патент РФ №2380391, опубл. 27.01.2010).

Известна жидкость для глушения и заканчивания скважин, которая содержит, мас.%: углеводородную основу 46-68, смесь кислот 14,1-18, каустическую соду 8-13, карбонат кальция - остальное, при этом смесь кислот имеет следующий состав, мас.%: циклическая кислота 90-97, натуральная или синтетическая жирная кислота 3-10 (патент РФ №2379325, опубл. 20.01.2010).

Наиболее близкой к предложенному изобретению является технологическая жидкость для перфорации и глушения скважин, которая содержит, мас.%: неорганическую соль щелочного или щелочно-земельного металла - нитрат, фосфат, а также их смеси, 0-50, универсальный реагент для добычи нефти РДН-У 5-99,9, ингибирующая соль 0,1-10, вода остальное (патент РФ №2309176, опубл. 27.10.2007 - прототип).

Все вышеуказанные жидкости имеют двойное или даже тройное назначение и обеспечивают эффект при реализации каждого назначения. Однако ни одна из известных технологических жидкостей не обеспечивает повышения эффективности работ на всех этапах, необходимых для нефтедобычи - от строительства скважины до разработки. Так, жидкость по патенту №2380391 может применяться для бурения, глушения или промывки скважин, но она не оказывает влияния на заканчивание скважины, на обработку призабойной зоны и разработку залежи. Жидкости по патентам №2379325 и №2309176 могут применяться при глушении и заканчивании скважин, но не предназначены для бурения, обработки призабойной зоны и разработки залежи. Многостадийность процессов в нефтяной промышленности и отсутствие универсальных жидкостей вызывает необходимость иметь большой набор технологических жидкостей для каждого этапа, необходимость обучать специалистов работе с каждой жидкостью и большое количество специалистов для работы с этими жидкостями. Наличие одной универсальной технологической жидкости, пригодной для всех или большинства технологических процессов в нефтяной промышленности, позволило бы в значительной степени упростить производство работ, снизить затраты на обучение обслуживающего персонала и добиваться повышения технических показателей при смежных последовательных действиях с применением технологической жидкости.

В предложенном изобретении решается задача универсальности технологической жидкости для нефтяной промышленности и повышения эффективности ее воздействия.

Задача решается применением высокоэффективной технологической жидкости для нефтяной промышленности, включающей реагент РМД, реагент РМД-5 и монтмориллонит, диспергированный до размера частиц от 10 до 200 нм, при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

реагент РМД 100 реагент РМД-5 0,001-100 указанный монтмориллонит 0,001-100

Сущность изобретения

Названию «Высокоэффективная технологическая жидкость» придана аббревиатура ВТЖ РМД-5М.

Высокоэффективная технологическая жидкость ВТЖ РМД-5М включает реагент многофункционального действия РМД, реагент многофункционального действия РМД-5 и монтмориллонит, диспергированный до размера частиц от 10 до 200 нм.

Реагент многофункционального действия РМД выпускается согласно ТУ 2458-011-26761699-2001 и представляет собой композиционную смесь с содержанием растворителя - широкой фракции легких углеводородов и гидрофобизирующей присадки. РМД - жидкость от светло-коричневого до черного цвета, плотностью от 740 до 880 г/см³.

Реагент многофункционального действия РМД-5 выпускается по ТУ 458-017-26761699-2007 и представляет собой композиционную смесь на водной основе, в которой содержатся щелочные электролиты ЩСПК-М (ТУ 2432-001-42129794-2001), гидрофобизирующая присадка (ТУ 9197-039-00335215-2004), натрия полифосфат технический (ГОСТ 20291-80) и/или монтмориллонит, диспергированный от 10 до 200 нм. Могут быть добавлены поверхностно-активные вещества.

РМД-5 - это жидкость коричневого цвета со специфическим запахом, плотностью 1050-1150 кг/м³, с концентрацией водородных ионов рН 8-12,5.

Компоненты используют при следующем соотношении, мас.ч.:

реагент многофункционального действия РМД 100 реагент многофункционального действия РМД-5 0,001-100 монтмориллонит 0,001-100

Столь широкое варьирование компонентов позволяет целенаправленно изменять свойства заявленной технологической жидкости и повышать эффективность воздействия.

Техническим результатом от применения высокоэффективной технологической жидкости ВТЖ РМД-5М является: повышение эффективности работ по воздействию на призабойную зону пласта, увеличение коэффициента продуктивности нефтяных и увеличение приемистости нагнетательных скважин, улучшение качества вскрытия продуктивных пластов и сохранение высокой продуктивности скважин при вводе их из бурения в эксплуатацию, повышение эффективности очистки призабойной зоны скважины, сохранение и улучшение коллекторских свойств пласта при капитальных и периодических ремонтах скважин, увеличение нефтеотдачи залежи.

Примеры конкретного выполнения

Пример 1. Изучают влияние свойств ВТЖ РМД-5М на процесс разработки нефтяной залежи. Для экспериментов выбирают высокоэффективную технологическую жидкость ВТЖ РМД-5 при соотношении компонентов: реагент многофункционального действия РМД-1, реагент многофункционального действия РМД-5 в пределах от 0,001 до 100 и монтмориллонит в пределах от 0,001 - до 100 мас.ч. В качестве монмориллонита используют продукт, диспергированный до размера частиц в пределах от 10 нм до 200 нм.

На модели нефтяного пласта проводят первичное вытеснение нефти из пласта с имитацией добывающих скважин с выхода моделей и нагнетательных скважин с входа моделей. Исследуют влияние на фильтрационные характеристики различных пористых сред в условиях, характерных для терригенных пластов месторождений Татарстана, Удмуртии и Западной Сибири. Эксперименты по изучению фильтрационных характеристик проводят на насыпных линейных моделях пористой среды. Длина насыпной части моделей 100 см, поперечное сечение пористой среды 3 см. В качестве исходного материала для создания пористой среды используют кварцевый песок фракций помола 0,16-0,07 мм, с добавлением до 10% карбоната кальция, пресную или минерализованную воду, нефть различных месторождений Татарстана, Удмуртии и Западной Сибири. Температура экспериментов 20-80°C. Закачку и вытеснение флюидов из пористой среды модели осуществляют плунжерным насосом, при этом фиксируют перепад давления, создаваемого нагнетательной жидкостью. На основании полученных результатов рассчитывают величины проницаемостей до и после обработки ВТЖ РМД-5М. Результаты проведенных экспериментов оценивают по следующим показателям: 1) фильтрационное сопротивление пласта R в конце эксперимента; 2) конечный коэффициент нефтевытеснения пласта; 3) конечная остаточная нефтенасыщенность пласта. Изменение фильтрационных свойств пористой среды определяют по значениям подвижности воды и остаточному фактору сопротивления. Остаточный фактор сопротивления определяют как отношение подвижностей воды, фильтрующейся по пласту до и после обработки модели.

Моделирование пластовых процессов нагнетательных скважин месторождений Татарстана позволяет установить, что при закачивание ВТЖ-РМД-5М в однородный кварцевый пласт с остаточной водой при фильтрации воды после применения приводит к увеличению остаточного фильтрационного сопротивления Roct до 1,5 у.е. относительно воды, взаимодействие компонентов ТЖ-РМД-5 с пластовыми жидкостями и вытеснение водой позволяет получить прирост нефтеотдачи по пласту 12,9%.

Моделирование пластовых процессов нагнетательных скважин месторождений Удмуртии позволяет установить, что закачивание ВТЖ-РМД-5М в однородный кварцевый пласт приводит к взаимодействию компонентов ТЖ-РМД-5 с пластовыми жидкостями, что позволяет получить прирост нефтеотдачи по пласту 10,8%.

Моделирование пластовых процессов нагнетательных скважин месторождений Западной Сибири позволяет установить, что закачивание ВТЖ-РМД-5М в однородный кварцевый пласт позволяет получить прирост нефтеотдачи по пласту 9,4%, несмотря на температуру пласта 80°C.

Пример 2. Высокоэффективную технологическую жидкость ВТЖ РМД-5М используют как для качественного вскрытия продуктивных пластов, так и при перфорации продуктивного пласта. ВТЖ РМД-5М совместима со всеми типами буровых растворов. Известно, что глубина проникновения фильтрата бурового раствора кратно превышает глубину перфорационных каналов и глубину проникновения твердых частиц, часто происходит кольматирование пор породы глинистыми частицами, ВТЖ РМД-5М предотвращает кольматирование продуктивного пласта, так как обладает отмывающими и гидрофобизирующими свойствами, которые позволяют освобождать и удалять задержанные глинистые частицы из пор-ловушек и другие загрязнители, попавшие в пласт при бурении или подземном и капитальном ремонте скважин, увеличить проходку на долото и скорость бурения.

В лаборатории моделирования пластовых процессов были проведены исследования влияния свойств буровых растворов глино-бентонитового раствора (ПБ), полимер-карбонатного раствора (ПКР) и глинистых растворов с добавкой ВТЖ РМД-5М на первичное вытеснение нефти из пластов и на фильтрационные характеристики кварцевых пористых сред в условиях, характерных для терригенных пластов месторождений Татарстана.

Вводят реагент ВТЖ РМД-5М в буровой раствор в количестве 0,2-10%. ВТЖ РМД-5М используют как перфорационную жидкость в чистом виде, и возможен ввод реагента в любую другую перфорационную жидкость в количестве 5-95%. Оторочку глинистого раствора пласта закачивают через мешалку с выхода моделей, имитируя попадание глинистого раствора при бурении в добывающую скважину. Сразу после закачки глинистого раствора начинают фильтрацию закачиваемой воды в направлении к добывающей скважине до стабилизации фильтрационных характеристик пластов

Для добывающих скважин месторождений Татарстана закачка ВТЖ РМД-5 в однородный нефтенасыщенный кварцевый пласт после фильтрации нефти приводит к увеличению до 41% извлечения нефти по сравнению с закачкой глинистого раствора без добавки ВТЖ РМД-5М.

Пример 3. Процесс прямой или обратной промывки скважин осуществляют с целью ликвидации глино-песчанных пробок в скважине, вымывания продуктов реакции после обработки эксплуатационной колонны и призабойной зоны скважины, очистки эксплуатационной колонны скважины от органических высокомолекулярных компонентов нефти, удаления скопившейся в забое скважин грязи, частиц цемента, продуктов коррозии и других твердых частиц, образующихся после прострелочных работ и проработки стенок скважины скребками, после подъема внутри скважинного эксплуатационного оборудования и т.д., при замене жидкости в скважине.

Высокоэффективная технологическая жидкость ВТЖ РМД-5М обладает улучшенными отмывающими и гидрофобизирующими свойствами, низким межфазным натяжением до 0,11 мН/м и отличной совместимостью с водными системами с различной минерализацией. Рекомендуется использовать ВТЖ РМД-5М для промывки и декольматирования нефтяных и газовых скважин при их освоении и как продавочную или буферную жидкость (полость скважины) после различных технологических процессов типа обработки призабойной зоны, капитального ремонта скважины, подземного ремонта скважины, кислотных обработок, перфорации и др. Улучшенные физико-химические свойства реагента ВТЖ РМД-5М позволяют очистить (декольматировать) пористую среду скважин путем:

- освобождения задержанных частиц из пор-ловушек;

- удаления частиц из пористой среды (вынос инфильтрата);

- снижения набухания глинистых частиц коллектора и стабилизация глинистой фракции коллекторов;

- облегчения операции по последующему удалению фильтрата из зоны проникновения после солянокислотных обработок продуктивных пластов путем уменьшения капиллярных давлений, с целью снижения температуры застывания возможно добавление низших спиртов - изопропилового, метилового, этилового или спиртосодержащих отходов, или ацетона;

- стимулирования смачивающей способности вытесняющей воды;

- снижения межфазного натяжения на границе нефть-вода;

- разрушения находящихся в пласте нефтяных эмульсий;

- диспергирования нефти в водной фазе.

В лаборатории моделирования пластовых процессов были проведены исследования влияния свойств промывочной и декольматирующей высокоэффективной технологической жидкости ВТЖ РМД-5М после различных технологических процессов. Для добывающих скважин месторождений Татарстана промывка реагентом ВТЖ РМД-5М однородного нефтенасыщенного кварцевого пласта после фильтрации нефти приводит к снижению остаточного фильтрационного сопротивления Roct до 0,71 у.е. относительно нефти, что говорит об улучшении относительной проницаемости нефти в пласте после промывки на 41% по сравнению с технологической жидкостью на основе МЛ-40.

Моделирование пластовых процессов добывающих скважин месторождений Татарстана позволяет установить, что при промывке ВТЖ РМД-5М однородного нефтенасыщенного кварцевого пласта, облегчает удаления фильтрата из зоны проникновения после солянокислотных обработок продуктивных пластов путем уменьшения капиллярных давлений и приводит к снижению остаточного фильтрационного сопротивления Roct до 0,52 у.е., что говорит об улучшении относительной проницаемости нефти в пласте после промывки ВТЖ РМД-5М на 42% по сравнению с промывкой пластовой жидкостью.

Моделирование пластовых процессов при обработке призабойной зоны добывающих скважин месторождений Татарстана растворителями асфальто-смоло-парафиновых отложений (АСПО) и продавка их ВТЖ РМД-5М в однородный нефтенасыщенный кварцевый пласт или продавка растворителя пластовой жидкостью позволяет сделать заключение, что использование реагента ВТЖ РМД-5М в качестве продавочной (буферной) жидкости улучшает относительную проницаемость нефти в пласте на 36% по сравнению с продавкой пластовой жидкостью.

Пример 4. В процессе проведения первых операций глушения часто происходит многократное снижение коэффициента продуктивности скважин. Количественно диапазон ухудшения параметров скважин достигает от 20% до 70%.

Высокоэффективная технологическая жидкость ВТЖ РМД-5М, рекомендуемая для глушения и проведения подземных или капитальных ремонтных работ в скважинах, сохраняет и улучшает коллекторские свойства пласта при капитальных и периодических ремонтах скважин. Исследование эффективности применения ВТЖ РМД-5М проводились на однородных моделях нефтенасыщенного пласта с остаточной водой для пластовых условий регионов Урало-Поволжья и Западной Сибири. Модель насыщали моделью пластовой воды, затем моделью нефти. На установках при постоянном расходе нагнетаемой жидкости прокачивали нефть или воду до стабилизации фильтрационных характеристик. Оторочки реагентов закачивали с выхода моделей, имитируя закачку через добывающую скважину или со входа модели, имитируя закачку через нагнетательную скважину. После выдержки на реагирование в течение 48 часов фильтрацию воды возобновляли в исходном положении к добывающей скважине.

Эффективность глушения скважины определяли по изменению фильтрационного сопротивления пористой среды при закачивании реагента ВТЖ РМД-5М в добывающую 100% обводненную скважину. Восстановление коллекторских свойств пласта при освоении после глушения определяли по изменению фильтрационного сопротивления пористой среды при фильтрации жидкости в сторону добывающей скважины. Эффективность воздействия на пласт поверхностно-активных компонентов ВТЖ РМД-5М определяли по наличию прироста коэффициента нефтевытеснения. Результаты проведенных экспериментов следующие.

1). Закачивание ВТЖ РМД-5М в однородный кварцевый пласт с остаточной нефтью приводит к росту фильтрационного сопротивления пористой среды до R=2,75, указывает на эффект глушения обводненной добывающей скважины. Закачивание ВТЖ РМД-5М в однородный кварцевый пласт с остаточной водой происходило с ростом R до 1,25 и 2,9, что подтверждает эффект глушения нефтенасыщенной добывающей скважины.

2). Освоение скважины после глушения ВТЖ РМД-5М происходит с улучшением коллекторских свойств пласта - прирост коэффициента вытеснения нефти составляет 12,2%.

Изменение фильтрационных характеристик однородных 100% водонасыщенных полимиктовых пластов после применения ВТЖ-РМД-5М и хлористого кальция для глушения добывающих скважин месторождений Западной Сибири:

3). Установлено, что закачивание ВТЖ РМД-5М в однородный 100% водонасыщенный полимиктовый пласт 8-03-07 происходит с ростом фильтрационного сопротивления пористой среды до R=1,3, что указывает на проявление эффекта глушения добывающей скважины.

4). Освоение скважины после глушения ВТЖ РМД-5М происходит с улучшением коллекторских свойств пласта, на что указывает прирост коэффициента вытеснения нефти, который составляет 9,8%.

5). Установлено, что закачивание ВТЖ РМД-5М (на пластовой воде Сенаман) в однородные полимиктовые пласты происходит с ростом фильтрационного сопротивления пористой среды до R=1,1, что указывает на проявление эффекта глушения добывающей скважины.

6). Освоение скважины, после глушения ВТЖ РМД-5М (на пластовой воде Сенаман), происходит с улучшением коллекторских свойств пласта, позволяет увеличить конечный коэффициент вытеснения нефти в 9,3 раза.

7). При применении технологической жидкости без добавления реагентов, входящих в состав ВТЖ РМД-5М эффекта глушения не происходит.

Качество технологической жидкости глушения скважин ВТЖ РМД-5М соответствует базовым критериям:

- Сохранение коллекторских свойств пласта за счет лучшей поверхностной активности ВТЖ РМД-5М выше аналогов в 2,5 раза.

- Независимо от плотности ВТЖ РМД-5М происходит гидрофобизация поверхности пород (испытания ВТЖ РМД-5М на опытной установке модели терригенного и карбонатных пластов).

- Сокращение времени освоения скважины после глушения, т.к. обладает хорошими вымывающими свойствами - легкое удаление из пласта и, как следствие, - быстрое освоение скважины после глушения.

- Низкая коррозионная активность.

- Отсутствие абразивности.

- Совместимость со всеми типами пластовых вод стабильность (в жесткой воде по ГОСТ 29264-92 стабильность равна 5, а дифференцированная стабильность 555).

- Инертность к горным породам, предотвращение набухания глин.

- Термостабильность.

- Отсутствие эмульгирующей способности к пластовым флюидам.

- Способность не образовывать осадки с гидрокарбонатно-натриевой пластовой водой в порах пласта и на насосном оборудовании.

- Отмыв насосно-компрессорных труб и подземного оборудования от АСПО.

- Экологическая безопасность ВТЖ РМД-5М в эксплуатации - возможность применять в природоохранных зонах.

- Технология с применением ВТЖ РМД-5М является пожаро-, взрыво-безопасной.

- Соответствие экономическим требованиям (относительно низкая стоимость и доступность компонентов ВТЖ РМД-5М).

- Надежное глушение скважины.

Пример 5. Высокоэффективную технологическую жидкость (ВТЖ РМД-5М) используют и для карбонатных коллекторов. Сущность технологии обработки ВТЖ РМД-5М добывающих и нагнетательных скважин в карбонатных коллекторах сводится к закачиванию в призабойную зону пласта ВТЖ РМД-5М с последующей выдержкой в пласте и запуском скважины в работу.

Эксперименты проводились на моделях неоднородного пласта с карбонатной породой. Модели насыщали моделью пластовой воды, которую получали путем разбавления пластовой воды Вятской площади, затем пластовой нефтью Вятской площади. При постоянном расходе нагнетаемой жидкости прокачивали воду до стабилизации фильтрационных характеристик. Оторочки реагентов закачивали с выхода моделей, имитируя закачку через добывающую скважину или с входа моделей, имитируя закачку через нагнетательную скважину. После выдержки на реагирование фильтрацию нагнетаемой жидкости возобновляли в исходном положении.

Для добывающих скважин месторождений Удмуртии обработка призабойной зоны скважин ВТЖ РМД-5М неоднородного нефтенасыщенного карбонатного пласта позволяет получить прирост нефтеотдачи 10,2%.

Обработка призабойной зоны нагнетательных скважин неоднородного нефтенасыщенного карбонатного пласта ВТЖ РМД-5М позволяет получить прирост нефтеотдачи 14,6%.

Применения ВТЖ РМД-5М для вскрытия неоднородного нефтенасыщенного карбонатного пласта при повторной перфорации позволяет получить прирост добычи нефти на 15,1%.

Применение ВТЖ РМД-5М для промывки после солянокислотных обработок неоднородного карбонатного пласта позволяет получить прирост добычи нефти на 12,6%.

Применение ВТЖ РМД-5М при глушении и после ремонтных работ в скважинах позволяет получить прирост добычи нефти на 10,9%.

Таким образом, предложенная в данном изобретении высокоэффективная технологическая жидкость ВТЖ РМД-5 обладает универсальностью технологической жидкости для нефтяной промышленности и эффективна в применении.

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может найти применение при бурении скважин, при вскрытии продуктивных пластов, при глушении скважин, при обработке призабойных зон добывающих и нагнетательных скважин, при промывке и освоении скважин, при проведении работ по повышению нефтеотдачи пластов. Технический результат - повышение универсальности и эффективности воздействия технологической жидкости для нефтяной промышленности. Высокоэффективная технологическая жидкость для нефтяной промышленности, включающая реагент РМД, реагент РМД-5 и монтмориллонит, диспергированный до размера частиц от 10 до 200 нм, при следующем соотношении компонентов, мас.ч.: реагент РМД 100, реагент РМД-5 0,001-100, указанный монтмориллонит 0,001-100.

Высокоэффективная технологическая жидкость для нефтяной промышленности, включающая реагент РМД, реагент РМД-5 и монтмориллонит, диспергированный до размера частиц от 10 до 200 нм, при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
реагент РМД 100 реагент РМД-5 0,001-100 указанный монтмориллонит 0,001-100