Способ электрохимической подготовки жидкости, закачиваемой в нефтегазоносный пласт, с целью изменения сорбционной ёмкости коллектора Российский патент 2017 года по МПК C02F1/46 E21B43/22 

Способ может быть реализован в нефтегазовой промышленности для изменения сорбционной емкости нефтегазоносного коллектора, что позволит изменить его нефтегазоотдачу с изменением коэффициента нефтеизвлечения и минимизировать любой тип реагентного вмешательства в его реликтовую составляющую.

Известны такие методы увеличения нефтеотдачи пластов, как: тепловые, газовые, химические, гидродинамические, физические, а также комбинированные. Всем вышеперечисленным методам присущи различного рода недостатки: сомнительная техническая эффективность при достаточно высоких экономических затратах, ограниченность по времени получаемого технического эффекта, сложность технической реализации, увеличение экологической нагрузки, большое число малопредсказуемых или вообще не предсказуемых геохимических и гидрогазодинамических последствий, связанных с вмешательством в реликтовую составляющую месторождения.

Целью способа является увеличение эффективности разработки нефтегазовых месторождений при снижении или отсутствии побочных эффектов, связанных с реализацией известных на сегодняшний день методов увеличения нефтеотдачи пластов; упрощение технической реализации, возможность управления процессом, снижение экологической нагрузки и минимизация вмешательства в реликтовую составляющую месторождения.

Все способы увеличения нефтеотдачи пласта, связанные с применением ПАВ, основанные на фазовых энергетических взаимодействиях и определяющие стабильность/нестабильность системы нефть/газ/вода/твердая фаза (вмещающая порода), являются абсолютным аналогом предлагаемого способа с точки зрения электрохимического подхода для достижения заявленной цели изобретения.

Учитывая, что применение ПАВ-ов для достижения заявленной цели, носит не химический (не участвует в химических реакциях), а электрохимический смысл, то предлагаемый способ, основанный на изменении электрохимических свойств подготавливаемой жидкости, не противоречит технической сути, раскрываемой в изобретении, являясь не косвенным (применение ПАВ), а прямым способом изменения ее энергетических свойств (Коллоидная химия. Щукин Е.Д. Перцов А.В. Амелина Е.А. - 2004 г.). И действительно, несмотря на то что заявленной целью применения реагентной базы (применение ПАВ-ов) является только изменение электрохимических (как следствие и гидродинамических) свойств коллектора, в действительности же, из-за сложного химического состава вмещающей породы - водогазонефтяной фракции (например: только для нефти установлено ~20000 различных химических соединений), происходит инициирование целого ряда необратимых химический реакций как неорганического характера, так и реакций органического синтеза (с учетом наличия в реликтовой составляющей любого нефтегазоносного пласта металлоорганических и других соединений, являющихся природными катализаторами), что резко ограничивает возможность применения различных типов реагентов с точки зрения перспектив прогнозирования последствий их действия.

Поставленная задача и технический результат изменения сорбционной емкости нефтегазоносного коллектора, позволяющей изменить его нефтегазоотдачу с изменением коэффициента нефтеизвлечения и минимизировать любой тип реагентного вмешательства в его реликтовую составляющую, достигается изменением электрохимических свойств закачиваемой в нефтяной коллектор воды за счет электрохимической подготовки жидкости, оборачиваемой в системе нефтеподготовки на установке подготовки нефти.

Достигается использованием электродных пар с соотношением площадей, не равным 1, размещенных в разных корпусах из электроизоляционных материалов, посредством создаваемой на них разности потенциалов за счет поляризации электродов прокачиваемой через них жидкостью или за счет подачи на них разности потенциалов от источника питания постоянного тока, при этом основная часть электрической мощности расходуется не на инициирование электролизных процессов, а на изменение поляризационной составляющей прокачиваемой через электродные пары жидкости, с подключением в любой последовательности ко всем или к одной из них электрической нагрузки, соответствующей поляризующей способности прокачиваемой через электродную пару жидкости и позволяющей поддерживать потенциал, наводимый на электродной паре, не равным 0 В.

Реализация способа достигается применением как в открытой, так и в закрытой, напорной, проточной системе, встраиваемой в технологическую линию водогазонефтеподготовки, характеризующейся низким энергопотреблением (~0…0,22 Вт/м³ прокачиваемой жидкости).

Предлагаемый способ, основанный на фазовых энергетических взаимодействиях, определяющих стабильность/нестабильность системы нефть/газ/вода/твердая фаза (вмещающая порода) и являющихся основополагающими, с точки зрения электрохимического подхода для достижения заявленной цели изобретения, гарантированно приводит к изменению сорбционной емкости коллектора с изменением его нефтеотдачи.

Действительно, при прохождении гомогенизированной гетерогенной свободнодисперсной системы через пару электродов из одного и того же материала (исключая возможность возникновения разности потенциалов, связанную с расположением проводников первого рода на различных местах в электрохимическом ряду напряжений), но имеющих разную площадь, энергия поляризации каждого из электродов будет различной, а стремление гетерогенной системы к уменьшению поверхностной энергии вызывает отрицательное ориентирование полярных молекул, ионов, электронов в поверхностном слое, вследствие этого контактирующие фазы нефть/газ/вода/твердая фаза - приобретают заряды противоположного знака, равные по величине. При этом избыточная поверхностная энергия превращается в электрическую (Электрохимия. Б.Б. Дамаскин, О.А. Петрий, Г.А. Цирлина. - 2006 г.).

Данные, полученные по результатам опытно-промышленных испытаний способа электрохимической подготовки закачиваемой в нефтегазоносный пласт воды с целью изменения сорбционной емкости коллектора на одном из нефтяных месторождений:

Нефтяная эмульсия, относящаяся к высокоэмульсионному, высокосернистому типу с содержанием связанной воды ~33%, с мольным содержанием (%): смол - 18,78, асфальтенов - 4,98, парафинов - 6,24. Вода: ρ=1,05 г/см³, М=70…80 г/л, рН=7…9., состав рассола Cl, Na, Са типа, поступающая на установку подготовки нефти (УПН) с прохождением через установленную систему электрохимической подготовки с последующим разделением на фракции на ступени предварительного сброса воды (УПСВ). Вода с УПСВ поступает на кустовую насосную станцию (КНС) и затем для поддержания пластового давления (ППД) в продуктивный пласт.

С начала запуска и до момента отключения системы электрохимической подготовки получены следующие результаты: на начало запуска объем поступающей из продуктивного пласта жидкости составлял - 1465 м³/сут, а количество нефти - 1026 м³/сут. На момент отключения количество добываемой жидкости - 1900 м³/сут, а количество нефти - 1300 м³/сут. Увеличение нефтедобычи составило ~20%. Причем результат достигался на фоне кратного снижения дозировки применяемой в рамках водонефтеподготовки УПН реагентной базы (резкое снижение количества реагента возвращаемого с подтоварной водой в пласт).

То есть результатом применения электрохимической подготовки воды, закачиваемой в нефтяной коллектор, явилось увеличение нефтедобычи, носящей увеличивающийся во времени характер, без изменения общей гидродинамической схемы «заводнения» пласта. Причем предел увеличения нефтедобычи в рамках данной эксплуатационной схемы месторождения достигнут не был, что связанно с ограничивающими емкостными возможностями нефтеподготавливающего оборудования УПН и запланированным отключением схемы электрохимической подготовки жидкости.

Схема, поясняющая способ, изображена на Фиг. 1.

Жидкость поступает из коллектора 15, через добывающие скважины 16 в цех подготовки нефти и газа (ЦПНГ) 17, откуда поступает на вход установки по подготовке нефти (УПН) 18, на УПН 19 осуществляется электрохимическая подготовка жидкости.

Электрохимическая подготовка жидкости включает пару электродов 3, 4, размещенных в корпусе 2 с входом - 1 и выходом - 5, и пару электродов 8, 9, размещенных в корпусе 7 с входом 6 и выходом 10.

Затем вода с выхода УПН 12, поступает на кустовую насосную станцию (КНС) 13, затем для поддержания пластового давления (ППД) 14 в коллектор 15.

Способ электрохимической подготовки жидкости, закачиваемой в нефтегазоносный пласт, позволяет изменить сорбционную емкость нефтегазоносного коллектора, что позволит изменить его нефтегазоотдачу с изменением коэффициента нефтеизвлечения и минимизировать любой тип реагентного вмешательства в реликтовую составляющую нефтегазоносного пласта.

Изобретение относится к нефтегазовой промышленности. Для электрохимической подготовки закачиваемой в нефтегазоносный пласт жидкости используют электродные пары с соотношением площадей, не равным 1, размещенные в разных корпусах из электроизоляционных материалов. Создают на электродных парах разность потенциалов за счет поляризации прокачиваемой через них жидкости или за счет подачи на них разности потенциалов от источника питания постоянного тока, при котором основная часть электрической мощности расходуется не на инициирование электролизных процессов, а на изменение поляризационной составляющей прокачиваемой через электродные пары жидкости. Электрическую нагрузку подключают в любой последовательности ко всем или к одной из электродных пар, что позволяет поддерживать потенциал, наводимый на электродной паре, не равным 0 В. Изобретение обеспечивает изменение сорбционной емкости нефтегазоносного коллектора и нефтегазоотдачи пласта по факту изменения коэффициента нефтеизвлечения на фоне минимизации любого типа реагентного вмешательства в реликтовую составляющую нефтегазоносного пласта. 1 ил.

Способ электрохимической подготовки закачиваемой в нефтегазоносный пласт жидкости с целью изменения сорбционной емкости коллектора достигается использованием электродных пар с соотношением площадей, не равным 1, размещенных в разных корпусах из электроизоляционных материалов, посредством создаваемой на них разности потенциалов за счет поляризации электродов прокачиваемой через них жидкостью или за счет подачи на них разности потенциалов от источника питания постоянного тока, при котором основная часть электрической мощности расходуется не на инициирование электролизных процессов, а на изменение поляризационной составляющей прокачиваемой через электродные пары жидкости; с подключением в любой последовательности ко всем или к одной из них электрической нагрузки, соответствующей поляризующей способности прокачиваемой через электродную пару жидкости и позволяющей поддерживать потенциал, наводимый на электродной паре, не равным 0 В.