СПОСОБ РАЗРАБОТКИ НЕОДНОРОДНОГО НЕФТЯНОГО ПЛАСТА С ПРИМЕНЕНИЕМ ПОЛИМЕР-ДИСПЕРСНОГО СОСТАВА Российский патент 2017 года по МПК E21B43/22 C09K8/60 

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к способам разработки неоднородного нефтяного пласта с целью повышения нефтеотдачи пластов.

Известен способ [1] повышения нефтеотдачи трещиноватых и пористых пластов с искусственно созданными трещинами после гидравлического разрыва пласта (ГРП), с применением состава, содержащего пресную воду, частично гидролизованный полиакриламид, сшиватель - хромосодержащее соединение, бентонитовый глинопорошок и кварцевый песок (аналог).

В способе используются две оторочки, одна из которых - раствор сшитого соединением хрома, частично гидролизованного полиакриламида, а другая - раствор частично гидролизованного полиакриламида, содержащий смесь бентонитового глинопорошка и кварцевого песка.

Недостатком приведенного способа является то, что он содержит бентонитовую глину, которая за счет подвижности и набухания способна проникнуть и закольматировать низкопроницаемые зоны пласта, а оседание песка в растворе ПАА низкой вязкости не позволит составу глубоко проникнуть в пласт, что снизит эффективность тампонирования.

Известен способ [2] разработки нефтяных залежей с неоднородными по проницаемости заводненными пластами (прототип), включающий полиакриламид (ПАА), ацетат хрома(III), оксид магния, воду и, дополнительно, стеклянное или базальтовое микроармирующее волокно, предварительно обработанное 1-5%_масс. водным раствором АФ_9-6 или АФ_9-12, или волокно строительное микроармирующее (ВСМ) при следующем соотношении компонентов, %_масс.:

Полиакриламид 0,300-1,000 Ацетат хрома 0,030-0,100 Оксид магния 0,015-0,070 Микроармирующее волокно 0,100-0,500 Вода Остальное

Недостатком данного способа является использование для увеличения прочности геля твердых частиц микроармирующего волокна, со средним диаметром до 25 мкм и длиной до 100 мм, которые представляют собой неоднородные частицы, при использовании которых образуется неравномерная смесь, что снижает способность проникновения полученного состава геля в трещины, без риска образования фильтрационной корки, которая перекроет не только высокопроницаемые зоны пласта, но и зоны с низкой проницаемостью.

Изобретение направлено на создание способа разработки неоднородного нефтяного пласта с применением полимер-дисперсного состава, обладающего глубоким проникновением в высокопроницаемые зоны пласта и высокой тампонирующей способностью за счет использования дисперсии микрочастиц микрокремнезема или микрокальцита, замедленной сшивки водного раствора полимера и образования равномерной структуры тампонирующего гелеобразующего состава.

Результат достигается использованием в качестве полимера полимерной композиции, содержащей полиакриламид и микрокремнезем или микрокальцит, а также сшивающего агента на основе ацетата хрома(III), в т.ч. сшивающей композиции для получения эффекта замедленной сшивки.

Признаками изобретения «Способ разработки неоднородного нефтяного пласта с применением полимер-дисперсного состава» являются:

1. Пресная вода.

2. Минерализованная вода.

3. Полимерная композиция.

4. В качестве полимерной композиции используется частично гидролизованный полиакриламид и микрокремнезем.

5. В качестве полимерной композиции используется частично гидролизованный полиакриламид и микрокальцит.

6. Сшиватель.

7. В качестве сшивателя используется ацетат хрома(III), содержащий 11,35-12,50%_масс. хрома(III).

8. В качестве сшивателя используется сшивающая композиция, содержащая ацетат хрома(III) и соляную кислоту.

Признаки 1, 6-7 являются общими с прототипом, а признаки 2-5, 8 - существенными отличительными признаками изобретения.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Предлагается способ разработки неоднородного нефтяного пласта, включающий закачку состава, содержащего водный раствор полимера – частично гидролизованного полиакриламида, сшивающего агента на основе ацетата хрома и микроармирующие добавки, при этом в качестве полимера и микроармирующих добавок используется полимерная композиция следующего компонентного состава, %_масс.:

частично гидролизованный полиакриламид 12,00-17,00 микрокремнезем или микрокальцит остальное

а в качестве сшивателя используется ацетат хрома(III), или сшивающая композиция следующего компонентного состава, %_масс.:

ацетат хрома(III) 2,00-10,00 20,0-23,0%_масс. соляная кислота остальное

при следующем соотношении компонентов в составе, %_масс.:

полимерная композиция указанного состава, содержащая микрокремнезем 1,00-7,00 ацетат хрома(III) 0,01-0,10 или сшивающая композиция указанного состава 0,50-1,50 пресная или минерализованная вода остальное

или

полимерная композиция указанного состава, содержащая микрокрокальцит 1,00-7,00 ацетат хрома(III) 0,01-0,10 пресная или минерализованная вода остальное

для приготовления состава в растворе пресной или минерализованной воды растворяется полимерная композиция, сшивающий агент вводится в состав при закачке его в скважину, а полученный полимер-дисперсный состав закачиваемой водой продавливается в пласт.

Для исследований использовались:

1. Вода пресная;

2. Хлорид натрия, ГОСТ 4233-77;

3. Вода пластовая Западно-Сибирская, хлоркальциевого типа, плотностью 1,012 г/см³;

4. Оксид магния, ГОСТ 4526-75;

5. Частично гидролизованный полиакриламид марки: DP 9-8177, ТУ 2458-010-70896713-2006 и TR-1516, ТУ 2216-083-17197708-2003;

6. Хром(III) ацетат (хром(III) уксуснокислый), содержащий 11,35-12,5%_масс. хрома по ТУ 0254-031-17197708-96;

7. Кислота соляная ингибированная марки С, ТУ 2122-066-53501222-2007, содержание HCl составляет 20,0-23,0%_масс.;

8. Микрокремнезем, ТУ 5743-048-02495332-96;

9. Микрокальцит, ТУ 5743-001-91892010-2011;

10. Волокно строительное микроармирующее (ВСМ), ТУ 2272-006-1349727-2007;

11. Натрия гидроокись (NaOH), ГОСТ 4328-77. Реактивы.

Примеры приготовления полимер-дисперсного состава и прототипа в лабораторных условиях

Пример 1.

Берется 985,0 г (98,50%_масс.) пресной воды, в нее при перемешивании на лопастной мешалке вводится 10,0 г (1,00%_масс.) полимерной композиции, содержащей 1,7 г (17,0%_масс.) полиакриламида и 8,3 г (83,0%_масс.) микрокремнезема, после чего полученный раствор перемешивается до полной гидратации полиакриламида, затем вводится 5,0 г (0,5%_масс.) сшивающей композиции, содержащей 0,5 г (10,0%_масс.) ацетата хрома(III) и 4,5 г (90,0%_масс.) 20,0%_масс. соляной кислоты, и полученный состав тщательно перемешивается.

Пример 2.

Берется 950,0 г (95,00%_масс.) пластовой воды (Западно-Сибирская, хлоркальциевого типа, плотностью 1,012 г/см³), в нее при перемешивании на лопастной мешалке вводится 40,0 г (4,00%_масс.) полимерной композиции, содержащей 5,8 г (14,5%_масс.) полиакриламида и 34,2 г (85,5%_масс.) микрокремнезема, после чего полученный раствор перемешивается до полной гидратации полиакриламида, затем вводится 10,0 г (1,00%_масс.) сшивающей композиции, содержащей 0,6 г (6,0%_масс.) ацетата хрома(III) и 9,4 г (94,0%_масс.) 21,5%_масс. соляной кислоты, и полученный состав тщательно перемешивается.

Пример 3.

Берется 959,5 г (95,95%_масс.) пластовой воды (Западно-Сибирская, хлоркальциевого типа, плотностью 1,012 г/см³), в нее при перемешивании на лопастной мешалке вводится 40,0 г (4,00%_масс.) полимерной композиции, содержащей 5,8 г (14,5%_масс.) полиакриламида и 34,2 г (85,5%_масс.) микрокремнезема, после чего полученный раствор перемешивается до полной гидратации полиакриламида, затем добавляется 0,5 г (0,05%_масс.) ацетата хрома(III), и полученный состав тщательно перемешивается.

Пример 4.

Берется 915,0 г (91,50%_масс.) минерализованной воды (10,00 г/л NaCl плотностью 1,005 г/см³), в нее при перемешивании на лопастной мешалке вводится 70,0 г (7,00%_масс.) полимерной композиции, содержащей 8,4 г (12,0%_масс.) полиакриламида и 61,6 г (88,0%_масс.) микрокремнезема, после чего полученный раствор перемешивается до полной гидратации полиакриламида, затем вводится 15,0 г (1,50%_масс.) сшивающей композиции, содержащей 0,3 г (2,0%_масс.) ацетата хрома(III) и 14,7 г (98,0%_масс.) 23,0%_масс. соляной кислоты, и полученный состав тщательно перемешивается.

Пример 5.

Берется 989,9 г (98,99%_масс.) пресной воды, в нее при перемешивании на лопастной мешалке вводится 10,0 г (1,00%_масс.) полимерной композиции, содержащей 1,2 г (12,0%_масс.) полиакриламида и 8,8 г (88,0%_масс.) микрокальцита, после чего полученный раствор перемешивается до полной гидратации полиакриламида, затем добавляется 0,1 г (0,01%_масс) ацетата хрома(III), и полученный состав тщательно перемешивается.

Пример 6.

Берется 959,5 г (95,95%_масс.) пластовой воды (Западно-Сибирская, хлоркальциевого типа, плотностью 1,012 г/см³), в нее при перемешивании на лопастной мешалке вводится 40,0 г (4,00%_масс.) полимерной композиции, содержащей 5,8 г (14,5%_масс.) полиакриламида и 34,2 г (85,5%_масс.) микрокальцита, после чего полученный раствор перемешивается до полной гидратации полиакриламида, затем добавляется 0,5 г (0,05%_масс.) ацетата хрома(III), и полученный состав тщательно перемешивается.

Пример 7.

Берется 929,0 г (92,90%_масс.) минерализованной воды (10,00 г/л NaCl, плотностью 1,005 г/см³), в нее при перемешивании на лопастной мешалке вводится 70,0 г (7,00%_масс.) полимерной композиции, содержащей 11,9 г (17,0%_масс.) полиакриламида и 58,1 г (83,0%_масс.) микрокальцита, после чего полученный раствор перемешивается до полной гидратации полиакриламида, затем добавляется 1,0 г (0,10%_масс.) ацетата хрома(III), и полученный состав тщательно перемешивается.

Пример 8 (прототип).

Берется 991,2 г (99,12%_масс.) пресной воды, в нее при перемешивании на лопастной мешалке вводится 5,0 г (0,50%_масс.) полиакриламида, после чего раствор перемешивается до полной гидратации, в полученный раствор вводится 3,0 г (0,30%_масс.) волокна микроармирующего строительного, а затем, продолжая перемешивание, добавляется 0,5 г (0,05%_масс.) ацетата хрома(III) и 0,3 г (0,03%_масс.) оксида магния, полученный состав тщательно перемешивается.

Количество полимерной композиции и сшивающего агента (сшивающей композиции или сшивателя) определяется вязкостью полученного полимер-дисперсного состава, при меньших концентрациях будет получена низкая вязкость, при которой не будет достигнута однородность состава, а при более высоких концентрациях - слишком высокая вязкость вызовет проблемы при закачке.

Количество армирующих добавок (микрокремнезема и микрокальцита) определяется необходимой тампонирующей способностью полимер-дисперсного состава и способностью удерживаться в объеме.

В таблице 1 представлены содержания веществ в составах 1-8.

Были проведены исследования:

- вязкость композиций полимер-дисперсного состава сразу после приготовления при скорости вращения шпинделя 30 об/мин, при температуре 25°С (исследования проводились с применением вискозиметра Brookfield DV2TLV);

- время сшивки композиций полимер-дисперсного состава до получения максимальной вязкости (визуальная оценка);

- вязкость композиций полимер-дисперсного состава сразу после приготовления после нейтрализации 5%-ным раствором гидроокиси натрия (NaOH), для систем с добавлением сшивающей композиции;

- однородность полученных композиций полимер-дисперсного состава (визуальная оценка).

В таблице 2 представлены результаты проведенных исследований для составов 1-8:

Из таблицы 2 следует, что предлагаемый полимер-дисперсный состав обладает однородностью, регулируемым временем сшивки (для композиций на основе кремнезема) и регулируемой вязкостью, в то время, как состав по прототипу неоднородный и невозможно регулировать время сшивки. Однородность достигается за счет применения мелкодисперсного наполнителя: микрокремнезема или микрокальцита. Время сшивки регулируется применением кислоты в составе сшивающей композиции. Это позволяет более глубоко закачать предлагаемый полимер-дисперсный состав на основе микрокремнезема в пласт, т.к. его вязкость увеличится только после нейтрализации кислоты в составе за счет реакции с породой пласта, что позволит увеличить прочность экрана. В случае применения микрокальцита использование кислоты в сшивателе может привести к вспениванию состава за счет реакции кислоты с карбонатом кальция, поэтому используется состав сшивателя без кислоты.

Пример конкретного выполнения

Предлагаемый способ осуществляется с применением стандартного (существующего) нефтепромыслового оборудования, обеспечивающего транспортировку, приготовление (перемешивание) и закачку водных растворов в скважину: комплекс по приготовлению растворов из жидких и сыпучих химических реагентов КУДР-33 или аналоги; насосные агрегаты типа АНЦ-320 по ТУ 26-02-30-75 или аналоги; автоцистерны типа АЦ-10, АЦН-10 по ТУ 26-16-32-77 или аналоги.

Для приготовления полимер-дисперсного состава в промысловых условиях используется комплексная установка по дозированию реагентов и закачке растворов - КУДР-33 или аналоги. В воду, предназначенную для закачки в скважину, при циркуляции вводится полимерная композиция, перемешивание продолжается до полного распускания полимера, полученная суспензия раствора полимера с наполнителем закачивается в скважину, через тройник, куда подается расчетное количество сшивателя или сшивающей композиции.

Разрабатывают конкретную нефтяную залежь со следующими характеристиками: толщина продуктивного пласта - 10,0 м, пластовое давление - 9,6 МПа, обводненность - 98,0%_об., приемистость скважины - не менее 150,0 м³/сут.

Объем оторочки закачиваемого состава равен 100-200 м³ (уточняется по результатам гидродинамического моделирования). Плотность воды, на которой готовится раствор, составляет 1012 кг/м³. Готовится водный раствор с концентрациями: 4,00%_масс. полимерной композиции, содержащей 14,5%_масс. ПАА и 85,5%_масс. микрокремнезема; а сшивающая композиция, в количестве 1,00%_масс., содержащая в своем составе 6,0%_масс. ацетата хрома и 94,0%_масс. ингибированной соляной кислоты, с концентрацией HCl - 21,5%_масс., добавляется в раствор полимерной композиции при закачке его в скважину «на потоке». Раствор сшивающей композиции может разбавляться до необходимого объема, удобного для закачки, при этом объем воды, пошедший на разбавление сшивающей композиции, вычитается из объема воды, предназначенного для приготовления гелеобразующей композиции.

Аналогично готовится водный раствор с концентрациями: 4,00%_масс. полимерной композиции, содержащей 14,5%_масс. ПАА и 85,5%_масс. микрокрокальцита; а сшиватель, в количестве 0,05%_масс. ацетата хрома, дозируется в раствор полимерной композиции при закачке его в скважину «на потоке». Аналогично сшиватель может разбавляться до необходимого объема, удобного для закачки, при этом объем воды, пошедший на разбавление сшивателя, вычитается из объема воды, предназначенного для приготовления гелеобразующей композиции.

Полимерный раствор со сшивающим агентом закачивают в скважину и закачиваемой водой продавливают в пласт. Предельное значение допустимого давления закачки, когда процесс осуществляется с установкой пакера, составляет 16 МПа, а если процесс закачки указанного состава реализуется без установки пакера, то допустимое давление равно 9-10 МПа.

После закачки полимер-дисперсного состава в пласт подключают систему ППД.

Применение предлагаемого способа разработки неоднородного нефтяного пласта направлено на выравнивание профиля приемистости нагнетательной скважины и ограничение водопритока в реагирующих добывающих скважинах, способствует повышению эффективности разработки неоднородного пласта за счет повышения прочности полимерных систем, путем введения в них микрокремнезема или микрокальцита.

Применение предложенного способа позволяет повысить нефтеотдачу пластов за счет повышения эффективности изоляции вод в неоднородных пластах созданием прочного гидроизолирующего экрана и подключения в разработку нефтенасыщенных, ранее не задействованных зон последующим заводнением.

Новая совокупность заявленных существенных признаков позволяет получить новый технический результат, а именно создать эффективный полимер-дисперсный состав и способ разработки неоднородного нефтяного пласта с его применением.

Источники информации

1. Патент РФ №2541973, Е21В 43/22, C09K 8/584 - прототип.

2. Патент РФ №2398102, Е21В 43/22 - аналог.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к способам разработки неоднородного нефтяного пласта. Технический результат – повышение однороднсти состава и обеспечение возможности регулирования времени сшивки. В способе разработки неоднородного нефтяного пласта, включающем закачку в скважину водного полимердисперсного состава, содержащего полиакриламид - ПАА, сшивающий агент и микроармирующую добавку, и продавку его в пласт водой, используют полимерную композицию, содержащую, масс. %: ПАА частично гидролизованный 12,00-17,00, микрокремнезем или микрокальцит - остальное, в качестве сшивающего агента используют ацетат хрома(III) или сшивающую композицию состава, масс. %: ацетат хрома(III) 2,00-10,00 и 20,0-23,0%-ная соляная кислота - остальное, указанный состав получают введением в воду пресную или минерализованную с плотностью до 1,012 г/см³ указанной полимерной композиции, содержащей микрокремнезем, при перемешивании ее до полной гидратации ПАА и затем введением сшивающего агента - ацетата хрома(III) или указанной сшивающей композиции при закачке в скважину, при следующем соотношении компонентов, масс. %: указанная полимерная композиция, содержащая микрокремнезем 1,0-7,0, ацетат хрома(III) 0,01-0,1 или указанная сшивающая композиция 0,5-1,5, указанная вода остальное, или введением в воду пресную или минерализованную с плотностью до 1,012 г/см³ указанной полимерной композиции, содержащей микрокальцит, при перемешивании ее до полной гидратации ПАА и затем введением сшивающего агента - ацетата хрома(III) при закачке в скважину, при следующем соотношении компонентов, масс.%: указанная полимерная композиция, содержащая микрокальцит 1,0-7,0, ацетат хрома(III) 0,01-0,1, указанная вода - остальное. 2 табл., 9 пр.

Способ разработки неоднородного нефтяного пласта, включающий закачку в скважину водного полимердисперсного состава, содержащего полиакриламид, сшивающий агент и микроармирующую добавку, и продавку его в пласт водой, отличающийся тем, что используют полимерную композицию, содержащую, масс. %:

полиакриламид частично гидролизованный 12,00-17,00 микрокремнезем или микрокальцит остальное

в качестве сшивающего агента используют ацетат хрома(III) или сшивающую композицию следующего компонентного состава, масс. %: ацетат хрома(III) 2,00-10,00 и 20,0-23,0%-ная соляная кислота - остальное, указанный состав получают введением в воду пресную или минерализованную с плотностью до 1,012 г/см³ указанной полимерной композиции, содержащей микрокремнезем, при перемешивании ее до полной гидратации полиакриламида и затем введением сшивающего агента - ацетата хрома(III) или указанной сшивающей композиции при закачке в скважину, при следующем соотношении компонентов, масс. %:

указанная полимерная композиция, содержащая микрокремнезем 1,0-7,0 ацетат хрома(III) 0,01-0,1 или указанная сшивающая композиция 0,5-1,5 вода пресная или минерализованная остальное

или введением в воду пресную или минерализованную с плотностью до 1,012 г/см³ указанной полимерной композиции, содержащей микрокальцит, при перемешивании ее до полной гидратации полиакриламида и затем введением сшивающего агента - ацетата хрома(III) при закачке в скважину, при следующем соотношении компонентов, масс.%:

указанная полимерная композиция, содержащая микрокальцит 1,0-7,0 ацетат хрома(III) 0,01-0,1 вода пресная или минерализованная остальное