Способ повышения нефтеотдачи Российский патент 2021 года по МПК E21B43/22 C09K8/588 

Изобретение относится к области нефтяной промышленности и может быть использовано при разработке и повышении нефтеотдачи нефтяных пластов полимерным заводнением.

Известно, что в условиях истощения запасов нефти необходимо применять технологии, направленные на повышение степени их извлечения. Одним из известных способов, применяемых для повышения нефтеотдачи, является полимерное заводнение. Полимерное заводнение заключается в закачке воды с полимерными добавками в подземный нефтяной пласт с целью повышения вязкости закачиваемого раствора и улучшения охвата продуктивного пласта процессом вытеснения.

Эффективность полимерного заводнения зависит от сохранения высоких вязкостных характеристик нагнетаемого в пласт полимерного раствора. Потеря вязкости может происходить вследствие термической, механической или химической деструкции.

Используемые в ходе реализации полимерного заводнения полимерные растворы достаточно чувствительны к высоким значениям пластовых температур, повышенной минерализации закачиваемых и подземных вод. Поскольку полимерный раствор обладает свойствами неньютоновских жидкостей, его вязкость понижается при воздействии большого сдвигового напряжения, происходящего при прохождении через нагнетательные сооружения в ходе закачки раствора в пласт.

Поэтому крайне важно для успешной реализации полимерного заводнения как эффективного способа повышения нефтеотдачи пласта, сохранить вязкостные характеристики используемых полимерных составов как во время процесса поступления полимера в нефтяной пласт, так и на протяжении всего времени его там нахождения.

Известен способ увеличения добычи нефти (патент RU №2656654, приоритет от 19.02.2016, опубл. 24.08.2017, МПК Е21В 43/22, C09K 8/588), заключающийся в закачке в пласт через скважину водной гелевой дисперсии, полученной смешением с водой порошкообразной композиции, содержащей полиакриламид и неорганическую соль многовалентного металла. Данный способ может быть использован при разработке и повышении нефтеотдачи неоднородных нефтяных пластов заводнением за счет циклической закачки в пласт сшитой щелочной полимерной глинисто-кварцевой системы, блокирующей высокопроницаемые интервалы и трещины, служащей эффективным вытесняющим агентом остаточной нефти из промытой части пласта.

Недостатками выше представленного способа являются отсутствие учета влияния повышенной минерализации пластовых и закачиваемых вод, оказывающей пагубное влияние на устойчивость макромолекул и приводящее к их химической деструкции, ограниченный температурный диапазон применения (не менее 90°С), а также точечный характер закачки, не позволяющий улучшать охват продуктивного пласта процессом вытеснения, что не обеспечивает повышение нефтеотдачи пласта.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является способ разработки и повышения нефтеотдачи неоднородных нефтяных пластов (патент RU №2536070, приоритет от 19.08.2013, опубл. 20.12.2014, МПК Е21В 43/22, C09K 8/86), включающий заводнение с циклической закачкой в пласт сшитой щелочной полимерной глинисто-кварцевой композиции, где в качестве полимерной основы используют сшитый ацетатом хрома водный полимерный раствор; вначале осуществляют закачку водного раствора гидролизованного полиакриламида - ПАА и сшивателя - ацетата хрома, продавку его водой и затем закачку водной суспензии смеси модифицированного бентонитового глинопорошка и кварцевого песка с продавкой ее водой.

Недостатками данного способа являются низкая эффективность закачиваемого вытесняющего агента, в качестве которого используют щелочную полимерную глинисто-кварцевую композицию, ограниченность применения в условиях высоких пластовых температур и многокомпонентность используемых составов, где в качестве сшивателя полиакриламида используется ацетат хрома - небезопасный компонент для экологической обстановки месторождения.

Указанные недостатки известного способа не позволяют в полной мере повысить нефтеотдачу пласта.

Задачей заявляемого технического решения является создание способа повышения нефтеотдачи с применением водорастворимых полимеров в широком диапазоне пластовых температур и минерализации пластовых и закачиваемых вод.

Поставленная задача решается тем, что в способе повышения нефтеотдачи при разработке нефтяных пластов полимерным заводнением, включающем закачку в нефтяной пласт через скважину полимерного раствора на основе полиакриламида, согласно изобретению осуществляют предварительный анализ пластовых температур и степени минерализации пластовых и закачиваемых вод, по результатам анализа в полимерный раствор на основе полиакриламида при пластовой температуре в диапазоне 70-110°С и минерализации из определенного указанным анализом диапазона степени минерализации от 2 до 150 г/л вводят акриламидо-трет-бутил-сульфонат (АТБС) в количестве 15-40 мол.%, а при пластовой температуре 110-140°С и степени минерализации 150 г/л - АТБС в количестве 25-35 мол.% и N-винил-пирролидона (НВП) 2-5 мол.%, затем последовательно осуществляют подготовку полученного полимерного состава путем измельчения, первичного смачивания и растворения частиц полимера в воде, перемешивают полученный полимерный раствор в бескислородной азотной среде до однородной консистенции и нагнетают его в нефтяной пласт.

Поставленная задача решается тем, что в диапазоне пластовых температур 70-110°С и низкой минерализации пластовых вод (2 г/л) в полимерный раствор на основе полиакриламида вводят акриламидо-трет-бутил-сульфонат (АТБС) в пределах 15-25 мол.%.

Поставленная задача решается тем, что в диапазоне пластовых температур 70-90°С и высокой минерализации пластовых вод (150 г/л) в полимерный раствор на основе полиакриламида вводят акриламидо-трет-бутил-сульфонат (АТБС) в пределах 20-30 мол.%.

Поставленная задача решается тем, что в диапазоне пластовых температур 90-110°С и высокой минерализации пластовых вод (150 г/л) в полимерный раствор на основе полиакриламида вводят акриламидо-трет-бутил-сульфонат (АТБС) в пределах 30-40 мол.%.

Для оценки стабильности полимерных растворов концентрацией 0,15% (1500 миллионных долей), содержащих разное количество АТБС и НВП была проведена серия лабораторных опытов (с измерением значений начальной и остаточной вязкости). Полимерные растворы выдерживались при температурах 70, 90, 110 и 140°С в стерильном перчаточном боксе в условиях бескислородной среды (как имитация нахождения полимерного раствора в высокотемпературных условиях пласта).

Длительность исследований, равная 180 суткам, соответствует среднему времени проведения опытно-промышленных испытаний по внедрению и оценке эффективности технологии полимерного заводнения. Были проведены следующие опыты:

- 3 опыта с полимерными растворами на основе ПАА без добавки АТБС при температурах 70, 90 и 110°С с выдержкой полимерного раствора в мягком солевом растворе (2 г/л) продолжительностью 180 суток;

- 6 опытов с полимерными растворами, содержащими ПАА+АТБС в пределах 15-25 мол.% при температурах 70, 90 и 110°С с выдержкой полимерных растворов в мягком солевом растворе (2 г/л) продолжительностью 180 суток;

- 2 опыта с полимерными растворами на основе ПАА без добавки АТБС при температурах 70 и 90°C с выдержкой полимерного раствора в жестком солевом растворе (150 г/л) продолжительностью 180 суток;

- 4 опыта с полимерными растворами, содержащими ПАА+АТБС в пределах 20-30 мол.% при температурах 70 и 90°C с выдержкой полимерных растворов в жестком солевом растворе (150 г/л) продолжительностью 180 суток;

- 2 опыта с полимерными растворами на основе ПАА без добавки АТБС при температурах 90° и 110°C с выдержкой полимерного раствора в жестком солевом растворе (150 г/л) продолжительностью 180 суток;

- 4 опыта с полимерными растворами, содержащими ПАА+АТБС в пределах 30-40 мол.% при температурах 90 и 110°C с выдержкой полимерных растворов в жестком солевом растворе (150 г/л) продолжительностью 180 суток;

- 4 опыта с полимерными растворами на основе ПАА без добавок АТБС+НВП при температурах 110 и 140°C с выдержкой полимерных растворов в жестком солевом растворе (150 г/л) продолжительностью 180 суток;

- 8 опытов с полимерными растворами, содержащими ПАА+АТБС+НВП в пределах 25-35 мол.% и НВП в пределах 2-5 мол.% при температурах 110 и 140°C с выдержкой полимерных растворов в жестком солевом растворе (150 г/л) продолжительностью 180 суток.

По результатам проведенных опытов были измерены значения остаточной вязкости. Сравнительные результаты приведены в таблице.

Результаты проведенных лабораторных испытаний, приведенные в таблице, подтвердили, что добавление к исходному раствору полиакриламида акриламидо-трет-бутил-сульфоната или акриламидо-трет-бутил-сульфоната и N-винил-пирролидона позволяет обеспечить сохранение вязкости на более длительный срок (в течение 180 суток), что является необходимым условием для проведения опытно-промышленных испытаний по внедрению и оценке эффективности технологии полимерного заводнения.

После проведения лабораторных опытов изученные полимерные составы использовали при моделировании процесса закачки полимерного раствора в пласт. Для этого в диспергаторе выполняли измельчение и первичное растворение частиц бескислородной азотной среде в течение 2 часов до однородной консистенции в емкости дозревания при температуре 25°С, в которой установлены мешалки, рассчитанные на перемешивание с низким уровнем деформации сдвига, что позволяет минимизировать снижение вязкостных характеристик из-за механической деструкции. После этого полимерный раствор в статическом миксере смешали с водой до требуемой концентрации и с помощью насоса высокого давления производительностью 18 м³/ч осуществили имитацию закачки полимерного раствора в нефтяной пласт.

Заявляемое техническое решение соответствует критерию "промышленная применимость", так как на практике процесс повышения нефтеотдачи осуществляют с помощью оборудования аналогичной конструкции, и в условиях тех же значений температур и минерализации пластовых и закачиваемых вод, при которых были проведены эксперименты в лаборатории.

Преимущество заявляемого способа по сравнению с ближайшим аналогом заключается в обеспечении повышенной нефтеотдачи в широком диапазоне пластовых температур и минерализации пластовых и закачиваемых вод путем длительного сохранения вязкости используемого полимерного раствора на основе полиакриламида за счет добавления в его состав сульфонированных мономеров АТБС или АТБС и НВП и его соответствующей подготовке к прохождению через нагнетательные сооружения.

Настоящее изобретение относится к области нефтяной промышленности и может быть использовано при разработке и повышении нефтеотдачи нефтяных пластов полимерным заводнением. Технический результат - повышение нефтеотдачи с применением водорастворимых полимеров в широком диапазоне пластовых температур и минерализации пластовых и закачиваемых вод. Способ повышения нефтеотдачи при разработке нефтяных пластов полимерным заводнением, включающий закачку в нефтяной пласт через скважину полимерного раствора на основе полиакриламида - ПАА, где осуществляют предварительный анализ пластовых температур и степени минерализации пластовых и закачиваемых вод, по результатам анализа в полимерный раствор на основе ПАА дополнительно вводят мономеры акриламидо-трет-бутил-сульфонат - АТБС или АТБС и N-винил-пирролидон – НВП. Затем последовательно осуществляют подготовку полученного полимерного состава путем измельчения, первичного смачивания и растворения частиц полимера в воде, перемешивают полученный полимерный раствор в бескислородной азотной среде до однородной консистенции, разбавляют полимерный раствор водой до требуемой концентрации при пластовой температуре в диапазоне 70-110°С и слабой минерализации из определенного указанным анализом диапазона степени минерализации 2 - 150 г/л вводят АТБС в количестве 15-40 мол.%, а при пластовой температуре 110-140°С и степени минерализации 150 г/л - АТБС в количестве 25-35 мол.% и НВП 2-5 мол.% и нагнетают его в нефтяной пласт. 2 з.п. ф-лы, 1 табл.

1. Способ повышения нефтеотдачи при разработке нефтяных пластов полимерным заводнением, включающий закачку в нефтяной пласт через скважину полимерного раствора на основе полиакриламида - ПАА, отличающийся тем, что осуществляют предварительный анализ пластовых температур и степени минерализации пластовых и закачиваемых вод, по результатам анализа в полимерный раствор на основе полиакриламида дополнительно вводят мономеры акриламидо-трет-бутил-сульфонат - АТБС или АТБС и N-винил-пирролидон - НВП, затем последовательно осуществляют подготовку полученного полимерного состава путем измельчения, первичного смачивания и растворения частиц полимера в воде, перемешивают полученный полимерный раствор в бескислородной азотной среде до однородной консистенции, разбавляют полимерный раствор водой до требуемой концентрации при пластовой температуре в диапазоне 70-110°С и слабой минерализации из определенного указанным анализом диапазона степени минерализации от 2 до 150 г/л вводят АТБС в количестве 15-40 мол.%, а при пластовой температуре 110-140°С и степени минерализации 150 г/л - АТБС в количестве 25-35 мол.% и НВП 2-5 мол.% и нагнетают его в нефтяной пласт.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в диапазоне пластовых температур 70-110°С и низкой минерализации пластовых вод, равной 2 г/л, в полимерный раствор на основе полиакриламида - ПАА вводят АТБС в пределах 15-25 мол.%.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в диапазоне пластовых температур 90-110°С и высокой минерализации пластовых вод, равной 150 г/л, в полимерный раствор на основе полиакриламида - ПАА вводят АТБС в пределах 30-40 мол.%.