Способ подбора кислотного состава для интенсификации добычи нефти Российский патент 2023 года по МПК G01N21/31 C09K8/74 E21B43/27 

Изобретение относится к области нефтегазодобывающей промышленности и может быть применимо в способах разработки нефтяных месторождений для интенсификации добычи нефти и подбора кислотного состава для проведения кислотного гидроразрыва пласта в скважине.

Предпосылки для создания изобретения.

Анализ существующего уровня техники в данной области показал следующее.

Кислотный гидроразрыв пласта (КГРП) - сложный, энергоемкий и дорогостоящий технологический процесс. При разработке нефтяных месторождений технология КГРП является одной из наиболее распространенных, которая позволяет значительно увеличить дебит добывающих скважин. При проведении КГРП необходимо уделять особое внимание рецептуре состава и технологии закачки состава, которые определяют успешность процесса.

Известен способ, по которому определяется содержание смолисто-асфальтеновых веществ в нефти (см. патент РФ №2451054, МПК С09К 8/74, опубл. 20.05.2012, бюл. №14), включающий фильтрацию нефти через металлическое сито на предмет образования сгустков. Способ основан на том, что если нефть фильтруется за достаточно короткий промежуток времени через сито и на сите не остается осадка асфальтеносмолопарафинов (АСПО) или твердой фазы, то считается, что состав прошел испытание.

Известный способ обладает недостаточной точностью определения качественного состава выпадающих осадков и не позволяет давать рекомендации для подбора рецептур кислотных составов при кислотных обработках.

Известен метод инфракрасной (ИК) спектроскопии для определения свойств образца асфальтенов при изменении коэффициента алифатичности, разветвленности и ароматичности и т.д. (М.Р. Якубов, С.Н. Миникаева, Д.Н. Борисов, П.И. Грязнов, Г.В. Романов, Х.Э. Харлампиди. Состав и свойства продуктов взаимодействия асфальтенов тяжелых нефтей с серной кислотой, // Вестник Казанского технологического университета. 2010. №7. стр. 231), который принят за прототип.

В соответствии с этим способом, ИК спектры регистрировались на ИК-Фурье спектрометре по шкале волновых чисел от 4000 до 400 см^-1. Использовался график зависимости между коэффициентом оптической плотности и волнового числа. Исследуемые образцы стандартно готовили в таблетке в смеси с KBr. Полученные ИК-Фурье спектры обрабатывались, нормировались и приводились к базовой линии. В последующем по полученным величинам интенсивностей рассчитывались спектральные коэффициенты.

Таким образом, для нахождения свойств образца асфальтенов при взаимодействии с кислотой достаточно определить спектральные коэффициенты и выполнить сравнение спектральных коэффициентов до и после взаимодействия с кислотой.

Данное техническое решение направлено выявить общую тенденцию изменения свойств образца асфальтенов после взаимодействия с кислотой и не позволяет оценить интенсивность осаждения асфальтенов из нефти при взаимодействии с кислотой.

Целью предлагаемого изобретения является подбор максимально подходящего кислотного состава для КГРП в добывающих скважинах, позволяющего исключить осаждение асфальтенов в пласте при взаимодействии с пластовой нефтью.

Поставленная цель реализуется в способе подбора кислотного состава для интенсификации добычи нефти, заключающемся в следующем:

- отбирают две пробы нефти: 1 - контрольная, 2 - для приготовления кислотных составов;

- проводят оптические исследования на ИК-Фурье спектрометре образца нефти, отобранного из среднего слоя контрольной пробы (не более 2 мл);

- в лабораторных условиях готовят смесь кислоты (HCL) различной концентрации (от 15 до 24%) и нефти в соотношении 1:1, в течение 10 минут перемешивают;

- отбирают пробу из среднего слоя приготовленной кислотной смеси и проводят оптические исследования на ИК-Фурье спектрометре;

- аналогичное исследование проводят с несколькими различными кислотными составами с шагом в 30 минут до 3 замеров;

- определяют математическим расчетом коэффициенты алифатичности, разветвленное™ и ароматичности по максимальному пику в диапазоне по шкале волновых чисел соответственно от 700 до 750 см^-1, от 1350 до 1400 см^-1, от 1585 до 1615 см^-1 для контрольной пробы и для исследуемых проб после смешивания с кислотой;

- сравнивают полученные коэффициенты алифатичности, разветвленное™ и ароматичности с контрольной пробой, при этом выбирают кислотный состав, при котором происходит увеличение алифатичности, разветвленное™ и снижении ароматичности между контрольной и исследуемыми пробами.

Изобретение относится к способу подбора кислотного состава для проведения кислотного гидроразрыва пласта в скважине с учетом состава нефтей с различными рецептурами кислотных составов, с использованием ИК-спектроскопии в видимой, ближней ультрафиолетовой и ближней инфракрасной областях светоизлучения и может быть использовано в промысловых и научно-исследовательских лабораториях при комплексном исследовании состава нефтей различных месторождений.

Пример конкретного выполнения данного способа иллюстрируется следующими графическими материалами:

- на фиг.1 представлен график с анализом динамики изменения алифатичности по раствору «Нефть + HCL» (красная линия) и исходной нефти (синяя линия).

- на фиг.2 представлен график с анализом динамики изменения разветвленности по раствору «Нефть + HCL» (красная линия) и исходной нефти (синяя линия).

- на фиг.3 представлен график с анализом динамики изменения ароматичности по раствору «Нефть + HCL» (красная линия) и исходной нефти (синяя линия).

Отобрана скважина-кандидат (добывающая скважина) для проведения КГРП, эксплуатирующая карбонатный пласт ПАО «Татнефть». Исследование проводилось с января по май 2023 года. Отбор проб производился до КГРП.

Исследование образцов нефти осуществлялось с предварительной пробоподготовкой: выполнялось перемешивание расслоившейся нефти и пластовой воды до образования эмульсии и подготовкой составов кислотных композиций: в мерном стакане 200 мл стеклянной палочкой размешивали расчетное содержание образца нефти и кислотного состава (15%HCL).

Исследования проводились на ИК-Фурье спектрометре IRAffinity-1S со спектральным диапазоном по шкале волновых чисел от 7800 до 350 см^-1. Спектральное разрешение не менее 0,5 см^-1. Пределы допускаемой абсолютной погрешности измерений ±1,5 см^-1. Приборное время измерения спектра не превышает 1-2 минуты.

Проводят исследование по характеристикам поглощений в диапазоне волновых чисел от 7800 до 350 см^-1 на спектрометре IRAffinity-1S.

По формуле (1) находят коэффициенты алифатичности Ал для каждого полученного значения волнового числа в зависимости от времени

где Ал - коэффициент алифатичности (парафинистости) нефти;

- сумма максимальных оптических плотностей полос поглощения неразветвленных парафиновых структур и полос поглощения разветвленных парафиновых структур, см^-1;

- диапазон оптической плотности ароматических структур для определения максимального пика, см^-1.

По формуле (2) находят коэффициенты разветвленности для каждого полученного значения волнового числа в зависимости от времени

где - коэффициент разветвленности парафиновых цепей углеводородов;

- диапазон оптической плотности разветвленных парафиновых структур для определения максимального пика, см^-1;

- диапазон оптической плотности неразветвленных парафиновых структур для определения максимального пика, см^-1.

По формуле (3) находят коэффициенты ароматичности Ар для каждого полученного значения волнового числа в зависимости от времени

где - коэффициент ароматичности нефти;

- диапазон оптической плотности ароматических структур для определения максимального пика, см^-1;

- диапазон оптической плотности неразветвленных парафиновых структур для определения максимального пика, см^-1.

Выбирают из полученных значений при 3 замерах с шагом 30 минут, строят по полученным данным по исследуемой пробе нефти и кислотным составам корреляционные зависимости

Результат исследования образца раствора Нефть +HCL 15% приведен на фиг.1, 2, 3, где представлен анализ динамики изменения по раствору Нефть + HCL (красная линия).

После взаимодействия нефти с серной кислотой наблюдается увеличение значений коэффициентов алифатичности и разветвленности с одновременным снижением ароматичности (красные линии), по отношению к нефти до воздействия с кислотой (синяя линия), что указывает на существенное снижение содержания асфальтенов (их осаждение в кислотной эмульсии) с применением данной рецептуры.

Таким образом, предлагаемый способ подбора кислотного состава для интенсификации добычи нефти позволяет повысить эффективность КГРП.

В результате применения данного технического решения достигается предупреждение осложнений, связанных не только с образованием эмульсий, плохо фильтрующихся в нефтенасыщенной толще, но и с закупоркой пор призабойной зоны пласта осаждающимися асфальтенами.

Изобретение относится к способу подбора кислотного состава для проведения кислотного гидроразрыва пласта с учетом состава нефтей с различными рецептурами кислотных составов, с использованием инфракрасной спектроскопии в видимой, ближней ультрафиолетовой и ближней инфракрасной областях светоизлучения и может быть использовано в промысловых и научно-исследовательских лабораториях при комплексном исследовании состава нефтей различных месторождений. Способ подбора кислотного состава для интенсификации добычи нефти подбора кислотного состава включает приготовление кислотных эмульсий различной концентрации и состава на основе исходной нефти до кислотного гидроразрыва пласта и определение устойчивости получившейся эмульсии. Кислотный состав выбирают на основе исследования инфракрасных спектров нефти и кислотных составов на основе исходной нефти, при этом проводят отбор проб нефти по выбранной скважине до проведения кислотного гидроразрыва пласта. Затем проводят приготовление на основе исходной нефти кислотного состава определенной концентрации, после чего проводят исследования с получением данных по зависимости оптической плотности исследуемой нефти и кислотной эмульсии от длины волны излучения, производят математический расчет для определения коэффициента алифатичности Ал, разветвленности Р₃ и ароматичности Ар по математическим формулам. При этом определяют коэффициенты Ал - алифатичности, Р₃ - разветвленности и Ар - ароматичности исследуемой нефти и кислотной эмульсии 3 раза с шагом 30 минут, далее сравнивают полученные значения коэффициентов Ал, Р₃, Ар с контрольной пробой, выбирают кислотный состав, при котором происходит увеличение значения коэффициентов алифатичности и разветвленности с одновременным снижением ароматичности между контрольной пробой нефти и делают вывод о том, что выпадение асфальтенов из нефти в образованной кислотной эмульсии не происходит. Технический результат – повышение эффективности кислотного гидроразрыва пласта. 3 ил.

Способ подбора кислотного состава, включающий приготовление кислотных эмульсий различной концентрации и состава на основе исходной нефти до кислотного гидроразрыва пласта и определение устойчивости получившейся эмульсии, отличающийся тем, что необходимый кислотный состав выбирают на основе исследования инфракрасных спектров нефти и кислотных составов на основе исходной нефти, при этом проводят отбор проб нефти по выбранной скважине до проведения кислотного гидроразрыва пласта, затем проводят приготовление на основе исходной нефти кислотного состава определенной концентрации, после чего проводят исследования с получением данных по зависимости оптической плотности исследуемой нефти и кислотной эмульсии от длины волны излучения, производят математический расчет для определения коэффициента алифатичности Ал, разветвленности Р_З и ароматичности Ар по формулам

где - сумма максимальных оптических плотностей полос поглощения неразветвленных парафиновых структур и полос поглощения разветвленных парафиновых структур, см^-1;

- диапазон оптической плотности ароматических структур для определения максимального пика, см^-1;

где - диапазон оптической плотности разветвленных парафиновых структур для определения максимального пика, см^-1;

- диапазон оптической плотности неразветвленных парафиновых структур для определения максимального пика, см^-1.

где O_пmах{1585-1615) - диапазон оптической плотности ароматических структур для определения максимального пика, см^-1;

O_пmах(700-750) - диапазон оптической плотности неразветвленных парафиновых структур для определения максимального пика, см^-1,

при этом определяют коэффициенты Ал - алифатичности, Р₃ - разветвленности и Ар - ароматичности исследуемой нефти и кислотной эмульсии 3 раза с шагом 30 минут, далее сравнивают полученные значения коэффициентов Ал, Р₃, Ар с контрольной пробой, при этом выбирают кислотный состав, при котором происходит увеличение значения коэффициентов алифатичности и разветвленности с одновременным снижением ароматичности между контрольной пробой нефти и делают вывод о том, что выпадение асфальтенов из нефти в образованной кислотной эмульсии не происходит.