Способ контроля за разработкой нефтяной залежи заводнением Советский патент 1984 года по МПК E21B43/22 

i1 Изобретение относится к области разработки нефтяных или нефтегазовы месторождений и на правлено на контроль за разработкой залежи с приме нением метода воздействия на пласт водой, загущенной водорастворимыми полимерами. Известен способ контроля за разр боткой нефтяной залежи с применение воздействия на пласт водой, загущен ной полимерами, заключающийся в отборе проб из эксплуатационных скважин, определении концентрации н сорбирующегося индикатора и концентрации полимера по рассеянию света. Анализ концентрации полимера по рассеянию света в пробах из эксплуа ционных скважин позволяет определит уменьшение концентрации полимера в добываемой продукции по сравнению с начальной величиной. Уменьшение концентрации полимера происходит вследствие сорбции полимера в породе и деструкили полимера в пластовых условиях lj . Недостатком способа является то, что он не позволяет раздельно оценит уменьшение концентрации полимера вследствие сорбции и из-за деструкци Сорбция полимера обуславливает сниж ние подвижности воды, проталкивающей отсрочку полимера, что способствует уменьшению гидродинамической неоднородности пласта и увеличению нефте отдачи . Деструкция, т.е. разрушение, поли мера происходит вследствие различных причин, например повышения температуры высоких скоростей движения, особенностей технологии применения, наличия кислорода в закачиваемой вод и т.д. В результате деструкции происходит уменьшение среднего значения молекулярной массы.макромолекул полимера или полимерных ассоциатов и снижение вязкости раствора. При этом полезное действие полимерного раствора на нефтеотдачу пласта снижается (продукты деструкции полимера также могут сорбировать ся горными породами). Кроме того, процесс определения концентрации поjraMepa по рассеянию света достаточно трудоемкий и обеспечивает недостаточ но высокую точность. Известен также способ контроля за разработкой нефтяной залежи завод 3 нением путем закачки в пласт через нагнетательные скважины воды, запущенной полимером, отбора продукции через добывающие скважины и определения концентрации полимера в добывающей продукции. Анализ вязкости полимерного раствора в пробах из эксплуатационных скважин позволяет определить уменьшение концентрации полимера в добываемой продукции по сравнению с начальной величиной. Уменьшение вязкости раствора происходит вследствие уменьшения концентрации полимера в растворе.Определение концентрации по вязкости более технологично, чем по рассеянию света. Уменьшение концентрации полимера происходит вследствие сорбции полимера в породе и деструкции полимера в пластовых условиях 2j Недостатком известного способа также является невозможность раздельной оценки уменьшения концентрации полимера из-за сорбции и деструкции. В результате деструкции проис содит уменьшение среднего значения молекулярного веса макромолекулы полимера и снижение вязкости раствора. При этом полезное действие полимерного раствора на нефтеотдачу, пласта снижается. Целью изобретения является повышение точности контроля за разработкой путем определения сорбции и деструкции полимера. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу контроля за разработкой нефтяной залежи заводнение путем закачки в пласт через нагнетательные скважины воды, загущенной полимером, отбора продукции через добывающие скважины и определения концентрации полимера в добывающей продукции, воду загущают полимером с удельной активностью трития Ки/кг, полученной изотопным обменом атомов водорода в молекуле полимера на атомы трития, а по Удельной активности трития в отобранной продукции судят о концентрации и деструкции полимера в пластовых условиях . На фиг.1 показаны результаты прокачки через модуль соленой и тритиевой воды и меченого полиакриламида , на фиг.2 - зависимость концентрации раствора полиакриламида от

объема прокачки; на фиг.З - то же, для полиэтиленоксида.

Согласно предлагаемому способу используют меченный тритием полимер В результате деструкции полимера целые молекулы полимера и продукты его распада остаются меченными тритием, поэтому удельная активность трития в пробе характеризует суммарное количество полимера и продуктов его распада.

Были проведены лабораторные исследования, которые показали различие в поведении меченной индикатором воды, на которой готовился раствор полимера и собственно меченного индикатором полимера,которы растворялся в немеченной воде.

Результаты этих исследований приведены на фиг.1, где С/С - измеряемая величина на выходе из образца, отнесенная к ее значению перед прокачкой через образец; СР объем закачанной жидкости, отнесенной к объему пор, X - концентрация NaCI в водном растворе полиакриламида, - удельная активность окиси трития в водном растворе полиакриламид (несорбируемый индикатор по известнму способу), - вязкость раствора полиакриламида; и - удельная активность раствора полиакриламида, меченного тритием (индикатор по предложенному способу).

Исследования проводили на модели пласта с недеструктированным полимером при таких условиях фильтрации растворов, чтобы избежать деструкции. Водный раствор полимера был слегка подсолен NaCI. Как следует из результатов опыта, фильтрация несорбируемого индикатора по способ меченной тритием воды несовпадает с фильтрацией полимера и совпадает с фильтрацией воды: изменения солености и удельной активности тритиевой воды ложатся на одну кривую (кривая 1).

Характер изменения концентрации недеструктированного полимера, определенный по вязкости раствора и с помощью меченного полимера (индикатор по предлагаемому способу), достаточно хорошо совпадает (кривая 2).

Скорость фильтрации полимера в пласте меньше скорости фильтрации воды, на которой готовят раствор полимера. Отличается также и форма кривой выхода из пласта воды и полимера (за счет сорбции полимера в пласте).

Таким образом, только собственно меченный тритием полимер может использоваться для изучения особенностей фильтрации полимера в пласте.

При использовании меченого полимера по предлагаемому способу следует использовать меченный тритием сухой полимер с удельной активностью 10 -10 Ки/кг полимера. Для обеспечения массовых поточных анализов удельной активности полимера в растворе с погрешностью не хуже 20% относительная величина удельной активности раствора полимера в воде не должна быть меньше 1- Ки/л воды из-за чувствительности измерительной аппаратуры СБС-2. Применяемая для закачки в пласт концентрация полимера составляет 5-10 кг/кг раствора. При движении по пласту возможно уменьшение концентрации полимера в результате сорбции и разбавления, прежде всего при создании небольших оторочек раствора полимера. Поэтому в зависимости от особенностей решаемой задачи необходимо определять концентрацию полимера на уровне 100-10% от начальной.величины, т.е. 5-10 кг/кг раствора. Соответственно удельная активность таких растворов должна быть не менее Ки/л раствора, что соответствует удельной активности сухого полиг(

1 -10

in 1-10

2 10 и 5.105-10

2-.10 Ки/кг полимера.

Повышение величины удельной активное :и нецелесообразно из-за требований радиационной безопасности.

Таким образом, приведенные значения удельной активности 10 -10 Ки/к полимера относятся к сухому полимеру и при приготовлении раствора полимера соответствуют 10 Ки/л раствора.

Были приготовлены 6 растворов наиболее часто применяемого полимера полиакриламида (ПАА) с концентрацией 0,05%, меченных тритием по различным методикам. Недеструктированны растворы ПАА фильтровались через насыпную модель пласта. В качестве модели использовали трубку диаметром 0,03 м и длиной 0,5 м. В результате был выбран способ мечения ПАА тритием, которьй обеспечивает стабильн меченне и не приводит к изменению вязкости начального раствора. Такая методика заключается в изотопном об не водорода сухого порошка ПАА с га зообразным тритием на специальной установке. Активность приготовленно го меченого ПАА составля-та Затем была исследована возможность оценки деструкции ПАА при фильтрации. Для получения частного деструктированного раствора ПАА провели фильтрацию меченого ПАА через керн длиной 3 см с проницаемостью около 120 мД при скорости фильтрации порядка 150 м/сут. Затем такой частично деструктированный раствор ПАА закачали в насыпную модель пористой среды проницаемостью около 1 Д. Скорость фильтрации при этом состави ла около 1 м/сут. На фиг.1 представлены результаты эксперимента: кривая 1 изменение вязкости на выходе из модели, кривая 2 - изменение суммарной удельной активности меченного тритием ПАА и продуктов его деструкции. Удельную активность раствора по трению определяли радиометрически с помощью серийного жидкостного сцинтштляционного счетчика СБС-2 следующим образом. Отбирали пробу раствора полимера на выходе из модели пласта объемом 0,1 мл и добавляли ее в измерительную кювету к 20 мл жидкого оцинтиллятора ЖС-8. Затем производили измерение. Вязкость измеряли на вискозиметре ВПЖ-1 диаметром 0,54 мм при 20°С. Вязкость раствора обусловлена недеструктированным ПАА. Величина удельной активности трития обусловлена суммарной концентрацией недеструктированного ПАА и продуктов его распада. Прокачку меченого ПАА проводили до получения на выходе из модели раствора ПАА с постоянной вязкостью и удельной акт вностью. Это условие выполнялось в данном конкретном случае после прокачки через модель раствора ПАА в ко личестве двух пороговых объемов модели. Результаты измерения вязкости на выходе из модели приведены в долях от величины вязкости начального не деструктированного раствора ПАА до его фильтрации через керн. Величина удельной активности трития меченного ПАА приведена в долях от начальной величины удельно1у активности недеструктированного раствора ПАА до его фильтрации через керн. Как следует из фиг.2, удельная активность трития на выходе из модели достигла 100% после прокачки двух пороговых объемов и 50% после прокачки 1,3 пороговых объемов, вязкость на выходе модели достигла 60% от начальной величины, а половина этого значения бьша достигнута после прокачки 1 ,4 пороговых объемов. Отсюда величина сорбции определяется следующим приближенным методом. Если бы сорбции не было, то 50% закачанного вещества вышло бы из модели после прокачки 1 порогового объема. Следовательно, для определения количества сорбированного недеструктированного полимера необходимо из величины порогового объема, при котором наблюдалась концентрация полимера, равная 0,5 от максимально достигнутой (в данном случае 1,4), вычесть 1, умножить на абсолютную величину порогового объема (в данном случае 106,0 см) и на максимально достигнутую величину концентрации полимера (в данном случае 0,6-0,0005 кг/кг) . В данном примере эта величина равна 0,4 0,106 3 , 127- полимера. Суммарная величина сорбции недеструктированного полимера и продуктов его распада составила 0,3-0,1060,0005 0,159. 10 кг. Величину деструкции считаем равной разности между средней концентрацией полимера и продуктов его распада и средней концентрацией . недеструктированного полимера после его выхода из пласта, отнесенной к средней концентрации полимера и продуктов его распада. Для определения величины средней концентрации полимера врспользуемся выражением --tp-aq, j -cp-citf tP,

где а - средняя концентрация полимера, %, (fi - объем, после прокачки

которого из модели начинает поступать полимер,доля порогового объема; (fp - объем, после прокачки которого из модели начинает поступать постоянная концентрация полимера, доля порогового объема; С/Сд - отношение текущего значения измеряемой величины к начальному значению. Дпя оценки средней концентрации недеструктированного полимера в выражение (1) необходимо подставить значения С/Сд, характеризующие относительное изменение вязкости, т.е. данные кривой 1 (фиг.2). Для оценки средней концентрации полимера и продуктов его распада в выражение (1) следует подставить значение С/С, характеризующие изменение удельной активности трития в растворе, т.е. данные кривой 2 (фиг.2). Интегрирование для облегчения растворов в данном случае проводят графически. Получены следующие результаты. Средняя концентрация недеструктированного полимера составила 1,47 усл.ед. полимера вместе с продутами его распада - 2,45 усл.ед.Отсюда величина деструкции равна

%;,j 0,4, т.е. 40%.

Таким образом, приведеиньй пример показывает, как с помощью меченного тритием полимера и определении вязкости раствора можно оценивать сорбцию и деструкцию полимера в пластовых условиях, значение которых повьшает эффективность контроля за разработкой.

Был приготовлен меченный тритием полиэтиленоксид (ПЭО). Мечение производилось также изотопным обменом с сухим ПЭО. Удельная активность меченого ПЭО составила 10 Ки/кг. Затем был приготовлен

частично деструктированный полимер. Так как ПЭО довольно легко разрушается под действием кислорода, то для частичной деструкции раствор ПЭО насыщали под давлением кислородом и вьиерживали 24 ч. Затем раствор ПЭО фильтровали через насыпную модель пласта, идентичную той, что была использована в предьщущем примере Определение сорбциии и деструкции производилось аналогично предьщущему примеру.

На фиг.З представлены кривая 1 изменения вязкости раствора на выходе из модели и кривая 2 изменения суммарной дельной активности трития ПЭО и продуктов его деструкции. Обе эти величины вышли на насьш1ение после прокачки через модель раствора в количестве 1,9 пороговых объемов. Удельная активность достигла величины 100% от начальной, а 50%-ный уровень был достигнут при прокачке 1,1 порогового объема. Вязкость достигла величины 80% от исходной, а половина этого значения, т.е. 40%, быпа достигнута после прокачки 1,25 порогового объема. Отсюда величина сорбции недеструктированного полимера составила (1,25-1,00).О,106-0,8-0,0005 1,0610- кг. Величина сорбции ПЭО и продуктов его распада составила (1,1-1,0). О,106-0,0005 5,3-10 кг. Величина деструкции оценивалась, как и в предьщущем случае, как отношение разности площадей под кривыми 2 и 1 к площади под кривой 2. В результате графического интегрирования величина деструкции 3.6-2,9

0,2, т.е. 20%.

составила

3,6

Осуществление контроля за воздействием на пласт загущенной водой с помощью меченного полимера позволит выбирать концентрацию и технологию применения полимера с учетом деструкции последнего в пластовых условиях. Это позволит повысить нефтеотдачу пласта, что обеспечит экономический эффект порядка сотен тысяч рублей.

СПОСОБ КОНТРОЛЯ ЗА РАЗРАБОТКОЙ НЕФТЯНОЙ ЗАЛЕЖИ ЗАВОДНЕНИЕМ путем закачки в пласт через нагнетательные скважины воды, загущенной полимером, отбора продукции через добьшающие скважины и определения концентрации полимера в добывающей тличающийся продукции, о тем, что, с целью повьшения точности контроля за разработкой путем определения сорбции и деструкции полимера, воду загущают полимером с удельной активностью трития 10 10 Си/кг, полученной изотопным обменом.атомов водорода в молекуле i полимера на атомы трития , а по удельной активности трития в отобран(/) ной продукции судят о концентрации сорбции и деструкции полимера в пластовых условиях.