Способ регенерации сырой нефти из подземной нефтеносной формации Советский патент 1987 года по МПК E21B43/22 

11

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к разработке нефтяных месторождений с применением поверхностно-активных веществ.

Цель изобретения - повышение эффективности способа.

Перед инжектированием раствора анионного поверхностно-активного вещества (ПАВ) в нефтеносный пласт в него вводят водную дисперсию ПАВ, растворимого в нефти.

Предлагаемый метод регенерации включает следую1цие технологические стадии.

Неионный предпочтительно растворимый в нефти поверхностно ак- тивньй агент инжектируют в пласт в водной фазе, где такой агент находится в виде дисперсии.

На второй стадии анионный предпочтительно водно-растворимьй по- верхностно-активньш агент инжектируется в нефтенасный пласт в виде водного раствора.

Агрегаты указанного поверхностно- активного агента движутся через нефтеносный пласт в направлении от ин- жекционного резервуара к приемному резервуару с помощью общепринятого заводнения.

В зависимости от действительных свойств нефтеносной формации все известные методы регулирования подвижности и уменьшения адсорбционных потерь, могут применяться совместно с предлагаемым способом с целью повышения эффективности действия yKasaH ных агрегатов поверхностно-активного агента и усовершенствования метода регенерации нефти.

Согласно лабораторному исследованию установлено следующее: неионный преимущественно растворимьй в нефти поверхностно-активный агент может применяться в относительно низкой концентрации; анионный преимущественно водно-растворимьш поверхностно-активный агент может применяться в относительно низкой концентрации; в связи с тем, что используются относительно низкие концентрации поверхностно-активного агента, может быть регенерировано значительное количество избыточной нефти, следовательно, могут быть достигнуты благоприятные экономические преимущества даже в том случае, когда агf5

0

65682

регаты поверхностно-активного агента используются в относительно большом объеме пор; масса поверхностно- активного агента, необходимая для

5 получения 1 м избыточной нефти, составляет 12-25 кг, тогда как в известных способах характерной величиной является 30-70 кг/м.

В предлагаемом способе могут ис пользоваться многочисленные поверхностно-активные агенты, как неионные преимущественно растворимые в нефти, так и анионные преимущественно растворимые в воде. Так, например, в качестве неионных поверхностно-активных агентов могут применяться этоксилированные спирты и фенолы, содержащие 1-30, предпочтительно 1-15, окисно-этиленовых групп. В качестве анионного поверхностно- активного агента могут использоваться сульфурированные,сульфатированные, карбоксиметилированные,. фосфатиро-J. ванные и фосфирилированные производные тех же поверхностно-активных агентов. Два указанных поверхностно- активных агента, инжектируемые в нефтеносный пласт, могут быть одинаковыми или различными в отношении их основной химической структуры. В последнем случае химическое и физичес- кое отличие таких агентов связано исключительно с природой ионной группы, соединенной с основной неионной

35 структурой. Установлено, что лучше всего применять этоксилированный ок- тилфенол, н еонилфенол, додецилфенол, содержащий 3-6 этиленокисных групп, а также этоксилированный гептиловый спирт, октиловый спирт, нониловый

спирт, додециловый спирт, содержащие 5-9 этилен-окисных групп в качестве неионных поверхностно-активных агентов. Лучшие результаты получены при

использовании следующих анионных агентов: этоксилированного нонилфе- нолсульфоната, нонилфеиолсульфата, . нонилфенолфосфоната, нонилфенолфос- фата, додецилфенолсульфоната, доде50 цилфенолфосфата, имеющих 3-Ь этиленокисных групп, или этоксилированного нонанолсульфата, нонанолсульфо- ната и т.д., имеющих 5-9 этиленокисных групп.

30

55

Эффективность предлагаемого способа может быть улучшена, если его применяют совместно с эффективным контролем подвижности. В общеприня31

той комбинации агент, регулирующий подвижность, инжектируется в нефтеносный пласт после двух поверхностно-активных агентов и вся вытесненная система движется через формацию от инжекционного резервуара в направлении резервуара для сбора под воздействием общепринятого оводне- ния. Б результате повышения вязкости могут быть достигнуты следующие эффекты: количество гидродинамической дисперсии агрегата поверхностно- активного агента (главным образом анионного) значительно уменьшается, в то время какI стабильность агрегата в пористой системе значительно улучшается, следовательно, эффект растворов таких агентов состоит в том, что их действие распространяется на большую длину по пласту: в обводненных пластах значительно по- вьшается эффективность распространения по площади и по вертикали пласта.

Все последовательные инжектирования неионных, анионных поверхностно-активных агентов и агентов, регулирующих подвижность, а также любых других модификаторов этого процесса входят в сферу предлагаемого изобре тения. Практически все водно-растворимые органические и неорганические соединения могут рассматриваться как агенты, повышающие вязкость ;или регулирующие подвижность. Преимущественно следует использовать высокомолекулярные , водно-растворимые полимеры (полиакриламиды, производные целлюлозы и окиси полиэтилена, полисахариды и т.п.), а также-способные к сшиванию или образованию геля органические и неорганические соединения (например, частично гид- ролизованные полиакриламиды, производные целлюлозы, лигносульфонаты, силикаты, фосфаты и т.п.). Концентрация повьшающих вязкость или регулирующих подвижность агентов в водном растворе, вводимом в нефтеносный пласт после поверхностно-активных агентов -может лежать в интервале 0,05-90 г/л, предпочтительно 0,1 50 г/л. Объем буферного агента может составлять 0,05-1,00, предпочтительно 0,1-0,5 объема пор в зависимости от природы системы, определяемой предлагаемым способом.

Кроме того, водньй раствор неионного или анионного поверхностно84

активного агента, предпочтительно оба этих раствора, содержат увеличивающие вязкость или регулирующие подвижность агенты с тем, чтобы повысить эффективность действия указанных агрегатов поверхностно-активных соединений. Совместное применение поверхностно-активных или регулирующих подвижность агентов в одном и том же растворе не заменяет использование буферного агрегата, а лишь успешно дополняет такое использование.

Таким образом, предлагаемый способ основан на растворении повьшающих вязкость или регулирующих подвижность агентов в растворе неионного или анионного агента, предпочтительно в обоих растворах. Почти все

водно-растворимые органические и неорганические соединения могут применяться для повышения вязкости или для понижения подвижности указанных растворов поверхностно-активных

агентов. Однако предпочтительно использовать высокомолекулярные водно- растворимые полимеры (полиакриламиды, производные целлюлозы и окиси полиэтилена, биополимеры и т.п.),

а также способные к сшиванию in situ и к гелеобразованию органические или неорганические химикалии (например, частично гидролизованные полиакриламиды, производные целлюлозы, лигносульфонаты, силикаты, фосфаты и т.д.). Концентрация таких присадок в растворе поверхностно-активного соединения, зависящая от природы самого химического соединения, может

составлять 0,05-90 г/л, предпочтительно О,1-50 г/л.

Предлагаемый способ регенерации объединяется с предварительным про- фильным выравниванием, например с гомогенизацией слоев, обладающих различной проницаемостью по отноше- нию к однородному инжектированию.

Кроме того, отделяют растворы поверхностно-активных агентов от природного рассола, который может содержать неорганические соли в высокой концентрации.

Таким образом, повьш1ающие вязкость или регулирующие подвижность агенты, способные вьфавнивать пористые слои, обладающие различной проницаемостью, вводятся в нефтеносный

51

пласт пород инжектированием агрегатов поверхностно-активного агента. Большое число водно-растворимых ор- ганическ1Йс или неорганических соединений может быть отобрано для предварительного инжектирования. Высокомолекулярные водно-растворимые полимеры (полиакриламиды, производные целлюлозы и окиси полиэтилена, биополимеры и т.п,)з а также способные in situ к сшиванию или гелеобразо- ванию органические и неорганические химикалии.(например, частично гидролиз ованные полиакриламиды, производные целлюлозы, лигносульфонаты, си- лика:ты, фосфаты и т.п.) могут использоваться в качестве агентов, повышающих вязкость или регулирующих подвижность. Концентрация упомянутых материалов в растворе для предварительного инжектирования может составлять 0,05-90 г/л, предпочтительно О,1-50 г/л. Объем водного раствора агрегата, который инжектируют перед раствором поверхностно-активного агента с целью выравнивания пористого слоя, обладающего различной проницаемостью может составлять 0,05-0,5 объема пор, предпочтительно 0,05-0,3 объема пор.

Когда концентрация неионных или анионных поверхностно-активных агентов, предпочтительно обоих, изменяется во времени периодически или непрерывно, охватывается предлагаемым способом. Обычно три стадии программирования концентрации удовлетворяют требованиям практики. При использовании более десяти стадий для одного агрегата ступенчатое про- граммирование не дает никаких преимуществ в сравнении с непрерьшным программированием концентрации. Возможный вариант ступенчатого программирования концентрации., который оказался эффективным в лаборатории как для неионного, так и для анионного агрегата представляет собой следуюее:

Концентрация, г/л Объем пор

Стадия 1 0,01-50 0,01-0,5 Предпочтительно 0,5-10 0,05-0,2

Стадия 2 0,01-40 0,01-0,5 Предпочтительно 0,5-7 0,05-0,2

Стадия 3 0,01-30 0,01-0,5 Предпочтительно 0,5-5 0,05-0,2

65686

В предлагаемом способе регенерации не только поверхностно-активные агенты, но и другие химические соединения и присадки в агрегате пред5 верительного инжектирования и буферном агрегате, вводятся в нефтеносный пласт с постепенно меняющейся концентрацией.

Эффективность способа регенерации

JO нефти может быть дополнительно повышена, если специальные неорганические или органические соединения, предпочтительно водный раствор сили- катов или фосфатов, инжектируются

5 в нефтеносньй пласт перед- введением раствора неионного, маслорастворимо- го или анионного, водно-растворимого поверхностно-активного агента, с целью уменьшения адсорбционных по0 терь в пористой системе. Концентрация . таких химических соединений в растворе для предварительного инжектирования может составлять 0,01 - 50 г/л, предпочтительно 0,5-10 г/л.

Специальные присадки присутствуют в растворе помимо химических соединений с целью уменьшения адсорбционных потерь поверхностно-активных агентов и способны понизить удержи30 вание агентов., повышающих вязкость или регулирующих подвижность в пористой системе„ Учитьшая их химическую природу, присадки, используемые для уменьшения адсорбции или удержи35 вания поверхностно-активных агентов и агента регулирующего подвижность, могут быть одинаковыми или различными. Химические соединения, используемые для уменьшения адсорбционных

40 потерь, могут вводиться в пласт перед инжектированием водной дисперсии неионного, преимущественно маслораст- воримого поверхностно-активного соединения, или совместно с анионным,

45 преимущественно водно-растворимым поверхностно-активным соединением, растворенным в одном и том же растворе. I

5о В предлагаемом способе примекяют,ся специальные неорганические и органические соединения в концентрации 0,01-50 г/л, предпочтительно-0,5 - 10,0 г/л, в водной дисперсии неион- 55 ного, преимущественно маслораствори- мого агента, или в водном растворе анионногоэ преимущественно водно- растворимого поверхностно-активного агента, в обеих системах с целью по71

нижения адсорбционных потерь таких активных материалов в пористой системе.

Многочисленные органические и неорганические соединения могут применяться для уменьшения адсорбции и удерживания поверхностно-активных соединений и агентов, регулирующих подвижность. Среди них наиболее .эффективными являются водно-раствори мые полимеры с низким или средним молекулярным весом (например, полиак риламиды), неорганические силикаты (орто-, мета-полуторасиликаты натрия), неорганические-и органические фосфаты и их смеси в водном растворе

Геологическая структура и физико- химическая природа углеводородсодер- жащей формации могут отличаться друг от друга.

1)Два раствора инжектируются в нефтеносньй пласт циклических, т.е. в-ся масса неионных и анионных поверхностно-активных агентов вводится в формацию за более чем один цикл. Каждый цикл состоит из последовательного инжектирования некоторой части раствора неионного агента и некото- рок части раствора анионного поверхностно-активного агента. Поверхностно-активная система движется через нефтеносную формацию под действием подвижности буферного агента или традиционного заводнения.

2)В случае слоистого пласта ин- жекционные стенки могут быть перфорированы в одном или более слоях, когда инжектирование растворов поверхностно-активных агентов осуществляется через одну перфорацию или одновременно через несколько перфораций в одной стенке.

3)Предлагаемый способ может использоваться в качестве первичного, вторичного или третичного метода в процессе, осуществляемом в один или более циклов, с целью регенерации одной или одновременно нескольких нефтеносных формаций.

Использование предлагаемого способа обеспечивает улучшенную регенерацию нефти, усиливает вытеснение и повьпиает эффективность проникания, в результата чего повышается эффективность извлечения нефти.

Пример 1. Сравнительные эксперименты по вытеснению проводят на искусственно укрепленных образцах

165688

пористой породы, имекяцей приблизительно такой же химический состав, что и естественные породы нефтеносного пласта, при этом используют

5 средние температуры и давления, характерные дпя углеводородных пластов. Экспериментальные данные и параметры пористых моделей следующие Длина сердцевины,см 120

10 Площадь поперечного

6,2-6,4

Проницаемость по отношению к рассолу, м Пористо-сть

Экспериментальное давление, МПа Экспериментальная температура, с

0,173-0,210 0,28-0,30

- 20

95

Образец сьфой нефти Alg 2 из среднего нефтяного бака

Образец рассола Alg 2 рассол Фронтальная скорость вытеснения, м/день0,5

Каждый раз перед экспериментами вытеснения проводят начальное насыщение нефти, обычным водно-масляным

методом и осуществляли вытеснение

рассолом 1,0 объема пор. Среднее на- сьш1ение сердцевины нефтью пгосле вытеснения рассола 33/37% от объема пор, т.е. 47-53% от первоначального

5 содержания нефти (O.O.I.P). Количества извлеченного избыточной нефти рассчитывают в процентах O.O.I.P. в образце сердцевины.

Первой серией лабораторных экспе0 риментов доказано, что предлагаемый способ обеспечивает более эффективное вытеснение нефти по сравнению с известными способами извлечения нефти, основанньгми на применении водных

5 растворов, содержащих как неионные, так и анионные поверхностно-активные агенты. В табл. 1 приведены данные по качеству поверхностно-активных агентов, соотношению поверхностно0 активньпс агентов, их концентрациям, размерам агрегатов, а также по количеству полученной избыточной нефти и приведены также результаты, полученные в примерах 1-11.

Примеры 1-5 (табл. 1) демонстрируют результаты экспериментов по вытеснению проведенных с использованием водных растворов различных пар из

913

анионных и неионных поверхностно-активных агентов, когда концентрационные соотношения поддерживают равны- ми 1:1, Установлено, что количества полученной избыточной нефти в каждом случае составляют менее 10% от 0.0.1.Р.

В эксперименте 11, в котором поверхностно-активные агенты (неионные и анионные) инжектируют в отдельных растворах, количество избыточной нефти 36,4% 0.0.1.Р., хотя качество и абсолютное количество поверхностно- активных агентов то же, что и в примере 1.

Меньшее количество избыточной нефти, полученное в примерах 1-5, связано с тем, что соотношение поверхностно-активных агентов в заводненных агрегатах не оптимальное. В примерах 6-8 соотношение поверхностно-активных агентов (использованных в примере 1 с получением относительно хорошего результата) изменяют так, что общая концентрация поверхностно- активных агентов остается постоянной Количество полученной избыточной нефти значительно повышается, когда соотношение поверхностно-активных агентов сдвигается в сторону преимущественного содержания неионного вещества, однако даже в примере 8, являющимся по результатам лучшим, количество избыточной нефти почти на 10% йеньше, чем в эксперименте 11.

Количество избыточной нефти, которое можно получить под действием данной пары поверхностно-активных агентов, в большой степени зависит от концентрации растворов. Поэтому эксперименты 9 и 10 с одной стороны служат демонстрацией того, как количество избыточной нефти зависит от концентрации совместно применяемой пары поверхностно-активных агентов, а с другой стороны, эти эксперименты отвечают на вопрос - можно ли получить такое же количество избыточной нефти путем повышания этих концентраций.

Установлено, что повышение общей концентрации поверхностно-активных агентов с 5-8 до 10 г/л приводит к увеличению количества избыточной нефти от 22,4-31,8 до 34,8% 0.0.01.., однако эти результаты все еще ниже значения 36,4% 0,0.1.Р., полученного предлагаемым способом. Кроме того, удельные затраты поверхностно-актив1656810

ного агента (1 кг поверхностно-активного агента на 1 м избыточной нефти) также важны, как видно из следующих данных:

5 Эксперимент Удельное потребление поверхностно-активногоагента,кг/м

нефти iO

732,5

9

10 11

34,8 41,0 20,5

На основании данных, представленных в табл. 1, можно заключить, что эффективность предлагаемого способа (количество избыточной нефти и удельное потребление поверхностно-активного агента) значительно лучше, чем эффективность процессов, основанных на совместном использовании неионных и анионных поверхностно-активных агентов (смеси). Оводняющая жидкостная система примера . 11 не оптимизирована. Лабораторные опыты показывают, что применение предлагаемого способа, кроме того, комбинация с другими методами, способствующими повышелию эффективности, может обеспечить получение еще лучших результатов.

В табл. 2 суммированы результаты экспериментов, в которых объемы последовательных жидкостных агрегатов

модифицировали, поддерживая при зтом абсолютные количества поверхностно- активных агентов на постоянном значении - и такой способ объединяют с воздействием полиакриламидного буфера с целью регулирования подвижности;

Из результатов примеров 12-15 (табл. 2) можно заключить, что согласно предлагаемому изобретению - последовательное инжектирование водных растворов неионного и анионного поверхностно-активного соединения - становится возможным достижение по

лучения избыточной нефти в количес т- ве 40% O.O.I.Pi при объединении с другими методами для повышения эффективности и при оптимизации состава заводнякяцей системы.

В лабораторном эксперименте 13 по вытеснению было 44,6% 0.0.1.Р. избыточной нефти и при этом удельное потребление поверхностно-активного соединения было понижено до 12,5 г/м нефти..

Значительное извлечение избыточно нефти не ограничивается парами поверхностно-активных агентов из компонентов А и В., которые использовали в большинстве примеров. Все поверх- Аэстно-активные пары, используемые в примерах 16-20 дали извлечение избыточной нефти более 30% 0.0.1.Р,, хотя качество оптимальной пары поверхностно-активных агентов существенно зависит от типа и качества данной сырой нефти, рассола, породы нефтяного пласта и т.п.

Примеры 21-24 в табл. 3 иллюстрируют влияние предельных концентраций и размера оторочек. Из результатов, представленных в примерах, видно,что Ьара поверхностно-активных веществ А и В может обеспечить получение дополнительного количества нефти даже при использовании в количестве только 0,05 г/л и объеме 0,01 объема пор, хотя его абсолютная величина

низка (2,3%). Результаты, полученные при введении MB при более высоком объеме пор (0,7 объема пор) и низкой концентрации, свидетельствуют о влиянии объема пор на производительность однако даже в этом случае количество избыточной нефти мало. В примерах 23 24 представлены результаты изучения предельного значения другой концентрации так же с целью установления механизма. При концентрации 50 г/л и даже объеме 0,01 объема пор можно обеспечить значительный избыток нефти (15,7%), тогда как при самом высоком объеме 0,7 объема пор полученный избыток 43,3% нельзя рассматривать как оптимум. Эти опыты, поставленные с целью изучения влияния предельных концентраций и объема пор, проводят без использования полимерного буфера.

Очевидно, что возможно практическое использование предельной концент

3. Способ поп,1, отличаю щийся тем, что в качестве ани ного водорастворимого поверхностно активного агента используют сульфу рированные, сульфатированные, кар ксиметилированные, фосфатированны и/или фосфорилированные производны поверхностно-активных веществ, пер

рации и объема пор, но в этих случа- .ях определяющую роль играют экрноми- « численных в п.2, которые содержат ческис расчеты. Хотя использование 1-30 групп окислов этилена.

поверхностно-активных веществ при очень большой концентрации и объеме пор эффективно, но дополнительный выход непропорционален массе химических веществ, закачиваемых в скважину, поэтому экономические показатели при промышленном применении лежат ниже допустимого предела.

Формула изобретения

1.Способ регенерации сырой нефти из подземной нефтеносной формации, заключающийся в инжектировании через по меньшей мере одну инжекционную скважину в нефтеносную формацию последовательно двух водных дисперсий, отличающийся TeMj что,

с целью повьшения эффективности способа, первая дисперсия содержит неионный маслорастворимъш поверхностно- активный агент концентрации 0,05 - 50 г/л в количестве 0,01-0,7 объема пор, а вторая дисперсия содержит водный раствор анионного поверхностно- активного агента, который преимущественно растворяется в водной фазе,концентрации 0,05-50 г/л Б количестве 0,01-0,7 объема пор, после чего инжектируют воду, которая переносит первоначально инжектированные дисперсии поверхностно-активных агентов через нефтеносную формацию в направлении резервуара для сбора нефти.

2.Способ попо, отличающийся тем, что 3 качестве неионных маслорастворимых поверхностно- активных агентов предпочтительно используют этоксилированные спирты и

алкенфенолы (этрксилированный нонил- фенол, этоксилированный бутанол,это- ксилированный додецилфенол, и этоксилированный октилфе.нол) р содержащие 1-30 групп окислов этилена.

3. Способ поп,1, отличающийся тем, что в качестве анионного водорастворимого поверхностно- активного агента используют сульфу- рированные, сульфатированные, карбо- ксиметилированные, фосфатированные и/или фосфорилированные производные поверхностно-активных веществ, перечисленных в п.2, которые содержат 1-30 групп окислов этилена.

Примечание. Поверхностно-активный агент - частично гидролизованный полиакриламид

Составитель И.Лопакова Редактор С.Патрушева Техред В.Кадар Корректор М.Шароши

Заказ 2374/58 Тираж 532Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул,Проектная,4

Продолжение табл.2

Таблица 3

Изобретение относится к нефте- добьшающей промышленности, предназначено для разработки нефтяньтх месторождений с применением поверхностно- активных веществ (ПАВ) и позволяет повысить эффективность способа. Перед инжектированием раствора анионного ПАВ в нефтеносный пласт в него вводят водную дисперсию ПАВ, растворимого в нефти. Инжектируют по меньшей мере через одну скважину в нефтеносную формацию последовательно две водные дисперсии. Первая дисперсия содержит неионное маслораствори- мое ПАВ концентрации 0,05-50 г/л в количестве 0,01-0,7 объема пор. При этом используют этоксилированные спирты и алкенфенолы (этоксилирован- ньй нонилфенол, этоксилированный би- танол, этоксилированный додецилфенол и этоксилированный октилфенол), сЬ- держащие 1-30 групп окислов этилена. Вторая дисперсия содержит водный раствор анионного ПАВ,он премущест- венно растворяется в водной фазе концентрации 0,05-50 г/л в количестве 0,01-0,7 объема пор. После этого инжектируют воду, которая переносит первоначально инжектированные дисперсии ПАВ через нефтеносную формацию в направлении резервуара для-сбора нефти. В качестве анионного агента используют сульфурилированные, сульфа- тированные, карбоксиметилированные, фосфатированные и/или фосфорилирован- ные производные ПАВ первой дисперсии, которые содержат 1-30 групп окислов этилена. 2 з.п. ф-лы, 3 табл. О) :о оэ сд о 00 сн