Способ добычи нефти из подземной залежи средней или высокой солености Советский патент 1990 года по МПК E21B43/22 

Изобретение относится к добыче нефти из подземной залежи, содержащей воды средней или высокой солености.

Цель изобретения - повышение эко- цомичности процесса.

Температуру инверсии фаз определяют при помощи измерения электропроводности. При этом готовят эмульсию, состоящую из нефти (в случае необходимости газовировэнной нефти), пластовой воды соответствующей залежи (соотношение фаз 1:1), поверхностно-активного вещества (2 или 5% в пересчете на водную фазу) и возможных добавок. Если

для третичного отбора нефти должна быть нагнетена другая, чем указанная выше эмульсия, от которой она может тличаться только по масляной фазе, то эту эмульсию готовят также указанным выше способом. Электропроводность получаемой эмульсии или получаемых двух эмульсий измеряют затем в зависимости от температуры..

При температуре инверсии фаз эмульсия типа масла в воде превращается в эмульсию типа воды в масле или наоборот, причем электропроводность скачкообразно снижается или повышается. Этот температурный предел

сд

Јь СО

00

О

CN

включает только несколько градусов Цельсия. В качестве температуры инверсии фаз perHCTpnpVeTCH такая температура, при которой электропровод- ность достигает среднего значения между верхним (в случае эмульсии типа масла в воде) и нижним (в случае эмульсии типа воды в масле) значениями.

Используемые в качестве поверхностно-активного вещества карбоксиме- тилированные оксиэтилаты могут быть получены путем взаимодействия оксиэтил атов формулы R-(0-CHC CH4)-OH с солью хлоруксусной кислоты в присутствии гидроокиси щелочного или щелочноземельного металлов. Возможны, однако, и другие методы получения. В при этом означает насыщенный или ненасы- щенный, неразветвленный или разветвленный алькильный радикал с Се-Сео, предпочтительно , или незамещенный, или дизамещенный алкиларильный радикал с в алкильном радикалеj п - 2...30, предпочтительно 3...15. Катионом может быть натрий, калий, литий, аммоний, кальций или магний. В качестве спиртов, оксиэтилаты которых являются исходными веществами карбоксиметилатов, могут быть использованы, например гексиловый, октило- вый, нониловый, дециловый, ундецило- вый, лауриловый, тридециловый, мирис- тиловый, пальмитиловый и стеариловый спирты, а также ненасыщенные спирты, например олеиловый спирт. Алкильная цепь при этом может быть с нормальной или разветвленной цепью. Пригодными являются смеси этих спиртов, пред- почтительно с длиной цепей, отличающихся одна от другой не больше, чем на 4 атома углерода.

Как алкилфенолы могут быть использованы, например бутилфенол, пентил- фенол, гексилфенол, октилфенол, нонил фенол, децилфенол, ундецилфенол, доде цилфенол; тридецилфенол, тетрадецил- фенол, а также сеответствующие диал- килфенолы. Алкильная цепь может быть с нормальной или разветвленной цепью. В частности, пригодны смеси алкилфенолов, предпочтительно с длиной цепей, отличающихся одна от другой не более, чем на 4 атома углеро- да.

Оксиэтилирование можно проводить в присутствии каталитических количеств гидроокиси щелочного металла

от 3 до 30, предпочтительно от 3 до 15 моль окиси этилена/моль гидроксиль- ного соединения. В зависимости от условий получения степень карбоксиме- тилирования получаемых оксиэтилатов составляет 10-100%, предпочтительно 70...100%. Карбоксиметилированные оксиэтилаты растворяются или по меньшей мере хорошо диспергируются в обычных пластовых водах при отсутствии осаждений. При степени карбоксимети- лирования до 10% общая степень извлечения нефти в чистом виде не превышав ет 80%. Их выбор осуществляют следующим образом.

При известных температуре или температурных пределах залежи из нефти, пластовой воды и при наличии газа в залежи и подходящего карбоксиметили рованного оксиэтилата указанной выше формулы измеряют температуры инверсии фаз. Это измерение должно повторяться с применением дальнейших поверхностно-активных веществ.и, в случае необходимости, добавок.

На основе полученных данных осуществляют окончательный подбор карбок симетилированного оксиэтилата. Степень эффективности добычи нефти для соответствующей системы залежи можно выявлять путем предварительных опытов в слое песка в качестве модельного пласта или в оригинальном буровом керне.

Известными способами готовят нагнетаемую эмульсию из нефти, пластовой воды, поверхностно-активного вещества, и, в случае необходимости, добавок, причем требуемые срезывающие силы не должны быть очень высоки. Можно также смесь состоящую из нефти, воды, поверхностно-активного вещества и, в случае необходимости, добавок нагревать до температуры инверсии фаз и образующуюся при мягком перемешивании эмульсию, состоящую из очень тонких капель, стабилизировать быстрым охлаждением. При температурах на 15 °С ниже температуры инверсии фаз эмульсии являются относительно стабильными, при очень высокой степени солености рекомендуется мягкое перемешивание в емкости.

Для приготовления эмульсии могут быть использованы также нефть, масла, смеси нефтей, частично рафинированные фракции нефти, газойля керосин или бензины, а также их смеси

с нефтью. Пригодной органической фазой эмульсии являются также смеси из чистых углеводородов, применение которых, однако, неэкономично.

Объем нагнетаемой эмульсии, ее соотношение фаз, содержание поверхностно-активного вещества и возможные добавки, а также вид и величина контролирующего мобильность полимерного раствора можно оптимировать путем заводнения на модели.

На основе результатов предварительных испытаний эмульсию при помощи насосов нагнетают в залежь или непрерывно, или в виде оторочки, т.е. точно ограниченного объема от 0,02 до 2 ОП (объем пор) залежи. Величина оторочки эмульсии зависит от концентрации поверхностно-активного вещества и от экономичности процесса. Концентрация эмульгатора в пересчете на водную фазу составляет, например, 0,1...30%, предпочтительно 1...20%. Соотношение фаз эмульсии, нефти и воды составляет 1:20-4:1. До заводнения эмульсией целесообразно проводить заводнение водой, причем в качестве жидкости используют возникшую пластовую воду. Величина этого водного слага составляет 0,01...4 ОП, предпочтительно 0,05...1,0 ОП. После подачи эмульсии в залежь целесообразно нагнетать полимерную оторочку, служащую для, контроля мобильности, а также для защиты эмульсии от попадания в нее пластовой воды. При этом полимер или полимерную смесь растворяют в такой концентрации в пластовой воде, что вязкость в 2-6 раз больше, чем вязкость нефти. При залежах средней или высокой солености (от 3 до 28% общей солености) пригодны биополимеры, такие,как полиса- хариды или производные целлюлозы, которые в присутствии повышенных концентраций соли имеют достаточную вязкость и не осаждаются. При пластовых водах, которые сравнительно бед- ны ионамиt щелочноземельных металлов, целесообразно к эмульсии, а также к предварительно и дополнительно подаваемой пластовой воде добавлять растворимые соли щелочноземельных ме- таллов. При согласовании,поверхност- нр-активного вещества с залежью, т.е. при измерении температуры инверсии фаз, эти добавки должны учитываться.

5

0

д

5 0 5 0

5

0

После нагнетания полимерного раствора целесообразно осуществлять нормальное заводнение водой. Это проводят до тех пор, пока добыча нефти больше не является рентабельной.

Более высокая экономичность предлагаемого способа по сравнению с известным обусловлена меньшей степенью задержки оксиэтилата в залежи, т.е. в данном случае максимальная степень задержки оксиэтилата составляет 1,1 песка, тогда как согласно известному способу она составляет не менее 3 мг/г песка.

Пример 1. Для получения искусственного пласта кварцевым песком с закругленными кромками заполняют термостатизируемую трубу высокого давления длиной 70 см и диаметром 5 см, снабженную прибором для измерения температуры и манометром, выполненную с возможностью запирания с обеих сторон резьбовыми затворами с капиллярным входом и содержащим напорный клапан выходом. Затем слой песка насыщают пластовой водой А при помощи высоконапорного насоса-дозатора и термостатом устанавливают желаемую температуру.

После этого определяют проницаемость слоя песка. В этот образцовый пласт со скоростью заводнения 1 м/день нагнетают 0,44 ОП (1 ОП приблизительно 750 мл) эмульсии, состоящей из сырой нефти А, пластовой воды А (соотношение фаз 1:1) и 9,4 г (4,5% в пересчете на водную фазу) карбоксиме- тилированного нонилфенолоксиэтилата с 6 моль окиси этилена/моль гидрок- сильного соединения со степенью кар- боксиметилирования 80%. Затем с одинаковой скоростью заводнения нагнетают 0,4 ОП полимерного раствора и 3 ОП пластовой воды.А.

Температура залежи составляет 55°С и, таким образом, лежит в области температуры инверсии фаз (приблизительно, 56°С), чем стабильность эмульсии дополнительно нагружается. Давление залежи составляет 60 бар, пористость искусственного пласта 47%, его проницаемость 1C 100 мД. Пластовая вода А содержит, %: NaCl 20; КС1 0,1; CaClul,2; MEC120,4. В качестве полимера служит гидроксиэтил- целлюлоза (0,25%, растворенной в пластовой воде А, вязкость при 25 С 60 мПа-с). В качестве нефти А используют

71

парафиноосновную нефть с I ,486, 0,863 г/см3 и 7. мПа-с, Из 172 мл нефти, которые в качестве эмульсии заводнением подают в слой песка, 1,6 мл могут быть выделены и 117 мл получены в эмульгируемой форма. В слое песка обнаружены аналитически 46 мл нефти и 594 г поверхностно-активного вещества в относительно гомогенном распределении .

П р и м е р 2 о Приготовляют искусственный пласт согласно примеру 1, насыщают его пластовой водой А и измеряют проницаемость. Затем насыщают сырой нефтью А, причем одновременно определяют содержание адсорбированной водьь Начинается заводнение водой со скоростью 2 м/день. После введения 1,5 ОП пластовой воды, причем достигается водосодержание 98„„„ 100%, эмульсию нагнетают в качестве оторочки. За ней следуют в качестве оторочки полимерный раствор (0,4 ОП) и 3,0 ОП пластовой воды. Подачу поверхностно-активного вещества, полимера и дополнительное введение пластовой воды осуществляют со скоростью заводнения 1 м/день„

Пористость пласта составляет 49%, проницаемость 1 600 мД, содержание адсорбированной воды 26% и температура залежи 46 С.

Применяют 0,44 ОП эмульсии (нефть А, пластовая вода А при соотношении фаз 1:1), 10,1 г (6,6% в пересчете на водную фазу) карбоксиметилирован ного нонилфенолоксизтилата с 5,5 мол окиси этилена/моль гидроксильного соединения со степенью карбоксимети- лирования 80%, Температура инверсии фаз этой эмульсии составляет 49°С. Заводнением водой достигается степень извлечения нефти 76%, которую при 1,3 ОП после начала заводнения эмульсией можно повысить на 24% до 100%-ного общего извлечения нефти, причем водосодержание снижается до 40%. Средний градиент давления составляет 0,5 бар/м,

В слое песка анализом обнаружены 4,5 г поверхностно-активного вещества в относительном гомогенном распрделении.

П р и м е р 3. Получают искусственный пласт аналогично примеру 2, но с применением 0,5 ОП эмульсии, состоящей из 86 мас,% н-додекана

0

5

0

5

9486

0

5

40

45

50

55

8

и 14 мас„% толуола, пластовой воды А (соотношение Фаз 1:1) и 12 г (6,6%) карбоксиметилировэнного нонилфенол- оксиэтилата с 5,5 моль окиси этилена/моль гидроксильного соединения со степенью карбоксиметилирования 80%. Температура залежи составляет 46 С, температура инверсии фаз нагнетаемой эмульсии 49°С. Заводнением водой достигается 78%-но е извлечение нефти, которое при 1,2 ОП после начала заводнения эмульсией повышается до 100% общего извлечения нефти. Во время третичной добычи нефти сред- ний градиент давления 0,8 бар/м.

П р и м е р 4. Приготовляют более густой искусственный пласт аналогично примеру 2, смачивают пластовой водой А и насыщают нефтью А (пористость 42%, проницаемость 310 мД, содержание адсорбированной воды 26%, температура залежи 53 С). После заводнения водой, приводящего к 69%- ному извлечению нефти, нагнетают оторочку эмульсии 0,25 ОП, состоящей из нефти А, пластовой воды А (соотношение фаз 1:1) и 5,3 г (6,6%) кар- боксиметилированного нонилфенолокси- этилата с 6 моль окиси этилена/моль гидроксильного соединения со степенью карбоксиметилирования 99% (температура инверсии фаз эмульсии нефти 56 С) и скоростью заводнения 1,1 м/день, затем нагнетают 0,4 ОП полимерного раствора и приблизительно 3 ОП пластовой воды. Приблизительно при 1,3 ОП после начала заводнения эмульсией достигается 100%-ное извлечение нефти. Зо время транспорта нефти через пласт средний градиент давления 1,5 бар/м. После заводнения обнаружены 3,2 г поверхностно- активного вещества, гомогенно распрег деленного на слое песка.

Приме р 5„ Пласт (пористость 42%, проницаемость 240 мД) аналогично примеру 4 смачивают пластовой водой В и затем насышают нефтью В. Содержание адсорбционной воды составляет 26%, температура 41 С. После заводнения пластовой водой В, приводящего к 68%-ному извлечению нефти, нагнетают оторочку эмульсии 0,3 ОП, состоящей из нефти В, пластовой воды (соотношение фаз 1:1) и 7 г карбокси- метилированного нонилфенолоксиэтила- та (6,6%) приблизительно с 5 моль окиси этилена/моль гидроксильного соеди91549486Ю

нения со степенью карбоксиметилирования 1,2 м/день, затем нагнетают 0,4 ОП 97% (температура инверсии фаз эмуль- полимерного раствора (пример 1) и

Изобретение относится к добыче нефти. Цель - повышение экономичности процесса. В залежь нагнетают жидкость в виде эмульсии, содержащей в качестве эмульгатора карбоксиметилированный оксиэтилат общей ф-лы (см.описание) в кол-ве 0,5-15% в пересчете на водную фазу эмульсии. В качестве водной фазы эмульсии используют пластовую воду. Нагнетание осуществляют при т-ре инверсии фаз системы нефть-пластовая вода-оксиэтилаты, равной или на 10°С выше т-ры залежи. Т-ру инверсии фаз определяют при помощи измерения электропроводности. Для приготовления эмульсии могут быть использованы также иные, чем нефть, масла, смеси нефтей, частично рафинированные фракции нефти, газойля, керосин или бензины, а также их смеси с нефтью. Пригодной органической фазой эмульсии являются также смеси из чистых углеводородов. Объем нагнетаемой эмульсии, соотношение ее фаз, содержание ПАВ и возможные добавки, а также вид и величина контролирующего мобильность полимерного раствора можно оптимировать путем заводнения на модели. 1 табл.

10

сии нефти 43 С) и скоростью заводне- ния 1,2 м/день. Аналогично примеру 2 вводят в качестве оторочки полимер и затем осуществляют заводнение посредством пластовой воды В. При 1 ОП после начала заводнения эмульсией достигается общее извлечение нефти 100%, причем водосодержание снижается до 20%. Средний градиент давления 2 бар/м.

Пластовая вода В содержит,%: NaCl 10; СаС1е2,2; MgCU 0,5 и незначительные количества КС1 и SrCle. Нефть В является парафиноосновной, пг„° 1,480, плотность ,86, вязкость 9 мПа с.

При м е р 6„ Пласт (пористость . . . . . . ....

43%, проницаемость 1 400 мД) знало гич- содержащего 5 моль окиси этилена/ но примеру 2 смачивают пластовой во- моль гидроксильного соединения со дои А и затем насыщают нефтью А. Со- степенью карбоксиметилирования 97% держание адсорбированной воды состав- и скоростью 1,1 м/день, с последую- ляет 27%, температура 54 °С. После за-25 ЩЈй подачей 0,4 ОП оторочки полимер15

3 ОП пластовой воды А. Достигается общее извлечение нефти 87%, средний градиент давления составляет приблизительно 0,8 бар/м.

Примерб. Аналогично примеру 2 пласт пористостью 44% и проницаемостью 1200 мД смачивают пластово водой В и затем насыщают нефтью В. Содержание адсорбционной воды состав ляет 25%, температура 43°С. После за воднения пластовой водой, приводящего к извлечению 71% нефти, нагнетают 0,3 ОП оторочки эмульсии с температу рой извлечения Фаз 43 С, состоящей из нефти В, пластовой воды В ((соотношение Фаз 1:2) и 7 г карбоксимети- лированного нонилфенолоксиэтилата,

ного раствора и 3,00 ОП пластовой воды. При подаче 1,2 ОП эмульсии дос тигается 100%-ное извлечение нефти. При этом средний градиент давления составляет 0,5 бар/м.

воднения пластовой водой, приводящего к 72%-ному извлечению нефти, нагнетают в качестве оторочки эмульсию 0,3 ОП, состоящую из нефти А, пластовой воды А (соотношение фаз 1:1) и 73 г (6,6%) карбоксиметилированного альфоль-1214-оксиэтилага с 4,5 моль окиси этилена/моль гидроксильного соединения со степенью карбоксиметилирования (температура инверсии фаз 56°с) и скоростью заводнения 1,2 м/день. Затем аналогично примеру 1 нагнетают 0,4 ОП полимерного раствора и 3 ОП пластовой воды. Эмульсией при 1,3 ,ОП достигается 100%-ное общее извлечение нефти. Средний градиент давления составляет 0,9 бар/м.

Пример. Пласт (пористость 41%, проницаемость 650 аналогич30

35

40

ного раствора и 3,00 ОП пластовой воды. При подаче 1,2 ОП эмульсии д тигается 100%-ное извлечение нефти При этом средний градиент давления составляет 0,5 бар/м.

П р и м е р 9. Аналогично приме 2 пласт пористостью 47% и проницае мостью 2500 мД смачивают пластовой водой А и, затем насышают нефтью. С держание адсорбционной воды соста ет 22%, температура . После за воднения пластовой водой, приводящ го к извлечению 74% нефти, нагнета 0,3 ОП оторочки эмульсии с темпера турой извлечения фаз 60 С, состоящей из нефги А, пластовой воды А ( отношение фаз 1:2) и 6,5 г карбокс метилированного динонилфенолоксиэт та, содержащего 13,5 моль окиси эт

но примеру 2 смачивают пластовой во- дс на/моль гидроксильного соединения дои А и затем насыщают несЬтью А. Со- со степенью карбоксиметилирования

держание адсорбированной воды составляет 21%, температура 61 °С. После заводнения пластовой водой, приводящего к 68%-ному извлечению нефти, в качестве слага нагнетают эмульсию 0,3 ОП, состоящую из нефти А, пластовой воды А (соотношение Фаз 1:1) и 7,2 г (б,6%) карбоксиметилированного альфоль-16-оксиэтилата с 7 моль окиси этилена/моль гидроксильного соединения со степенью карбоксиметилирования 90Х (температура инверсии фаз 65РС) и скоростью заполнения

. . . . . . ....

содержащего 5 моль окиси этилена/ моль гидроксильного соединения со степенью карбоксиметилирования 97% и скоростью 1,1 м/день, с последую- ЩЈй подачей 0,4 ОП оторочки полимер

3 ОП пластовой воды А. Достигается общее извлечение нефти 87%, средний градиент давления составляет приблизительно 0,8 бар/м.

Примерб. Аналогично примеру 2 пласт пористостью 44% и проницаемостью 1200 мД смачивают пластовой водой В и затем насыщают нефтью В. Содержание адсорбционной воды составляет 25%, температура 43°С. После заводнения пластовой водой, приводящего к извлечению 71% нефти, нагнетают 0,3 ОП оторочки эмульсии с температурой извлечения Фаз 43 С, состоящей из нефти В, пластовой воды В ((соотношение Фаз 1:2) и 7 г карбоксимети- лированного нонилфенолоксиэтилата,

содержащего 5 моль окиси этилена/ моль гидроксильного соединения со степенью карбоксиметилирования 97% и скоростью 1,1 м/день, с последую- ЩЈй подачей 0,4 ОП оторочки полимер

ного раствора и 3,00 ОП пластовой воды. При подаче 1,2 ОП эмульсии достигается 100%-ное извлечение нефти. При этом средний градиент давления составляет 0,5 бар/м.

П р и м е р 9. Аналогично примеру 2 пласт пористостью 47% и проницаемостью 2500 мД смачивают пластовой водой А и, затем насышают нефтью. Содержание адсорбционной воды составляет 22%, температура . После заводнения пластовой водой, приводящего к извлечению 74% нефти, нагнетают 0,3 ОП оторочки эмульсии с температурой извлечения фаз 60 С, состоящей из нефги А, пластовой воды А (соотношение фаз 1:2) и 6,5 г карбоксиметилированного динонилфенолоксиэтила- та, содержащего 13,5 моль окиси этиле0

5

85% и скоростью 1,2 м/день, с последующей подачей 0,6 ОП оторочки полимерного раствора и 1,5 ОП пластовой Гводы. При подаче 1,3 ОП эмульсии достигается 99%-ное извлечение нефти. При этом средний градиент давления составляет 0,4 бар/м.

В примерах 1-9 средняя степень задержки эмульгатора составляет 1 мг/г песка.

Примеры 10-16. Повторяют пример 2j с разницей, указанной в таблице.

При этом в примерах 10-13 оксиэтилат используют в виде натриевой, в примерах 14 и 16 - в виде калиевой, а в примере 15 - в виде аммониевой , солей.

Формула изобретения

Способ добычи нефти из подземной залежи средней или высокой соленое- JQ ти путем нагнетания в залежь жидкости, содержащей карбоксиметилирован- ный оксиэтилат общей Формулы

R-(OCH2CH7)n - ОСИг - СООМ,15

где R - С,,0-С.,$ -алкил, алкиларомати- ческий остаток с числом атомов углерода 6 - 12 в алкиль- ной группе;

М - натрий, калий или аммоний;

п - 1,5...15,

причем нагнетание осуществляют при температуре инверсии фаз системы нефть - пластовая вода - карбоксиме- тилированные оксиэтилаты, равной или на 10 С выше температуры залежи, о т- личающийся тем, что, с целью повышения экономичности процесса, жидкость нагнетают в залежь в виде эмульсии, содержащей в качестве эмульгатора указанный оксиэтилат, в количестве 0,5-15% в пересчете на водную фазу эмульсии, в качестве которой используют пластовую воду.