Способ разработки нефтяной залежи заводнением Советский патент 1991 года по МПК E21B43/22 

1

(21)4711266/03

(22)08.06.89

(46) 30.04.91. Бюл. F 16

(71)Научно-исследовательский и проектный институт по освоению месторождений кефти и газа Гипроморнефтегаэ

(72)Л.Б.Листенгартен, Б.Е.Шейнин, Н.Г.Иамедов, А.И.А.Асад-заде, Я.И.Кац и И.И.Рзабеков

(53)622.276 (088.8)

(56)Середа II.Г. и др. Спутник нефтяника и газовика. Справочник. М.: Недра, 1986, с. 155.

(54)СПОСОБ РАЗРАБОТКИ НЕФТЯНОЙ ЗАЛЕПИ ЗАВОДНЕНИЕМ

(57)Изобретение относится к горному делу. Цель - повышение нефтеотдачи , пластов с низким и разнопроницаемыми

коллекторскими свойствами. В продуктивные пласты (закачивают водный раствор поверхностно-активных веществ (ПАВ) через нагнетательные скважины. До закачки ПАВ определяют критическую концентра цикг мицеллообразования ПАВ в одном растворе, соответствующую наибольшему снижению поверхностного на - тяжения при отсутствии мицелия в раствор и доводят концентрацию ПАЕ в водном растворе до этого значения. Создавая в закачиваемой в пласты воде такой концентрации ПАВ, можно значительно повысить нефтеотдачу, и при этом избежать риска, уменьшить ее за счет снижения нефтеотдачи из отдельных участков и зон залежи. 2 ил., 5 табл.

г

(Л

Изобретение относится к горному делу, а именно к разработке нефтяных месторождений с применением химических реагентов при заводнении.

Целью изобретения является повыше ние нефтеотдачи пластов с низкими и разнопроницаемыми коллекторскими свойствами.

Предлагаемый способ позволяет повысить нефтеотдачу пластов за счет снижения поверхностного натяжения на границе вода - нефть добавлением к воде поверхностно-активных веществ (ПАВ) при определенных условиях образовывает в воде нерастворимые моле кулярные агрегаты - мицеллы, образование которых приводит к повышению

вязкости системы, закупорки мелких пор породы и пр. В результате неучета явления мицеллообраэования в закачиваемой воде, значительно снижается коэффициент нефтеотдачи. Эффективность разработки остается на низком уровне.

R известном способе разработки нефтяной залежи заводнением, включающем закачку в пласты через нагнетательные скважины воды с добавлением ПАВ и отбор нефти через добывающие, скважины, определяют критическую концентрацию мицеллообразования ПАВ в воде, доводят концентрацию ПАВ в воде до этого значения и производят закач&

4

сл

Јь J

СО

ку воды с этим значением концентрации ПАВ.

С увеличением концентрации ПАВ в водном растворе, при некоторой концентрации ПАВ начинают образовываться мицеллыо Концентрация, при к :зрой в растворе начинают образовываться мицеллы, называется критической концентрацией мицеллообразования (ККМ). В результате рбразования мицелл истинный гомогенный раствор переходит в гетерогенную систему (золь). Молекулы мицеллы представляют собой соединившиеся в агрегаты молекулы ПАВ. В результате агрегации молекул ПАВ, молекулы мицеллы во много раз превышают размеры молекул ПАВ в истинном растворе. Образование большого числа мицелл в водном растворе приводит к повышению его вязкости, застреванию мицелл в порах породы и пр. Все это приводит к снижению нефтеотдачи мицелл в порах породы и пр. Все это приводит к снижению нефтеотдачи при осуществлении заводнения водой с концентрацией ПАВ большей критической концентрации мицеллообразования (ККМ).

Точка критической концентрации мицеллообразования соответствует наибольшему снижению поверхностного натяжения при отсутствии мицелл в растворе (мицеллы начинают образовываться в растворе после точки ККМ). Следовательно, если в закачиваемой воде поддерживать значение концентрации ПАВ, соответствующее ККМ, от можно достичь максимально возможную нефтеотдачу, так как выполняется условие максимального снижения поверхностного натяжения на границе вода - нефть без образования мицелл в зоде.

Точка критической концентрации мицеллообразования зависит от различных физических условий: вида ПАВ, вида закачиваемой воды, состава нефти, давления, температуры и пр. Поэтому для каждой конкретной залежи необходимо определять свое значение ККМ при соответствующих физических условиях. Существует много методов определения ККМ.

По способу-прототипу изобретения можно определять оптимальную концентрацию ПАВ, соответствующую наибольшей нефтеотдачи, используя зависимость ко | эффициента нефтеотдачи от концентрации ПАВ в закачиваемой воде. Для этого необходимо использовать лаборатор

5

0

5

0

5

0

5

0

5

пые модели нефтяного пласта, из которого вытесняют нефть водой с различной концентрацией ПАВ. По построенной зависимости определяют концентрацию ПАВ, соответствующую наибольшей нефтеотдаче о Однако, недостатком данного метода является то, что для определения оптимальной концентрации ПАВ используют модель нефтяного пласта. Известно, что получаемые значения нефтеотдачи на моделях пласта определяются с большой погрешностью и не соответствуют реальным значениям нефтеотдачи, получаемой в пластовых условиях конкретных месторождений, так в лабораторных моделях при построении указанной зависимости нефтеотдача от концентрации ПАВ используют среднюю проницаемость пласта. На самом деле природные пласты являются неоднородными со значительной изменчивостью значения проницаемости по всему объему пласта. Эту изменчивость проницаемости воспроизвести на моделях пласта,точно соответствующую природным коллекторам, просто невозможно. Из-за того же, что пласт состоит из самого разнообразного и причудливого сочетания пропластков, слоев и участков пласта различной проницаемости, то для каждого значения проницаемости должно существовать свое оптимальное значение концентрации ПАВ в закачи- .ваемой воде, приводящее к наибольшей нефтеотдаче. Так, например, если в лабораторных условиях по зависимости: коэффициент нефтеотдачи от концентрации ПАВ получено значение оптимальной концентрации ПАВ для среднего значения проницаемости пласта (известно, что при определении проницаемости погрешность достигает 300% и Солее), то это выбранное значение концентрации ПАВ одновременно может привести к снижению нефтеотдачи из тех участков залежи, для которых эта концентрация ПАВ оказывается больше ККМ. В результате конечная нефтеотдача снижается „ Далее рассмотрим результаты проведенных экспериментальных исследований.

Проводились эксперименты по вытеснению нефти из модели пласта водой с добавлением ПАВ в разных концентрациях о В качестве модели пласта использовалась цилиндрическая колонка с пористей средой (кварцевый песок). Для данной системы определялось значение ККМ ..(метод определения см. в кон516

крртном примере- выполнения гпособа) , которое составило С 0,03% В качестве ПАВ использовался ОН-10. В колонке создавалось среднее значение проницаемости пласта равное 400 мД (однородная модель). Далее определяли оптимальное значение концентрацин ПАВ соответствующее наибольшему приросту нефтеотдачи.

В табл. 1-4 приведены значения прироста нефтеотдачи (f) от концентрации (С) ПАВ в воде.

Как видно из данных табл. 1, значению С 0,05% соответствует наибольший прир ост нефтеотдачи Ј 4%

Средняя проницаемость пласта 400 мД может быть представлена в экспериментах не только однородной моделью (вышепроведенный эксперимент), но также и неоднородной. Например, для трехслойной модели пласта со значениями проницаемостен в слоях соответственно: К 700, К - 400 и Kj - 100 мД, среднее значение проницаемости по пласту составляет также 400 Ид. Проверим, будет ли для данной системы (трехслойной) также оптимальным значение С 0.05Z.

Отдельно построим зависимости 1 от С для всех трех проницаемостей системы: К( 700, Кг 400 и К 100 мД.

Для К

700 Мц.

. Для данной системы оптимальным является значение С 0,1%

Для Kj 400 мД, значения см. в табл. 1 .

Для Кэ 100 мД.

Как видно из табл. 3, для данной системы для С 0,03% (это значение концентрации соответствует ККМ) получен наибольший прирост нефтеотдачи, а при С 0,03% нефтеотдача значительно снижается.

Рассмотрим результаты вытеснения теперь из трехслойной системы в целом (неоднородная модель), с проницаемос- тями слоев: К, 700, К. 400 и 100 мД.

Как видно из данных табл. 4 наибольший прирост нефтеотдачи получен при С 0,03% (что соответствует точке ККМ ПАВ в воде). При оптимальной же концентрации ПАВ, выбранной по

36

среднему значению проницаемости пласта 400 мД п равной С 0,05% (см, табл. 1), общая нефтеотдача трехслойной системы значительно снижается даже по сравнению со значением нефтеотдачи, полученной вытеснением нефти водой без добавления ПАВ, Создавая же концентрацию ПАВ в закачиваемой

воде, равную ККМ, получаем прирост нефтеотдачи 5%.

В заключение отметим еще один главный недостаток приведенного вьЛпе ,четода выбора (по прототипу) оптимальнorо значения концентрации ПАВ по экспериментальной зависимости нефтеотдача - концентрация ПАВ в закачиваемой воде. Дело в том, что в начальной стялии разработки месторождений,

вообще имеется очень слабое (недостоверное) представление о проницаемости пласта и ее изменчивости по объему. Поэтому на ранней стадии разработки способ-прототип определения оптимальной концентрации ПАВ в воде, вообще неприемлем. Предлагаемый способ пред- пола гает определение оптимальной концентрации ПАВ в воде без необходимости точного знания значений и распределений проницаемости в пласте „ В свяян с этим предлагаемый способ применим в любой стадии разработки залежи.

Таким образом, создавая в закачилаемой в пласты воде концентрацию ПАВ, соответствующую ККМ, можно значительно повысить нефтеотдачу и при этом избежать риска уменьшить ее за счет снижения нефтеотдачи из отдельньгх участков и зон залежи, что происходит в случае применения концентрации ПАВ больше ККМ.

На фиг.1 приведена зависимость величины поверхностного натяжения (fj)

на границе вода - нефть от концентрации (С) ПАВ (ОП-10); на Лиг,2 - зависимость величины поверхностного натяжения (j в зависимости от логарифма концентрации (Jg С).

Определяют критическую концентрацию мицеллообразовання для используемого типа ПАВ в закачиваемой воде.

Существует множество методов определения ККМ, Наиболее простой метод это определение ККМ путем построения графика зависимости поверхностного натяжения С от lg С.

В cooi Kij гствии г уравнением Гибб- са :

TRTd In C,

т.е. зависимость {JOT In С (или от Ig С) носит прямолинейный характер. Точка излома на данном графике соответствует точке ККМ.

В табл. 5 приведены значения G С и Ig С, полученные из эмпирической зависимости, приведенной на фиг. 1.

На фиг. 2 приведена зависимость (; от Ig С, построенная в полулогарифмических координатах: (j- Ig С. Точка А соответствует критической концентрации мицеллообразования, т.е концентрация ПАВ (в данном случае ОП-10) в воде 0,03% соответствует ККМ

Доводят значение концентрации ПАВ в закачиваемой воде до значения ККМ.

После того, как воде придччи необходимое значение концентрации ПАВ, соответствующее ККМ, осуществляют ее закачку в залежь. В процессе закачки

Таблица 1

Г. % . 1 I 34 J 4 J 3

С, %0,010,03 0,05 0,10,2

Таблица 2

Z:IIL nirfIZ IZZ I

С, % 0,010,03 0,05 0,10,2 0,5

Таблица 3

1, % о J 2 J 4 J -5 -10 С, %0,01 0,02 0,03 0,04 0,05

Таблица 4

С, %0,010,02 0,03 0,04 0,05

Таблица 5

(j, нм/м302010 I 87,5 | 5 4,5 Г 4,2

Ig С, % 0,01-2 0,018-1,75 0,03-1,4 0,06-1,2 0,075-1,1 0,2-0,7 0,4-0,4 0,5-0,3

данное значение концентрации ПАВ поддерживается постоянным

Формула изобретения

Способ разработки нефтяной залежи заводнением, включающий закачку в продуктивные пласты водных растворов

поверхностно-активных веществ (ПАВ) через нагнетательные скважины и отбор нефти через добывающие скважины, о т- личающи.йся тем, что, с целью повышения нефтеотдачи пластов с

низкими и разнопроницаемыми коллек- торскими свойствами, до закачки водных растворов ПАВ определяют критическую концентрацию мицеллообразования ПАВ в водном растворе, соответствующую наибольшему снижению поверхностного натяжения при отсутствии мицелл в растворе и доводят концентрацию ПАВ в водном растворе до этого значения.

i

G# jo

0,1 0,Z 0,3 0,t 0,5 C,% Риг.1

о %c

. . -2-i,5-/- U

Фиг2

Составитель И.Лопакова Редактор Ю.Середа Техред М.ДндыкКорректор С.Шекмар

Заказ 1330

Тираж 374

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

о %c

Подписное