Способ разработки нефтяной залежи с применением внутрипластового горения Советский патент 1992 года по МПК E21B43/243 

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к способам разработки залежей нефти путем тепловой обработки.

Известен способ разработки нефтяной залежи, включающий добычу нефти путем вытеснения ее паром с использованием забойного парогенератора 1. Недостатком этого способа является локальный прорыв теплоносителя, интенсивное отводнение отдельных добывающих скважин, низкий суммарный коэффициент охвата тепловым воздействием.

Наиболее близким к предлагаемому является способ разработки залежи нефти с применением внутрипластового горения 2. Способ предусматривает создание очага горения и последующее проталкивание горячей оторочки холодной водой. Очаг горения создается путем инициирования возгорания нефти в призабойной зоне зажигательной скважины специальным источником тепла при одновременном нагнетании окислителя - воздуха, Далее процесс ведется путем закачки воздуха и воды одновременно или последовательно.

Недостатком этого способа является низкий коэффициент нефтеотдачи неравномерности охвата пласта гонением. Кроме того, образующиеся при горе .-ти кислые газы при извлечении продуктов из пласта вызывают усиленную коррозию нефтепромыслового оборудования, а сероводород, образующийся в процессе горения, вступает во взаимодействие с закисным железом, содержащимся в пластовых водах, с образованием сульфида железа, что приводит к повьшению устойчивости (стабильности) водонефтяной эмульсии, для разрушения которой требуется повышенный расход деэмульгатора.

Целью изобретения является повышение нефтеотдачи пласта за счет выравнивания фронта горения, а также связывание кислых газов - продуктов горения и избыточного кислорода,

Поставленная цель достигается тем, что перед инициированием горения в г тает последовательно - раздельно закачивают равные объемы водного раствора двуххлорного железа 52-60% и 36-40% раствор н лтрилот- риметилфосфоновой кислоты в водном 23fe

vj VI О СЛ СЛ Ль

25% растворе аммиака, при этом указанные растворы закачивают порциями объемом 2,5-5% от общего объема циклически.

Предлагаемый способ в промысловых условиях осуществляется следующим образом. В пласт до инициирования горения через насоснокомпрессорные трубы, опущенные до фильтра колонны и затруб- ное пространство, чередуя порциями объемом по 2,5-5% от общего объема, закачивают по одной линии раствор, содержащий, мас.%:

Двуххлорное железо 52-60

Вода48-40,

по другой - раствор, содержащий, мас.%:

Аммиак водный14,7-15

Нитрилотриметилфосфоновая кислота 36-40

Вода49,3-45

При закачке циклически улучшаются условия для перемешивания компонентов, тем самым улучшается реакционная способность раствора. Объем цикла (2,5-5% от общего объема) устанавливается экспериментально. Суммарный объем закачиваемого раствора (V. м ) рассчитывается по формуле:

V я R2 h Кп( 1 - Кн н о). где п 3,14;

R - радиус проникновения раствора (1м);

h - эффективная нефтенасыщенная толща пласта, м;

Кп - коэффициент пористости, доли ед.;

Кн.н.о - коэффициент начального нефте- насыщенного объема, доли ед.

После закачки растворов переходят к инициированию горения и закачке окислителя, далее к другим операциям по применению способа внутрипластового горения.

Механизм процессов, происходящих в пласте при осуществлении предлагаемого способа, можно представить следующим образом.В процессе горения в пласте образуются кислые газы горения (H2S, S02). К газам горения присоединяется избыточный кислород, неиспользованный при горении. Растворы, вводимые по предлагаемому способу в пласт до инициирования внутрипластового горения, являются активными поглотителями кислорода, сернистого газа и сероводорода. В щелочной среде в присутствии комплексона газообразный кислород вступает 5в реакцию с ионами двухвалентного железа

4FeCl2 + 8NH40H + 02 + 2Н20

4Fe(OH)3 + 8NH4CI.

Сернистый газ поглощается щелочным составом, причем ввиду того, что этот газ легко

окисляется, он является дополнительным поглотителем избыточного кислорода: 2S02 + 4NH40H + 02 2(NH4)2S04 + 2H20.

Сероводород восстанавливает трехвалентное железо до двухвалентного и, таким образом, часть соединений железа возвращается в исходную форму: ЗРеОз + H2S 2FeCl2 + S + 2HCI.

Поглощение сероводорода закачанным составом предотвращает образование сульфида железа и соответственно предотвращает повышение устойчивости водо-нефтяной эмульсии.

Один 1 м закачиваемого состава может

поглотить до 34 м3 кислорода (объем при t 20°С, Р 0,1 МПа), кроме того, емкость поглощения кислорода увеличится при наличии в газе сернистого газа и сероводорода.

Опыты по определению эффективности способа по прототипу и по предлагаемому способу проводили на специальной установке, состоящей из модели пласта и приспособлений, предназначенных для охлаждения, сепарации, сбора и замера нефти, воды и газа, а также отбора проб газа на анализ и отвода газообразных поодуктов горения.

Модель пласта представляет собой

двухстенную трубу длиной 1,2 м состоящую из внутренней стальной трубы с диаметром 100 мм и кожуха (наружной стальной трубы) с диаметром 240 мм. Труубы между

собой закреплены центраторами. Процесс внутрипластового горения моделируется во внутренней трубе. Для устранения теплопо- терь кольцевое пространство заполняется теплоизолятором.

. В качестве пористой среды использс вался несцементированный кварцевый песок фракции менее 0,4 мм. Модель насыщали водой с плотностью 1,16 г/см3, а затем нефтью с плотностью 0,92 г/см и

вязкостью 110 сПз,

Растворы готовят следующим образом. Для приготовления растворов двуххлорного железа берут навески 52, 56, 60 г этой соли

и растворяют при помешивании, соответственно в 48,44, 40 г воды. Для приготовления раствора НТФ в растворе водного чммиака берут навеску НТФ 36, 38,40 г и растворяют при помешивании в 64, 62, 60 г раствора

аммиака водного, соответственно 23. 24. 25%. При снижении концентрации компонентов в растворах ниже нижнего предела снижается эффективность в поглощении кислых газов горения и избыточног.) кисло

ррдэ, а верхний предел ограничен предельной растворимостью всех трех соединений при совместном их присутствии.

. Чтобы установить оптимальный объем цикла, при котором происходит полное перемешивание закачанных растворов, через модель до инициирования горения прокачали циклически 25 мл 60% раствор двуххлор- ного железа и 25 мл 40% раствор НТФ в 25% водном растворе аммиака в соотношении 1:1. Проведено 5 опытов, в которых объемы циклов составили: 1 мл; 1,25 мл; 2,5 мл; 3,75мл; 5 мл, что соответствовало 2%, 2,5%, 5%, 7,5%, 10% от общего объема. На расстоянии 7 см от конца модели установлена задвижка, на расстоянии 6 см от этого же конца имеется отвод для отбора проб. Было отобрано по 4 пробы с каждого из 5 опытов.

Степень перемешивания определили по содержанию в пробах ионов железа. Равные концентрации железа во всех пробах опыта свидетельствуют о хорошем перемешивании. При полном перемешивании обоих растворов (в колбе) концентрация железа в растворе составила 81 г/л.

Результаты моделирования приведены в табл.1.

Равномерный вынос ионов железа из модели, т.е. хорошее перемешивание растворов, достигается при объеме циклов не более 2,5 мл, что составило 5,оу0 от общего обьема раствора. Хорошие результаты получены также при смешивании растворов с объемом цикла 1,25 мл, что соответствовало 2,5%. При еще большем уменьшении объема цикла до 1 мл (2%) результат остается таким же, поэтому оптимальными объемами циклов являются объемы 1,25-2.5 мл, что составляет 2,5-5% от общего объема.

При моделировании предлагаемого способа (примеры 2, 3, 4) до инициирования горения закачивали растворы двуххлорного железа с концентрациями 52, 56, 60 мас,% и нитрилотриметилфосфоновой кислоты с концентрацией 36, 38, 40 мас.% в растворе аммиака водного и концентрацией 23, 24, 25мас.%. При снижении концентрации компонентов в растворах ниже нижнего предела снижается эффективность в поглощении кислых газов горения и избыточного кислорода, а верхний предел ограничен предельной растворимостью всех трех соединений при совместном их присутствии.

Результаты исследований приведены в табл. 2.

Пример 1 (по прототипу). Инициирование процесса внутрипластового горения осуществляли путем разогрева входного конца модели электронагревателем до температуры 320-340°С при минимальном расходе воздуха. Начало процесса горения

определяли по скачкообразному движению температуры на входе модели и по составу выходящих газов. После того, как фронт горения вплотную подходил к выходному торцу модели, опыт прекращали.

Пример 2 (по предлагаемому способу). До инициирования горения в модель закачали чередуя порциями по 2,5 мл по 25 мл 52 % раствор двуххлористого железа и

0 36% раствор нитрилотриметилфосфоновой кислоты в 23% аммиаке водном. Затем инициировали горение и далее опыт продолжали, как в примере 1.

Пример 3 (по предлагаемому спосо5 бу). До инициирования горения в модель чередуя порциями по 2,5 мл закачали по 25 мл 56% растворов двуххлористого железа и 38% раствор нитрилотриметилфосфоновой кислоты в 24% аммиаке водном.

0 Затем инициировали горение и далее опыт продолжали, как в примере 1.

Пример 4 (по предлагаемому способу). Перед инициированием горения в модель чередуя порциями по 2,5 мл закачали

5 по 25 мл 60% раствор двуххлорного железа и 40% раствор нитрилотриметилфосфоновой кислоты в 25% аммиаке водном. Затем инициировали горение, как в примере-1. Как видно из приведенных примеров,

0 при применении предложенного способа по сравнению со способом по прототипу изменяется состав извлекаемого газа и коэффициент нефтеотдачи. В составе газа понижается содержание кислорода на 2 по5 рядка, исчезает из него сернистый газ и сероводород. Коэффициент нефтеотдачи в среднем возрастает на 7,5%.

При применении предлагаемого способа технико-экономическая эффективность

0 выражается в том, что увеличивается количество добытой нефти, понижается скорость коррозии оборудования, отпадает необходимость в строительстве специальных уста- новок по подготовке устойчивых

5 (стабильных) эмульсий.

Формула изобретения Способ разработки нефтяной залежи с применением внутрипластового горения, включающий инициирование горения в при0 забойной зоне нагнетательной скважины, закачку в нее окислителя и холодной воды и отбор продукции через добывающую скважину, отличающийся тем, что, с целью повышения нефтеотдачи пласта и связыва5 ния кислых газов - продуктов горения и избыточногокислорода.перед инициированием горения в пласт последовательно-раздельно закачивают водный 52- 60%-ный раствор двуххлорного железа и 36-40%-ный раствор нитротриметилфосфоновой кислоты в водном 23-25%-ном растворе аммиака, при этом указанные растворы закачивают порциями объемом по 2,5- 5,0% от общего объема.

Сущность изобретения: в призабойной зоне инициируют внутрипластовое горени с закачкой в нее окислителя и холсдной воды, после последовательно-раздельной закачки в пласт водного 52-60%-ного раствора двуххлорчого железа и 36-40%- ного раствора нитрилотриметил {осфоно- вой кислоты в водном 23-25%-ном растворе аммиака. Указанные растворы закачивают порциями по 2,5-5,0% от общего объема циклически. 2 табл,

Таблица 1

Таблица 2