Способ разрыхления нефтяного пласта Советский патент 1980 года по МПК E21B43/26 

Предлагаемое изобретение относитс к области нефтяной промышленности , а именно - интенсификации добычи нефти путем образования в призабойной зоне нефтяного пласта высокопроницаемых каналов-трещин, каверн и т.п. Известен способ, включающий в себя нагнетание под давлением в призабойную зону специального состава, который образует в призабойной зоне скважины трещину, а затем в процессе выдержки затвердевает и превращается в проницаемую пробку, через которую пластовый флюид притекает к скважине 1 . Положительный эффект применяемого способа достигается за счет того, что пробка имеет более высокую проницаемость, чем пласт. Это обусловлено тем, что размер пор проницаемой пробки выше, чем у пород пласта. Недостатком является то, что повышенная пропускная способность проницаемой пробки по отношению к добываемой нефти со временем затухает вследствие сорбционного отложения на стенках поровых каналов пробки смолоасфальтеновой пленки, которая постепенно перекрывает проходное сечение кана лов фильтрации, и достигнутый после применения этого способа положительный эффект исчезает. Увеличение размеров фильтрационных каналов пробки, заполняющей трещину, возможно до ограниченной величины. Это связано с тем, что размер проходного сечения этих каналов определяется размером отдельных частиц проницаемой пробки, а раскрытие самой трещины обычно не превЕлшает одного миллиметра, поэтому и размер частиц пробки не может превышать этой величины. Следовательно, максимальная пропускная способность трещины, созданной по применяемому способу, ограничена физической проницаемостью материала, заполняющего трещину, и затухает со временем в процессе фильтраци) сквозь трещину добываемой из пласта нефти. Известен способ разрыхления нефтяного пласта, включающий создание в призабойной зоне эксплуатационной скважины трещины и заполнение ее проницаемым материалом, предварительно смоченным низковязким, не смешивающимся с нефтью флюидом, например, водой 2 . Недостатком известного способа яв ляется низкая и нестабильная пропуск ная способность трещины. Целью изобретения является увеличение и стабилизация пропускной способности трещины. Достигается поставленная цель тем что в качестве проницаемого материал используют зернистые среды с микропористой.- структурой, представленные гранулированными цеолитами или фаянсом. На фиг. 1 показана структура зерн цеолита; на фиг, 2 - структура зерна кварца; на фиг. 3 изображен разрез элемента нефтефильтрующей пористой среды; на фиг. 4 дана картина фильтрации нефти сквозь зернистую среду; фиг. 5, где показан график зависимости расхода нефти (д) сквозь трещину от температуры (Т). Сущность способа заключается в том, что гранулированный цеолит состоит из отдельных гранул (зерен); применяемый в известном способе квар цевый песок также состоит из отдельн зерен идентичной фракции. Однако структура зерне- цеолита отличается о структуры зерна кварцевого песка. В то время как зерно кварцевого песка является непроницаег слм монолитом. зерно цеолита состоит из отдельных м крополостей, т.е. само зерно цеолита является пористым. Аналогичную с цео литом структуру имеет фаянс. Имеющиеся входы в адсорбционные полости цеолитового зерна позволяют жидкостям проникать внутрь этих полостей. Однако размеры входных отвер тий на поверхности зерен различны у разных типов цеолитов, так, цеолит типа КА поглощает только воду, так как размер входных отверстий этого цеолита близок к диаметру молекулы воды, но меньше диаметра молекул углеводородов и других флюидов. Проникая внутрь зерна цеолита вода захватывается полостями, а водяная пленка на поверхности зерна прочно удерживается на этой поверхности адсорбционными силами, связывающими поверхностную пленку воды с водой,насыщаю щей полости цеолитового зерна. Таким образом,зерно цеолита,насы щенное водой отличается наличием вн ри микропор зерна воды и на поверхности зерна, прочно удерживаемой вод ной пленки. Такая же прочная пленка будет на поверхности пористой грану лы,изготовленной из другого материа ла, например фаянса,при условии, что насыщающая его жидкость смачивает материал зерна, а диаметр молекулы этой жидкости меньше диаметра входных отверстий адсорбционных полосте зерна. Известно, что вода и нефть являются несмешивающимися жидкостям поэтому пленка воды на поверхности подобного водонасьщенного зерна не будет смешиваться с нефтью, если такое зерно поместить в поток нефти. Согласно способу, трещину в призабойной зоне нефтяного пласта заполняют зернистыми средами, состоящими из пористых зерен, насыщенных низковязкими нефтеотталкивающими флюидами. После заполнения трещины зернистым материалом начинают добычу нефти из пласта, в котором имеется трещина. В процессе движения по трещине нефть фильтруется по поровым каналам, образованным соседними зернами материала, заполняющего трещину. Однако механизм фильтрации нефти сквозь зернистую массу, примененную в заявляемом способе, резко отличается от механизма фильтрации нефти сквозь зернистую массу, зерна которой непроницаемы, например, сквозь кварцевый песок. На фиг. 3 изображен разрез элемента нефтефильтрующей пористой среды, зерна которой непроницаемы и смачиваются нефтью. При этом фильтрующаяся нефть занимает полностью сечение фильтрационного канала, а распределение скорости струи нефти по сечению этого канала таково, что на поверхности зерен скорость нефти равна нулю вследствие прилипания, и максимальна в середине струи. При этом основное сопротивление течению происходит в пограничном слое нефти, прилегающем к поверхности канала и при высокой вязкости нефти эффект от гидроразрыва и образования трещины может быть равен нулю. Картина фильтрации резко меняется, если зерна нефильтрующей пористой среды являются пористыми и насыщены низковязкой смачивающей жидкостью, не смешивающейся с нефтью, . каждое зерно пористой среды окружено оболочкой низковязкой жидкости, которая прочно связана с поверхностью зерна и не смешивается с нефтью. На фиг. 4 показана картина фильтрации нефти сквозь зернистую среду, сложенную такими зернами. В этом случае фильтрационная струя нефти не прилепает к поверхности зерен, на которой имеется водяная пленка, т.е. высоковязкий пограничный слой нефти по заявляемому способу заменен на низковязкий водяной пограничный слой. Поэтому струя высоковязкой фильтрующейся нефти скользит по поверхности водной пленки, вследствие чего рез- ко повышается пропускная способность фильтрационного канала ,, а вследствие прочного удержания воды пористым зерном, продолжительность эффекта будет практически неограниченной. Этот продолжительный эффект будет тем выше, чем вязче добываемая из пласта нефть, так как вязкость воды спз (при 20°С) а вязкость нефтей в пластовых уелоВИЯХ может составлять сотни и тысячи сантипуаза. Описанный эффект невозможно достичь при применении в качестве запол няющей среды монолитные зерна, например, смоченный водой кварцевый песок. Вода в этом случае будет располагаться только на поверхности зер в виде тонкой пленки, удерживаемой поверхностными склами, величина кото рых существенно меньше адсорбционных удерживающих сил, действующих в том случае, когда зерно является пористым. Поэтому пленка воды с поверхности кварцевого песка будет быстро вытеснена фильтрующейся нефтью путем молекулярного обмена под действием гидродинамических сил. Эффективность заявляемого способа была подтвер-ждена результатами экспериментов с моделями трещин. Для получения сопоставимых результатов, в идентичных условиях испытавался известный способ, предусматривающий применение в качестве заполняющего трещину материала монолитных зерен, например, кварцевого песка. При испытаниях сквозь модельную трещину, цилиндрическую трубку внут ренним диаметром 1 см и длиной 25см заполненную пористой средой, фильтровали нефть, отобранную из скважины 328 месторождения о.Артема Апшеронского полуострова. Температурн вязкостная характеристика нефти пок зана в таблице, для сравнения в той же приведена температурновязкостная характеристика воды, используемой в заявляемом способе для насыщения пористых зерен заполняюще трещину материала. Перепад давления по концам модел под действием которого сквозь модел фильтровалась нефть, составлял 0,10 кгс/см. Испытания проводились при температурах: 20, 25, 30, 35 и 40°С В процессе экспериментов испытывалась нефтепропускная способность трещин заполненных: кварцевым песком, водонасыщенным диспергированным фаянсом (утильный фаянс после перво обжига Бакинского фаянсового завода водонасыщенным гранулированным ц литом марки КА. Размер фракции зерен всех испыты вавшихся пористых сред одинаков от 1,1 до 2,1 мм. Результаты испытаний обработаны в виде зависимости расхода нефти (д) сквозь трещину от температуры (т), и показаны в виде графика на фиг. 5 (кривая 1, экспериментальные точки зачернены) относится к экспериментам проведенным с кварцевым песком. Экспериментальные точки, относящиеся к опытам с водонасыщенным диспергированным фаянсом (нез ачерненные точки ) и водонасыщенным гранулированным цеолитом, (зачерненные треугольнички ) расположились на одном и том же графике, кривая 2, что объясняется описанными выше свойствами этих материалов. Из представленных на фиг. 5 данных следует, что пропускная способность трещины по заявляемому способу, в сравнении с известным способом возросла в 1,86 раз при 20°С и в 2,43 раза при 40°С. Испытания, включающие в себя непрерывную фильтрацию нефти сквозь модельную трещину на протяжении двух месяцев при температуре 30°С показали, что повышенная пропускная способность трещин по заявляемому способу осталась неизменной, в то время, как пропускная способность трещины, заполненной кварцевым песком, понизилась к концу этого времени почти вдвое. Способ предусматривает применение ддя заполнения трещин пласта одного из двух видов зернистого материала, зерна которого являются пористыми и насыщены водой: гранулированный цеолит, диспергированный фаянс. Это позволяет производить выбор материала с учетом местных ресурсов. Так, гранулированный цеолит широко применяют на нефтеперерабатывающих и химических предприятиях, а диспергированный фаянс можно изготовить из ОТХОДОВ фаянсового производства фаянсовый бой. Основными преимуществами заявляемого способа, по сравнению с известным способом, являются следующие: достигается резкое увеличение пропускной способности призабойной зоны, особенно при добыче вязких нефтей, обеспечивается стабилизация пропускной способности трещины на повышенном уровне.

Вязкость

Температура, С

20

126

Нефти, спз

1,00

Воды, спз

Формула изобретения

25

30

35

40

70

54

90

46

0,90 0,80

0,65

0,72

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

Кх:;-: - fJupucmoe Soda насупленное .sL-:fr;i.fj зерна i4eo/iijfna

//// к5ари,б5о20 песка

fU2.3

Heip/пьl-: ч Л; оЗа

ФигЛ