Меченая жидкость для контроля за разработкой нефтегазового месторождения Советский патент 1982 года по МПК E21B43/00 

Изобретение относится к разработке нефтяных и газовых месторождений и может быть использовано для контроля за их разработкой.

Известна меченая жидкость, приготовленная на основе воды и метящего вещества - тиомочевины. Такую меченую жидкость закачивают в водонагнетательную скважину и по мере поступления меченой жидкости в добывающие скважины делают выводы о фильтрационных свойствах нефтенасыщенного пласта, а на их основе осуществляют контроль за разработкой месторождения 1 .

Однако, меченая жидкость на основе воды обладает своими физико-химическими свойствами, отличными от свойств нефти, и движется со скоростью, отлично.й от скорости фильтрации нефти в пласте. В результате полученная .информация характеризует фильтрацию именно нагнетаемой воды/ а не нефти, и контроль осуществляется за распространением по пласту нагнетаемой воды. При осуществлении добычи нефти путем закалки в пласт таза под давлением контроль на основе такой жидкости вовсе не осуществим.

Кроме того, тиомочевина определяется по приходу в добывающую скважину химическими способами с невысокой точностью, а при длительном времени миграции в пласте подвергается сильному разбавлению и методы определения не позволяют достоверно зарегистрировать ее, кроме того, она плохо растворяется в некоторых неф10тях и может отсорбироваться горной породой.

Известна меченая жидкость, в которой основным веществом является нефть или газ, а в качестве метяще15го вещества используют нефть или газ, меченые радиоактивным изотопом водорода, тритием 2. При испо.пь- зовании меченого вещества, меченого радиоактивними изотопами, необходимо

20 учитывать возможность следующих процессов: изотопный обмен атомов трития с атомами водорода между меченым и немеченым соединениями и разложение тритийсодержащих веществ под

25 действием собственного излучения. В результате обоих процессов происходит неконтролируемое уменьшение концентрации меченого вещ.ества, что затрудняет количественную интерпре30тацию получа,емых данных. В обычных условиях доля меченого вещества, ко торая теряется за счет этих процессов, весьма мала и ею можно пренебречь. Однако в ряде сл5чаев потерям меченого вещества за счет указанных процессов пренебречь нельзя. Факторами, увеличивающими разложение три Iтийсодержащих соединений под действием собственного излучения, являют ся высокая удельная активность сое динения, продолжительное время исследования, повышенная температура. Факторами, увеличивающими изотопный обмен, являются повышение температу ры, давления и присутствие катализа тора,Причем в качестве катализатора могут выступать кислая или щелоч ная среда, повышенное содержание во вмещающих горных породах отдельных элементов (никель, цинк и другие). Фактором, ускоряющим обмен, являетс присутствие в растворе твердого тел с развитой поверхностью (в лаборато рии - активированный уголь). В реальных условиях нефтегазонаq aeHHoro пласта имеется повьяпенная температура и давление. Фильтрация меченой жидкости происходит в твердом теле с развитой поверхностью, время индикаторных исследований сос тавляет обьгчно более года - все это способствует потерям меченого вещества. Кроме того, в ряде случаев меченая жидкость должна применяться совместно с кислотами для воздействия на пласт. Кислая среда весьма значительно ускоряет изотопный обме Цель изобретения - повышение стабильности меченой жидкости в условиях высокотемпературного нефте газонасыщенного пласта. Поставленная цель достигается тем, что меченая жидкость для контроля за разработкой нефтегазовых месторождений, содержащая основное вещество - нефть или газ, извлекаемые, из продуктивного пласта месторождений, и метящее в качестве метя щего вещества содержит фторуглерод ное соединение или несколько фторуглеродных соединений при следующем соотношении компонентов, об.%: Нефть или газ .90-99,9 Фторуглеродное соединение иди несколько фторуглеродных соединений0,1-10 - Физико-механические свойства меченой жидкости при указанных добавках фторуглерода незначительно отличаются от свойств нефти или газа. В то же время все фторуглеродные соединения инертны и пары их нетоксичны. Фторуглероды - весьма прочные соединения, не подвергаются расщеплению даже при нагревании до 400-500 с, хорошо растворяются во всех органических растворителях. Эти свойства меченой жидкости на основе нефти или газа с добавкой фторуглерода позволяют идентифицировать скорость ее движения по плас ту со скоростью фильтрации самой нефти, а ее применение неопасно для окружающе среды. Регистрация меченой жидкости осуществляется- методом ядерно-магнитного резонанса (ЯМР), измеряя интенсивность сигналов ЯМР от ядер фтора. Отсутствие природного фтора в нефтях и пластовых водах, а также высокая разрешающая способность метода ЯМР (до. содержания) обеспечивает , получение надежных результатов. Можно ввести в меченую жидкость несколько фторуглеродистых соединений с различными физическими свойствами, например с различной температурой кипения. Таким образом получается меченая жидкость с несколькими метками (многократно меченая жидкость). Регистрацию жидкости осуществляют следующим образом. По мере поступления меченой жидкости в эксплуатационные скважины отбирают пробы и подвергают их возгонке -на ректификационной колонке. Ядра фтора регистрируются в тех фракциях, температуры отбора которых соответствуют температуре кипения введенных в качестве метящего вещества фторуглеродных соединений. Определение предельных соотношеНИИ компонентов., Вариант Г. Работает одна эксплуатационная и одна нагнетательная скважина. Мощность пласта 10 м, расстояние между скважинами 200 м, дебит 20 м /сут, объем меченой жидкости 10 м . При фильтрации жидкости за время движения по пласту, равное 100 дням, меченая жидкость разбавляется в 2-10 раз, а за 1000 дней в 2-10 раз. Вариант 2. Мощность пласта 5 м, пористость 10%, расстояние между скважинами 600 м, дебит 400 м/сут, объем меченой жидкости 25 м.Разбавление за время движения по пласту за 100 дней составляет 1,6 10, за 1000 дней - 1,410. Таким образом, максимальные коэффициенты разбавления можно принять равными 10. Минимальная концентрация, определяемая методом ЯМР, 10 об.%содержания Перед измерением нефть разделяется на фракции и отбирается меченая фракция, температура кипения которой лежит в интервале температур кипения введенного в качестве «метящего вещества фторуглеродного соединения, следовательно, в. отобранной фракции

содержание фторуглерода составляет .%.

Общий объем нагнетаемой меченой жидкости составляет в зависимости от. решаемых задач и параметров пласта 1 - 100 м . Полагая, что доля ОДНОЙ фракции.в общем объеме меченой жидкости составляет 0,1%, возможные ее объемы: 1 - 100 л. Для достоверной регистрации /метящего вещества объем.его во фракции должен составлять . Учитывая разбавление при движении меченой жидкости по пласту, объем метящего вещества при закачке в 10 раз больше, т.е. соответственно для 1-100 м меченой жидкости 1-100 м метящего вещества (фторуглеродного соединения) . Таким образом, получают минимальное соотношение метящего вещества в меченой жидкости, об.%:

Нефть или газ 99,9

Фторуглеродное

соединение0,1

В расчете рассматривают метящее вещество, в котором меченой является только одна фракция (вводят только одно.Фторуглеродное соединение). Если меченым являются несколько фракций, то для каждой справедлив указанный расчет.

Для надежной регистрации меченой жидкости при особо сложных системах заводнения любой ЯМР аппаратурой можно использовать меченую жидкость со стократным увеличением концентрации метящего вещества.

Окончательное соотношение компонентов, об. %:

Нефть или газ 90,0-99,9 фтору глер.одистое соединение или несколько фторуглеродистых соединений .0,1-10,0 Меленую жидкость, для контроля за разработкой нефтегазовых месторождений используют следующим образом.

В качестве фторуглеродистых соединений берут фторбензол, фтортолуол, фторнафталин. Испытания проводят на модели высокотемпературного нефтяного пласта, представляющей собой трубу из нержавеющей стали с внутренним диаметром 20 мм, длиной 2 м с вентилями на входе и выходе, заполненную кварцевым песком. На трубу намотана нихромовая спираль, служащая нагревателем.

Пример 1. 500 мл фторбензола растворяют, тщательно перемешав, в 4,5 л нефти и закачивают под давлением в трубу. После прокачки 2 л меченой нефти отбирают пробу объемом 1 л и возгонкой на ректификационной колонке отбирают фракцию меченой нефти, кипящую в пределах

температур 85-86 С. В отобранной фракции методом ЯМР определяют количественное, присутствие фторбензола. Содержание фторбензола во фракции идентично содержанию в пробе, взятой

и отогнанной из меченой нефти до закачки.

Затем, закрыв впускной и выпускной вентили, пропусканием электрического тока через нихромовую спираль нагревают модель пласта до

120с и выдерживают 5 ч. после остывания до комнатной температуры вновь отбирают пробу по вышеописанной методике и подвергают ее анализу.

Количество фторбензола в пробе не изменяется от действия высокой температуры, давления и взаимодействия с кварцевым песком и нефтью.

Пример 2.50 мл фтортолуола

растворяют, тщательно перемешав, в 4,95 л нефти и закачивают под давлением в трубу. После прокачки 2л .меченой нефти отбирают пробу объемом 1 л и возгонкой на ректификационной

колонке отбирают фракцию меченой

нефти, кипящую в пределах температур 115-140с. В отобранной фракции мето-. дом ЯМР определяют количественное присутствие фтортолуола. Содержание

фтортолуола во фракции идентично содержанию в пробе, взятой и отогнанной из меченой нефти до закачки. Испытания на высокотемпературной модели нефтяного пласта проводили по методике, описанной в примере 1.

Пример 3.5 мл фторнафталина,растворяют, тщательно перемешав, в 5 л нефти и закачивают под давлением в трубу. После прокачки 2 л меченой нефти отбирают пробу объемом 1 л и возгонкой на ректификационной колонке отбирают фракции меченой нефти, кипящие в пределах температур 200-220°С. В отобранной фракции методом ЯМР определяют количественное присутствие фторнафталина. Содержание фторнафталина во фракции пробы идентично содержанию в пробе, взятой и отогнанной из меченой нефти до закачки.

Испытания меченой жидкости проводились так же, как и в примерах 1 и 2. Количество фторнафталина не изменилось от действия высокой температуры, давления и взаимодействия с

кварцевым песком и нефтью.

Пример 4. 50 мл фторбензола, 50 мл фтортолуола, 50 мл фторнафталина растворяют, тщательно перемешав, в 4.,85 л нефти и закачивают под давлением в трубу. После прокачки 2 л меченой нефти отбирают пробу объемо1л 1 л и возгонкой на ректификационной колонке отбирают фракции меченой нефти, кипящие в

пределах температур 85-86°С, 11514doc и 200-220 0. В отобранных фракциях методом ЯМР определяют количественное присутствие фторуглеродов. Содержание фторбензола, фтор толуола и фторнафталина во фракциях проб идентично содержанию в пробе, взятой и отогнанной из меченой нефти до закачки. Затем, закрыв впускной и выпускной вентили, пропусканием электрического тока через нихромовую спираль нагревают модель пласта до 120с и выдерживают 5 ч. После осты вания до комнатной температуры вновь отбирают пробу по описанной выше методике и подвергают ее анализу. Количество фторбензола, фтортолуола и фторнафталина в пробе не изменяет ся от действия высокой температуры давления и взаимодействия с кварцевы песком и нефтью. Применение предлагаемой меченой жидкости на основе нефти или газа и фторуглеродных соединений позволит осуществлять контроль за разработкой нефтегазовых месторождений в различных условиях при сложных системах заводнения, а также контролировать разработку тех месторождений, где вытеснение нефти осуществляют газом пол давлением. Высокая точность регистрации меченой жидкости в сочетании с ее физико-химическими свойствами, близкими к свойствам нефти или газа, обеспечивает получение надежных и достоверных результатов. Формула изобретения Меченая жидкость для контроля за разработкой нефтегазовых месторождений, содержащая основное вещество нефть или газ, извлекаемые из продуктивного йласта, и метящее, о тличающееся тем, что, с целью повьппения стабильности меченой жидкости в условиях высокотемпературного нефтегазонасыщенного пласта, в качестве метящего вещества она содержит фторуглеродное соединение или несколько фторуглеродных соединений при следующем соотношении компонентов,об.%: Нефть или газ 90,0-99,9 Фторуглеродное соединение или несколько фторуглеродных соединений0,1-10,0 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 646036, кл. Е 21 В 43/00,05.01.79. 2.Авторское свидетельство СССР по заявке № 325903/03, 12.03.81 (прототип).