[1]Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности, к способам разработки обводненной нефтяной залежи в низкопроницаемом терригенном коллекторе заводнением.
[2]Известен способ разработки нефтяного месторождения путем закачки в нефтяной пласт гелеобразующего состава на основе солей алюминия и карбамида, причем в качестве солей алюминия используются жидкие алюмосодержащие отходы при следующих соотношениях, масс. %: жидкие алюмосодержащие отходы 20,0-75,0; карбамид 15,0-50,0; вода остальное (RU 2120544, 1998).
[3]Недостатком известного способа является нестабильность качества получаемого геля из-за неоднородности применяемых алюмосодержащих отходов, а также использование высоких концентраций реагентов.
[4]Известен гелеобразующий состав для изоляции водопритока к скважинам и повышения нефтеотдачи, который содержит соли алюминия (2,5-20,0% масс.), ацетат натрия (2,0-10,0% масс.) и воду, и может содержать карбамид (до 30% масс.) и мелкодисперсный полиакриламид с диаметром частиц 40-80 мкм (до 2,5% масс.) (RU 2529975, 2014).
[5]Недостатком данного гелеобразующего состава, не содержащего мелкодисперсный полиакриламид, является снижение его структурно-механических характеристик за счет разбавления водой при глубоком проникновении в водонасыщенный пласт, а также невозможность его использования из-за повышенной вязкости при содержании в нем мелкодисперсного полиакриламида, в низкопроницаемых пластах, что существенно ограничивает его область применения.
[6]Наиболее «близким по технической сущности к заявляемому способу является способ разработки обводненной залежи путем закачки в нагнетательные скважины низковязкой гелеобразующей композиции в объеме не менее 25 м3, представляющей собой 5,0-30,0 масс. % раствор изолирующего состава ВИС-1 в пресной или минерализованной воде в объеме не менее 25 м3. При этом, с целью предотвращения разбавления низковязкой гелеобразующей композиции пластовой и закачиваемой водой при ее глубоком проникновении в водонасыщенный пласт, до и после нее закачивают экранирующую буферную оторочку раствора, содержащего 0,1-0,5 масс. % высокомолекулярного гидролизованного полиакриламида в пресной воде в количестве от 10 до 100% от объема низковязкой гелеобразующей композиции (RU 2475635, 2013).
[7]Недостатком известного способа является низкая эффективность используемого гелеобразующего состава, обусловленная невысоким временем гелирования последнего. Высокая адсорбция полиакриламида на породе не позволяет использовать гелеобразующие составы на основе солей алюминия и карбамида с длительным временем гелеобразования вследствие разбавления состава при движении его по водонасыщенному пласту.
[8]Таким образом, известный способ недостаточно эффективен.
[9]Технической проблемой, на решение которой направлено данное изобретение, является повышение эффективности способа разработки обводненной нефтяной залежи.
[10]Указанная техническая проблема решается описываемым способом добычи нефти из обводненной нефтяной залежи с низкопроницаемым терригенным коллектором путем последовательной закачки в нагнетательные скважины экранирующих буферных оторочек и промежуточной оторочки низковязкой гелеобразующей композиции, причем экранирующие буферные оторочки представляют собой водно-полимерный раствор следующего состава, масс. %:
[11]| высокомолекулярный сульфонированный | |
| полиакриламид AN 125 со степенью сульфонирования 25% мольн., | |
| м.м. 8 млн.ед. | 0,01-0,3 |
| ацетат хрома | 0,001-0,03 |
| пресная вода | остальное, |
[12]низковязкая гелеобразующая композиция имеет состав, масс. %:
[13]| хлорид или | |
| полиоксихлорид алюминия | 2,0-10,0 |
| ацетат натрия | 0,25-5,0 |
| карбамид | 0,25-15,0 |
| пресная или минерализованная вода | остальное, |
[14]каждую экранирующую буферную оторочку используют в объеме, равном 10-100% от объема промежуточной оторочки.
[15]Полученный технический результат заключается в повышении степени охвата пласта заводнением, что является следствием использования предлагаемой совокупности оторочек с оптимизированными рецептурами, в т.ч. за счет обеспечения максимальной глубины проникновения в пласт промежуточной оторочки низковязкой гелеобразующей композиции с увеличенным временем гелеобразования и высокими структурно-механическими свойствами, а также указанного состава экранирующих оторочек. В результате достигается предотвращение разбавления гелеобразующей композиции пластовой и закачиваемой водой.
[16]Сущность описываемого способа заключается в следующем.
[17]По описываемому изобретению осуществляют разработку нефтяной залежи заводнением. До закачивания используемой системы оторочек и после окончания закачивания в нагнетательные скважины, традиционно, закачивают подтоварную воду. На первом этапе применения описываемого способа в нагнетательную скважину закачивают экранирующую буферную оторочку, в качестве которой используют раствор, содержащий высокомолекулярный сульфонированный полиакриламид (ВМСПАА) AN 125 в количестве 0,01-0,3 масс. % в пресной технической воде с добавлением 0,001-0,03 масс. % ацетата хрома. Затем закачивают промежуточную оторочку низковязкой гелеобразующей композиции (гелеобразующий состав), в качестве которой используют состав, содержащий, масс. %: хлорид или полиоксихлорид алюминия 2,0-10,0; ацетат натрия 0,25-5,0; карбамид 0,25-15,0; пресная или минерализованная вода - остальное, до 100 в объеме не менее 25 м3, а затем вновь экранирующую буферную оторочку - раствор, содержащий 0,01-0,3 масс. % ВМПАА AN 125 в пресной технической воде с добавлением 0,001-0,03 масс. % ацетата хрома. При этом каждую экранирующую буферную оторочку используют в объеме, равном 10-100% от объема применяемой промежуточной оторочки.
[18]Для проведения способа используют:
[19]1. Хлорид алюминия - кристаллический продукт белого или с желтоватым оттенком цвета, гигроскопичен, растворим в воде, спирте, эфире, хлороформе, выпускается по ГОСТ 3759-75.
[20]2. Аква-Аурат 30 - полиоксихлорид алюминия - кристаллический порошок желтоватого цвета, массовая доля оксида алюминия не менее 30%, массовая доля хлора - не менее 35%, выпускается по ТУ 2163-069-00205067-2007.
[21]3. Карбамид - кристаллический продукт белого цвета, массовая доля азота, в пересчете на сухое вещество, не менее 46,2%, выпускается по ГОСТ 2081-92.
[22]4. Ацетат натрия - бесцветное кристаллическое вещество, допускаются оттенки от светло-желтого до светло-коричневого цвета, массовая доля основного вещества - не менее 50%, выпускается по ТУ 2432-043-07510508-2003.
[23]5. Изолирующий состав ВИС-1, выпускается по ТУ 2484-087-17197708-2004, представляет собой композицию, полученную на основе солей алюминия, карбамида и поверхностно-активных веществ. Порошок светло-желтого цвета (сухая форма).
[25]| Оксихлорид алюминия | - 30 |
| Мочевина | - 68 |
| ПАВ | - 2 |
[26]6. ВМСПАА AN 125 - производится компанией «СНФ Восток», представляет собой сульфонированный полиакриламид, являющийся сополимером акриламида и акриламидопропилсульфоновой кислоты, степень сульфонирования 25% мольн., ориентировочный молекулярный вес 8 миллионов у.ед..
[27]7. Хром(III) ацетат (хром(III) уксуснокислый), содержащий в растворе не менее 11,35% масс. хрома(III), выпускается по ТУ 0254-031-17197708-96 с изм. 1-3.
[28]8. Минерализованная вода плотностью 1,211 г/см3, с содержанием катионов Са++ и Mg++ 25 800 мг/л.
[29]9. Минерализованная вода плотностью 1,012 г/см3, с содержанием катионов Са++ и Mg++ 1000 мг/л.
[31]Для иллюстрации описываемого способа проводят испытания образцов используемых оторочек.
[32]Для этого готовят составы оторочки низковязкой гелеобразующей композиции с различными концентрациями компонентов.
[34]В стеклянном стакане на 250 мл в 195,0 г (97,5% масс.) минерализованной воды плотностью 1,211 г/см3 растворяют 4,0 г (2,0% масс.) полиоксихлорида алюминия (аква-аурата), 0,5 г (0,25% масс.) ацетата натрия и 0,5 г (0,25% масс.) карбамида. В результате, смешиваемые реагенты полностью растворяются в воде, при этом получается однородный полупрозрачный раствор низкой вязкости. Состав 2.
[35]В стеклянном стакане на 250 мл в 170,0 г (85,0% масс.) минерализованной воды плотностью 1,012 г/см3 растворяют 16,0 г (8,0% масс.) полиоксихлорида алюминия (аква-аурата), 4,0 г (2,0% масс.) ацетата натрия и 10,0 г (5,0% масс.) карбамида. В результате, смешиваемые реагенты полностью растворяются в воде, при этом получается однородный полупрозрачный раствор низкой вязкости.
[37]В стеклянном стакане на 250 мл в 140,0 г (70,0% масс.) пресной воды растворяют 20,0 г (10,0% масс.) шестиводного хлорида алюминия, 10,0 г (5,0% масс.) ацетата натрия и 30,0 г (15,0% масс.) карбамида. В результате, смешиваемые реагенты полностью растворяются в воде, при этом получается однородный полупрозрачный раствор низкой вязкости.
[38]Состав 4 (по известному способу).
[39]В стеклянном стакане на 250 мл в 170,0 г минерализованной воды плотностью 1,012 г/см3 растворяют 15,0 г изолирующего состава ВИС-1. В результате, смешиваемый реагент полностью растворяется в воде, при этом получается однородный полупрозрачный раствор низкой вязкости.
[40]Приготовленные составы нагревают в термошкафу в закрытых тефлоновых стаканах при температуре 85°C.
[41]Состав гелеобразующей композиции (гелеобразующего состава), а также данные по времени образования геля при температуре 85°C и комплексной вязкости гелей при различном содержании реагентов в гелеобразующих составах представлены в таблице 1.
[42]
[43]В результате нагрева получают неподвижный однородный гель. Время гелеобразования при одинаковой температуре исследования зависит от типа, концентрации реагентов и их соотношения. Так, из таблицы 1 следует, что, несмотря на одинаковую общую концентрацию реагентов, время образования геля у состава 2 в 3, 4 раза выше, чем у известного состава (состав 4).
[44]Комплексная вязкость состава, содержащего ацетат натрия, (состав 2) также значительно выше, чем у известного состава (состав 4).
[45]При закачке в пласт водных растворов ВМСПАА наблюдается значительная адсорбция полимера на поверхности поровых каналов, что значительно снижает эффективность технологии, т.к. после полной адсорбции полимера будет происходить смешение гелеобразующего состава с пластовой водой.
[46]Объем адсорбированного полимера вычисляют следующим образом (Магадова Л.А., Губанов В.Б., ВуАнь. Фан. Разработка состава для технологии ПАВ-полимерного заводнения применительно к условиям месторождения Белый Тигр. Промышленный сервис. - 2016. - №3. - С. 21-25):
[47]
[49]ΔVп - объем адсорбированного ВМСПАА,
[50]Vп0 - закачиваемый объем раствора ВМСПАА,
[51]Vпк - объем раствора ВМСПАА, прошедший через поровое пространство,
[52]Rост - остаточный фактор сопротивления, полученный на основании фильтрационных исследований.
[53]Объем оторочки раствора ВМСПАА в призабойной зоне пласта рассчитывают по формуле 2:
[54]
[56]Vот.- объем оторочки раствора ВМСПАА в призабойной зоне пласта, м3,
[57]r - радиус распространения раствора, м; π=3,14;
[58]h - эффективная нефтенасыщенная толщина пласта, м;
[59]m - пористость пласта, доли ед.;
[60]Sw - водонасыщенность.
[61]Исходя из вышеописанных формул 1 и 2, объем оторочки раствора ВМСПАА с учетом его адсорбции в пористой среде определяется по формуле 3:
[62]
[63]где VотA - оторочки раствора ВМСПАА с учетом его адсорбции в пористой среде (равен объему адсорбированного полимера в пласте).
[64]Таким образом, при закачке в продуктивный пласт раствора ВМСПАА объемом VотA радиус распространения раствора ВМСПАА будет выражаться следующей формулой (4):
[65]
[66]поэтому, чем ниже адсорбция полимера, тем ниже фактор остаточного сопротивления и тем выше радиус распространения раствора ВМСПАА.
[67]Для снижения адсорбции ВМСПАА используется высокомолекулярный сульфонированный полиакриламид марки AN 125, а в раствор полимера добавляют сшиватель - ацетат хрома (АХ). Снижение адсорбции сшитого высокомолекулярного сульфонированного ПАА будет происходить за счет экранирования активных групп полимера.
[68]Неоднородность пласта по проницаемости отражается на коэффициенте охвата пласта заводнением, снижение неоднородности продуктивного пласта достигается при применении технологий, суть которых заключается в селективной закачке в высокопроницаемые зоны продуктивного пласта тампонирующего состава, тем самым выравниваются проницаемости высоко- и низкопроницаемых зон. Степень тампонирования высокопроницаемой зоны пласта (уменьшение его проницаемости) определяется фактором остаточного сопротивления, представляющим собой отношение проницаемости высокопроницаемой зоны до воздействия к значению проницаемости после обработки составом.
[69]В таблице 2 представлены данные по показателю - «фактор остаточного сопротивления», полученные при фильтрации несшитых и сшитых растворов ПАА низкой вязкости через насыпные модели (в водонасыщенные модели закачивают по одному поровому объему состава, используемого в эксперименте).
[70]
[71]Для оценки влияния на тампонирующие свойства компонентного состава оторочки гелеобразующей композиции, а также предварительной и последующей закачки оторочек экранирующей буферной жидкости, представляющей собой сшитый раствор полиакриламида в пресной воде (ВМСПАА) проводят фильтрационные исследования для определения фактора остаточного сопротивления.
[72]Методика исследований.
[73]Готовят модели пласта, насыщенные минерализованной водой плотностью 1,012 г/см3 при 20°C, с вязкостью 1,024 мПа*с при 20°C и проницаемостью по минерализованной воде порядка 0,2 мкм2.
[74]Согласно разработанной методике при температуре пористой среды 85°C в первую модель закачивают 0,15Vпор (порового объема) гелеобразующего состава (состав 2 из таблицы №1), а затем, закачав 0,2 Vпор воды, выдерживают модель при данной температуре для проведения процесса гелеобразования в течение 24 часов.
[75]Во вторую модель при температуре пористой среды 85°C закачивают 0,15 Vпор гелеобразующего состава (состав 2 из таблицы №1), а затем, закачав 0>7 Vпор воды, выдерживают модель при данной температуре для проведения процесса гелеобразования в течение 24 часов.
[76]В третью модель при температуре пористой среды 85°C закачивают 0,3%-ный раствор ВМСПАА (AN 125) с добавлением 0,01% ацетата хрома, затем гелеобразующий состав (состав 2 из таблицы №1) и снова 0,3%-ный раствор ВМСПАА (AN 125) с добавлением 0,01% ацетата хрома в объеме по 0,15Vпор каждого состава. То есть, в сумме закачивают 0,45Vпор различных водорастворимых составов. Далее, предполагая, что процесс продвижения водорастворимых составов внутри модели пласта, содержащей водную фазу, будет носить поршневой характер, закачивают в модель пласта 0,55Vпор воды. Тем самым, моделируя процесс продвижения пачки тампонирующих реагентов в пористой среде продуктивного коллектора, перемещают весь объем закачанных составов к выходу модели пласта. После выдержки в течение 24 часов для прохождения процесса гелеобразования, проводят фильтрацию минерализованной воды в том же направлении, в каком проводилась закачка составов, при разных расходах до стабилизации перепада давления. Определяют конечный коэффициент проницаемости по воде и фактор остаточного сопротивления.
[77]В четвертую модель при температуре пористой среды 85°C закачивают 0,01%-ный раствор ВМСПАА (AN 125) с добавлением 0,03% ацетата хрома, затем гелеобразующий состав (состав 2 из таблицы №1) и снова 0,01%-ный раствор ВМСПАА (AN 125) с добавлением 0,03% ацетата хрома, в объеме по 0,15Vпор каждого состава. То есть в сумме закачали 0,45Vпор различных водорастворимых составов. Далее, предполагая, что процесс продвижения водорастворимых составов внутри модели пласта, содержащей водную фазу, будет носить поршневой характер, закачали в модель пласта 0,55Vпор воды. Тем самым, моделируя процесс продвижения пачки тампонирующих реагентов в пористой среде продуктивного коллектора, перемещают весь объем закачанных составов к выходу модели пласта. После выдержки в течение 24 часов для прохождения процесса гелеобразования, проводят фильтрацию минерализованной воды в том же направлении, в каком проводилась закачка составов, при разных расходах до стабилизации перепада давления. Определяют конечный коэффициент проницаемости по воде и фактор остаточного сопротивления.
[78]Результаты фильтрационных исследований на водонасыщенных моделях терригенного пласта по оценке фактора остаточного сопротивления представлены в таблице 3.
[79]Как следует из таблицы 3, при использовании гелеобразующего состава без экранирующей буферной оторочки происходит снижение фактора остаточного сопротивления при движении состава вглубь водонасыщенной модели. Так, в опыте 2 фактор остаточного сопротивления (5, 10) значительно ниже, чем в опыте 1 (27, 40). При этом полученные факторы остаточного сопротивления значительно выше, чем у известного способа с аналогичной общей концентрацией, что объясняется высокими структурно-механическими характеристиками описываемого гелеобразующего состава.
[80]При использовании в качестве оторочек раствора ВМСПАА (AN 125) получен фактор остаточного сопротивления 18, 70 для раствора ВМСПАА (AN 125) в концентрации 0,3% масс. с добавлением ацетата хрома (АХ) 0,01% масс. и фактор остаточного сопротивления 9,56 для раствора ВМСПАА (AN 125) в концентрации 0,01% масс. с добавлением ацетата хрома 0,03% масс., что значительно выше, чем у состава с аналогичной общей концентрацией гелеобразующего состава по известному способу.
[81]Диапазон концентрации ВМСПАА (AN 125) выбирают на основании следующих данных:
[82]- минимальная концентрация ВМСПАА (AN 125) составляет 0,01% масс., ниже которого раствор ВМСПАА (AN 125) не будет препятствовать, за счет слишком низкой вязкости, разбавлению раствора гелеобразующего состава пластовой и закачиваемой водой, а максимальная концентрация (0,3 масс. %) ограничивается высокой вязкостью раствора полиакриламида и экономической целесообразностью.
[83]- минимальная концентрация ацетата хрома составляет 0,001% масс., ниже которой раствор ВМСПАА (AN 125) не будет препятствовать, за счет слишком низкой вязкости разбавлению раствора гелеобразующего состава пластовой и закачиваемой водой, а максимальная концентрация (0,03 масс. %) ограничивается высокой вязкостью сшитого раствора полиакриламида и экономической целесообразностью.
[84]Диапазон объема буферной пачки выбран на основании следующих данных:
[85]- минимальное значение объема буферной пачки составляет 10% от объема гелеобразующего состава, ниже которого будет происходить разбавление раствора гелеобразующего состава пластовой и закачиваемой водой, а максимальный объем - 100% от объема гелеобразующего состава ограничивается экономической целесообразностью.
[86]Минимальный объем используемого гелеобразующего состава -25 м3 выбран с учетом опыта применения аналогичных составов на практике, что составляет, примерно, 0,15Vпор для части пласта толщиной 1 м и радиусом 20 м, при пористости около 13,6% (такая пористость может быть характерна для низкопроницаемых терригенных коллекторов Западной Сибири).
[87]Максимальный объем используемого гелеобразующего состава ограничивается экономической целесообразностью и составляет не более 0,6 Vпор.
[88]Таким образом, описываемый способ позволяет повысить степень охвата пласта заводнением, что подтверждают данные фильтрационных исследований, представленных в таблице 3, моделирующих закачку описываемой системы оторочек в водонасыщенный пласт, а именно фактор остаточного сопротивления в экспериментах №3 и №4 составляет 18,70 и 9,56, соответственно, что показывает во сколько раз снизится проницаемость высокопроницаемых пропластков после воздействия системы оторочек. Полученные результаты доказывают эффективность данного способа.
[89]
