Интенсификация добычи нефти из неоднородных карбонатных коллекторов

УДК 622.276.6

Д. А. Куряшов, И. Ф. Исмагилов, О. Ю. Сладовская,

Н. Ю. Башкирцева

ИНТЕНСИФИКАЦИЯ ДОБЫЧИ НЕФТИ ИЗ НЕОДНОРОДНЫХ КАРБОНАТНЫХ КОЛЛЕКТОРОВ

Ключевые слова: карбонатный коллектор, самоотклоняющийся кислотный состав, фильтрационные

исследования, обработка призабойной зоны.

Приведены результаты лабораторных и промысловых испытаний нового кислотного состава для направленной обработки призабойной зоны пласта. Показано, что разработанный состав обладает «самоотклоняющимися» свойствами, а его применение позволяет добиться равномерной стимуляции всего продуктивного интервала пласта и значительно увеличить дебит добывающих скважин.

Keywords: carbonate reservoir, self-deflected acid composition, filtrational studies, bottomhole zone.

Results of laboratory and field tests of new acid composition for a directional bottom-hole treatment of a formation are resulted. It is shown, that the developed composition possesses "self-deviating" properties, and its application allows to achieve uniform stimulation of all producing interval of a formation and considerably to increase a production rate of exploitation wells.

Разработка нефтяных месторождений, приуроченных к карбонатным коллекторам, характеризуется низкими темпами отбора и невысокими значениями коэффициента извлечения нефти. Обусловлено это, прежде всего, сложным геологическим строением и низкими коллекторскими свойствами пластов, а также высокой вязкостью добываемой нефти. С учетом того, что доля залежей нефти в карбонатных коллекторах в структуре запасов месторождений России постоянно увеличивается в связи с выработкой запасов из терригенных коллекторов девона и карбона, вопрос увеличения нефтеотдачи и интенсификации добычи нефти из карбонатных коллекторов является одним из наиболее актуальных.

В настоящее время основными геолого-физическими мероприятиями, направленными на повышение темпов отбора нефти из карбонатных коллекторов, являются солянокислотные обработки скважин. Однако их эффективность на современном этапе очень низка. Объясняется это преимущественным поступлением рабочих растворов, имеющих, как правило, достаточно низкие вязкости в высокопроницаемые и дренированные части продуктивного пласта, в результате чего малопроницаемые интервалы обработке не подвергаются. Особенно это касается продуктивных пластов большой мощности с неоднородными участками пласта по физическим характеристикам. Таким образом, одной из важнейших задач совершенствования методов обработки пласта является достижение максимального его охвата по всей мощности.

С целью повышения эффективности солянокислотных обработок скважин были разработаны методы, способные обеспечить более равномерную стимуляцию карбонатных коллекторов [1-3]. Как правило, существующие методы основаны на последовательной закачке отклоняющего материала и раствора кислоты [4-7]. Закачиваемая вслед за отклоняющим материалом кислота проникает в низкопроницаемые нефтенасыщенные зоны, так как высокопроницаемые зоны в основном закупорены. В результате, увеличивается проходимость низкопроницаемых зон. В качестве отклоняющего материала используют вязкие гидрофобные эмульсии, полимерные гели, цементные растворы и т.д. Данные материалы обладают рядом существенных недостатков. Одним из недостатков является низкая селективность материалов, что приводит к блокированию как высокопроницаемых, так и низкопроницаемых участков пласта. Кроме того, присутствие в составе данных материалов

полимерных или твердых частиц часто приводит к нарушению фильтрационных характеристик пласта. Также следует отметить, что закачивание в пласт вязких материалов приводит повышенным энергетическим затратам.

Создание, простой высокоэффективной технологии интенсификации добычи высоковязкой нефти из карбонатных пластов требует разработки составов со следующими свойствами [8]:

- состав должен обладать способностью обрабатывать низкопроницаемые нефтенасыщенные интервалы;

- состав должен максимально глубоко проникать в призабойную зону пласта;

- состав не должен вызывать повторного выпадения осадков после реакции с горной породой.

Перечисленные требования и свойства использовались при разработке нового самоотклоняющегося кислотного состава для обработки неоднородных по проницаемости карбонатных коллекторов.

В основе действия разработанного кислотного состава лежит его способность многократно увеличивать вязкость в ходе реакции с карбонатной породой пласта (рис.1). Образующийся в результате гель создает эффективное локальное отклонение новых порций кислотного состава к ранее необработанным низкопроницаемым участкам. В результате достигается равномерная стимуляция всего продуктивного интервала пласта. После полной нейтрализации кислоты и снижения её активности, устойчивость и вязкость вязкоупругого геля значительно снижается, вследствие чего происходит восстановление проницаемости

ранее блокированных зон.

Чтобы оценить эффективность кислотного состава на единичных образцах карбонатной породы были проведены фильтрационные

исследования. Образцами породы

служили естественные керны

продуктивных пластов Западно-Лениногорской площади.

На первом этапе эксперимента была оценена эффективность базовой технологии воздействия: использована

ингибированная соляная кислота (НО! 15 вес.%), применяемая на промыслах Татарстана. Начальный момент её закачивания характеризуется небольшим ростом давления (рис.2,а), при постоянной скорости фильтрации. При прокачке 1.3 порового объема модели величина Р/Ро увеличилась до 1.52. Рост давления объясняется увеличением вязкости фильтрующейся системы вследствие выделения газообразных продуктов реакции. Последующая фильтрация ингибированной соляной кислоты приводит к резкому падению давления. К моменту прокачки 5 поровых объемов модели величина Р/Ро снизилась и стабилизировалась на величине 0.091. Такое резкое падение давления связано с образованием в керне сквозных каналов вследствие реакции ингибированной соляной кислоты с породой. Проницаемость модели после кислотного воздействия составила 0.131 мкм , т.е. увеличилась в сравнении с начальной на порядок.

На втором этапе эксперимента был испытан вязкоупругий кислотный состав. В процессе фильтрации кислотного состава в количестве 3 поровых объемов давление закачки резко увеличилось (рис.2,б), а величина Р/Ро достигла 16.5. Это свидетельствует об образовании в модели пласта вязкостного барьера, который препятствует прорыву кислоты

Концентрация НО!, вес.%

Рис. 1 - Зависимость эффективной

вязкости кислотного состава от концентрации НС1. Скорость сдвига 71 с-1

сквозь керн. Последующая закачка модельной пластовой воды сопровождалась плавным снижением давления и его стабилизацией после прокачки 7 поровых объемов. Проницаемость модели по пластовой воде в этот момент составила 0.057 мкм , т.е. увеличилась в сравнении с начальной в 1.58 раз.

Объем прокаченной жидкости, V Объем прокаченной жидкости, V____ р

а б

Рис. 2 - Динамика фильтрации ингибированной соляной кислоты (а) и вязкоупругого кислотного состава (б), 1 = 29 0С

Таким образом, эксперимент показал, что динамика фильтрации вязкоупругого кислотного состава носит экстремальный характер. Данное обстоятельство говорит о том, что кислотный состав движется по более сложной сети каналов, чем обычная соляная кислота, проявляя «самоотклоняющие» свойства.

Результаты лабораторных исследований фильтруемости на моделях пласта стали основанием для проведения промысловых испытаний технологии направленной солянокислотной обработки нефтесодержащих карбонатных пластов с применением вязкоупругого кислотного состава. Опытно промышленные работы были проведены на трех скважинах: №8114, №8328 НГДУ «Елховнефть», №4561 НГДУ «Ямашнефть». Проведенные работы по ОПЗ показали положительные результаты, на всех скважинах получен прирост дебита нефти (табл.1).

Таблица 1 - Результаты опытно промышленных работ по применению

«самоотклоняющегося» кислотного состава

№ скважины Производительность скважины до обработки Производительность скважины после обработки

О / с у н Он, т/сут Ож, т/сут Он, т/сут

№ 8114, НГДУ «Елховнефть» 3,1 1,7 8,97* 5,7*

№ 8328, НГДУ «Елховнефть» 0,9 0,8 5,3* 1,8*

№ 4561, НГДУ «Ямашнефть» находилась на консервации по причине малодебитности 2,0 1,9

* Указана средняя производительность скважины в течении года.

Анализ эффективности технологии ОПЗ с применением «самоотклоняющегося» кислотного состава на примере скважин № 8114 и № 8328 НГДУ «Елховнефть»

показывает следующее: средняя продолжительность эффекта - более 12 месяцев; успешность

обработок - 100%; дополнительная добыча нефти на 1 скв./обработку -1307,5 тонн.

Таким образом, результаты промысловых испытаний

разработанного самоотклоня-

ющегося кислотного состава показали, что все добывающие скважины отреагировали на обработку призабойной зоны пласта. Увеличение дебита говорит об эффективном восстановление фильтрационно-емкостных характеристик призабойной зоны пласта. Также испытания показали, что разработанная технология

показывает значительную

экономическую эффективность.

Литература

1. Kalfayan, L.J. The Art and Practice of Acid Placement and Diversion: History, Present State and Future / L.J. Kalfayan, A.N. Martin // SPE eLibrary paper number 124141. - 2009. - October.

2. Chang Frank, F. Chemical Diversion Techniques Used for Carbonate Matrix Acidizing: An Overview and Case Histories / Frank F. Chang, Xiangdong Qiu, Hisham A. Nasr-El-Din // SPE eLibrary paper number 106444. - 2007. - March.

3. Brady, M. Positive Reactions in Carbonate Reservoir Stimulation / M. Brady, S. Davies, C. Fredd // Oilfield Review. - 2003. - № 12. - Р. 28-45.

4. Хисамов, Р.С. Концепция развития и рационального применения солянокислотных обработок

скважин / Р.С. Хисамов, Г. А. Орлов, М.Х. Мусабиров // Нефтяное хозяйство. - 2003. - № 4. - С. 43-45.

5. Технологические жидкости для направленных кислотных обработок карбонатного коллектора / Р.С. Магадов [и др.] // В материалах III Всероссийской научно-практической конференции «Нефтепромысловая химия». - г. Москва, 2008. - С. 91 - 93.

6. Хальдар, С. Инновационная технология кислотной обработки для восстановления продуктивности истощенных скважин Гаварского месторождения Саудовской Аравии - комплексный подход / Сураджит Хальдар, Ахмед Аль-Джандал, Саад М. Аль Дервиш, Муфиид Х. Аль-Эйд, SPE, Венкаташваран Раманатан, Кирилл Овчинников // Статья 116775 электронной библиотеки Общества инженеров нефтяников. - 2008. - октябрь.

7. Куряшов, Д.А. Реологические свойства смешанных мицеллярных растворов цвиттерионного и анионного ПАВ [Текст] / Д.А. Куряшов, Н.Ю. Башкирцева, И.Н. Дияров // Вестник Казан. технол. унта. - 2009. - № 4. - С. 260-267.

7. Жеребцов, Ю.Е. Новый подход к увеличению продуктивности и снижению обводненности скважин в карбонатных коллекторах / Ю.Е. Жеребцов [и др.]// Нефтяное хозяйство. - 1998. - №7. - С.26 - 27.

© Д. А. Куряшов - канд. хим. наук, асс. каф. химической технологии переработки нефти и газа КГТУ, vavilon9@gmail.com; И. Ф. Исмагилов - асп. той же кафедры, ilnur41@mail.ru; О. Ю. Сладовская -канд. хим. наук, доц. той же кафедры, olga_sladov@mail.ru; Н. Ю. Башкирцева - д-р техн наук, проф., зав. каф. химической технологии переработки нефти и газа КГТУ, bashkircevan@bk.ru.

Период добычи нефти после обработки реагентом, мес.

Рис. 3 - Динамика работы скважин №8114 и №8328 НГДУ «Елховнефть» после обработки «самоотклоняющимся» кислотным составом