СПОСОБ РАЗРАБОТКИ НЕОДНОРОДНОГО НЕФТЯНОГО ПЛАСТА С ПРИМЕНЕНИЕМ ПОЛИМЕР-ДИСПЕРСНОГО СОСТАВА
DEVELOPMENT METHOD OF NON-HOMOGENEOUS OIL FORMATION WITH USE OF POLYMER-DISPERSED COMPOSITION

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к способам разработки неоднородного нефтяного пласта с целью повышения нефтеотдачи пластов.
Известен способ [1] повышения нефтеотдачи трещиноватых и пористых пластов с искусственно созданными трещинами после гидравлического разрыва пласта (ГРП), с применением состава, содержащего пресную воду, частично гидролизованный полиакриламид, сшиватель - хромосодержащее соединение, бентонитовый глинопорошок и кварцевый песок (аналог).
В способе используются две оторочки, одна из которых - раствор сшитого соединением хрома, частично гидролизованного полиакриламида, а другая - раствор частично гидролизованного полиакриламида, содержащий смесь бентонитового глинопорошка и кварцевого песка.
Недостатком приведенного способа является то, что он содержит бентонитовую глину, которая за счет подвижности и набухания способна проникнуть и закольматировать низкопроницаемые зоны пласта, а оседание песка в растворе ПАА низкой вязкости не позволит составу глубоко проникнуть в пласт, что снизит эффективность тампонирования.
масс.
9-6
9-12
масс.
Известен способ [2] разработки нефтяных залежей с неоднородными по проницаемости заводненными пластами (прототип), включающий полиакриламид (ПАА), ацетат хрома(III), оксид магния, воду и, дополнительно, стеклянное или базальтовое микроармирующее волокно, предварительно обработанное 1-5% водным раствором АФ или АФ, или волокно строительное микроармирующее (ВСМ) при следующем соотношении компонентов, %:
Полиакриламид
0,300-1,000
Ацетат хрома
0,030-0,100
Оксид магния
0,015-0,070
Микроармирующее волокно
0,100-0,500
Вода
Остальное
Недостатком данного способа является использование для увеличения прочности геля твердых частиц микроармирующего волокна, со средним диаметром до 25 мкм и длиной до 100 мм, которые представляют собой неоднородные частицы, при использовании которых образуется неравномерная смесь, что снижает способность проникновения полученного состава геля в трещины, без риска образования фильтрационной корки, которая перекроет не только высокопроницаемые зоны пласта, но и зоны с низкой проницаемостью.
Изобретение направлено на создание способа разработки неоднородного нефтяного пласта с применением полимер-дисперсного состава, обладающего глубоким проникновением в высокопроницаемые зоны пласта и высокой тампонирующей способностью за счет использования дисперсии микрочастиц микрокремнезема или микрокальцита, замедленной сшивки водного раствора полимера и образования равномерной структуры тампонирующего гелеобразующего состава.
Результат достигается использованием в качестве полимера полимерной композиции, содержащей полиакриламид и микрокремнезем или микрокальцит, а также сшивающего агента на основе ацетата хрома(III), в т.ч. сшивающей композиции для получения эффекта замедленной сшивки.
Признаками изобретения «Способ разработки неоднородного нефтяного пласта с применением полимер-дисперсного состава» являются:
1. Пресная вода.
2. Минерализованная вода.
3. Полимерная композиция.
4. В качестве полимерной композиции используется частично гидролизованный полиакриламид и микрокремнезем.
5. В качестве полимерной композиции используется частично гидролизованный полиакриламид и микрокальцит.
6. Сшиватель.
масс.
7. В качестве сшивателя используется ацетат хрома(III), содержащий 11,35-12,50% хрома(III).
8. В качестве сшивателя используется сшивающая композиция, содержащая ацетат хрома(III) и соляную кислоту.
Признаки 1, 6-7 являются общими с прототипом, а признаки 2-5, 8 - существенными отличительными признаками изобретения.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
масс.
Предлагается способ разработки неоднородного нефтяного пласта, включающий закачку состава, содержащего водный раствор полимера – частично гидролизованного полиакриламида, сшивающего агента на основе ацетата хрома и микроармирующие добавки, при этом в качестве полимера и микроармирующих добавок используется полимерная композиция следующего компонентного состава, %:
частично гидролизованный
полиакриламид
12,00-17,00
микрокремнезем или микрокальцит
остальное
масс.
а в качестве сшивателя используется ацетат хрома(III), или сшивающая композиция следующего компонентного состава, %:
ацетат хрома(III)
2,00-10,00
20,0-23,0%<sub>масс.</sub> соляная кислота
остальное
масс.
при следующем соотношении компонентов в составе, %:
полимерная композиция
указанного состава,
содержащая микрокремнезем
1,00-7,00
ацетат хрома(III)
0,01-0,10
или сшивающая композиция
указанного состава
0,50-1,50
пресная или
минерализованная вода
остальное
или
полимерная композиция
указанного состава,
содержащая микрокрокальцит
1,00-7,00
ацетат хрома(III)
0,01-0,10
пресная или
минерализованная вода
остальное
для приготовления состава в растворе пресной или минерализованной воды растворяется полимерная композиция, сшивающий агент вводится в состав при закачке его в скважину, а полученный полимер-дисперсный состав закачиваемой водой продавливается в пласт.
Для исследований использовались:
1. Вода пресная;
2. Хлорид натрия, ГОСТ 4233-77;
3
3. Вода пластовая Западно-Сибирская, хлоркальциевого типа, плотностью 1,012 г/см;
4. Оксид магния, ГОСТ 4526-75;
5. Частично гидролизованный полиакриламид марки: DP 9-8177, ТУ 2458-010-70896713-2006 и TR-1516, ТУ 2216-083-17197708-2003;
масс.
6. Хром(III) ацетат (хром(III) уксуснокислый), содержащий 11,35-12,5% хрома по ТУ 0254-031-17197708-96;
масс.
7. Кислота соляная ингибированная марки С, ТУ 2122-066-53501222-2007, содержание HCl составляет 20,0-23,0%;
8. Микрокремнезем, ТУ 5743-048-02495332-96;
9. Микрокальцит, ТУ 5743-001-91892010-2011;
10. Волокно строительное микроармирующее (ВСМ), ТУ 2272-006-1349727-2007;
11. Натрия гидроокись (NaOH), ГОСТ 4328-77. Реактивы.
Примеры приготовления полимер-дисперсного состава и прототипа в лабораторных условиях
Пример 1.
масс.
масс.
масс.
масс.
масс.
масс.
масс.
масс.
Берется 985,0 г (98,50%) пресной воды, в нее при перемешивании на лопастной мешалке вводится 10,0 г (1,00%) полимерной композиции, содержащей 1,7 г (17,0%) полиакриламида и 8,3 г (83,0%) микрокремнезема, после чего полученный раствор перемешивается до полной гидратации полиакриламида, затем вводится 5,0 г (0,5%) сшивающей композиции, содержащей 0,5 г (10,0%) ацетата хрома(III) и 4,5 г (90,0%) 20,0% соляной кислоты, и полученный состав тщательно перемешивается.
Пример 2.
масс.
масс.
масс.
масс.
масс.
масс.
масс.
масс.
3
Берется 950,0 г (95,00%) пластовой воды (Западно-Сибирская, хлоркальциевого типа, плотностью 1,012 г/см), в нее при перемешивании на лопастной мешалке вводится 40,0 г (4,00%) полимерной композиции, содержащей 5,8 г (14,5%) полиакриламида и 34,2 г (85,5%) микрокремнезема, после чего полученный раствор перемешивается до полной гидратации полиакриламида, затем вводится 10,0 г (1,00%) сшивающей композиции, содержащей 0,6 г (6,0%) ацетата хрома(III) и 9,4 г (94,0%) 21,5%соляной кислоты, и полученный состав тщательно перемешивается.
Пример 3.
масс.
масс.
масс.
масс.
масс.
3
Берется 959,5 г (95,95%) пластовой воды (Западно-Сибирская, хлоркальциевого типа, плотностью 1,012 г/см), в нее при перемешивании на лопастной мешалке вводится 40,0 г (4,00%) полимерной композиции, содержащей 5,8 г (14,5%) полиакриламида и 34,2 г (85,5%) микрокремнезема, после чего полученный раствор перемешивается до полной гидратации полиакриламида, затем добавляется 0,5 г (0,05%) ацетата хрома(III), и полученный состав тщательно перемешивается.
Пример 4.
масс.
масс.
масс.
масс.
масс.
масс.
масс.
масс.
3
Берется 915,0 г (91,50%) минерализованной воды (10,00 г/л NaCl плотностью 1,005 г/см), в нее при перемешивании на лопастной мешалке вводится 70,0 г (7,00%) полимерной композиции, содержащей 8,4 г (12,0%) полиакриламида и 61,6 г (88,0%) микрокремнезема, после чего полученный раствор перемешивается до полной гидратации полиакриламида, затем вводится 15,0 г (1,50%) сшивающей композиции, содержащей 0,3 г (2,0%) ацетата хрома(III) и 14,7 г (98,0%) 23,0% соляной кислоты, и полученный состав тщательно перемешивается.
Пример 5.
масс.
масс.
масс.
масс.
масс
Берется 989,9 г (98,99%) пресной воды, в нее при перемешивании на лопастной мешалке вводится 10,0 г (1,00%) полимерной композиции, содержащей 1,2 г (12,0%) полиакриламида и 8,8 г (88,0%) микрокальцита, после чего полученный раствор перемешивается до полной гидратации полиакриламида, затем добавляется 0,1 г (0,01%) ацетата хрома(III), и полученный состав тщательно перемешивается.
Пример 6.
масс.
масс.
масс.
масс.
масс.
3
Берется 959,5 г (95,95%) пластовой воды (Западно-Сибирская, хлоркальциевого типа, плотностью 1,012 г/см), в нее при перемешивании на лопастной мешалке вводится 40,0 г (4,00%) полимерной композиции, содержащей 5,8 г (14,5%) полиакриламида и 34,2 г (85,5%) микрокальцита, после чего полученный раствор перемешивается до полной гидратации полиакриламида, затем добавляется 0,5 г (0,05%) ацетата хрома(III), и полученный состав тщательно перемешивается.
Пример 7.
масс.
масс.
масс.
масс.
масс.
3
Берется 929,0 г (92,90%) минерализованной воды (10,00 г/л NaCl, плотностью 1,005 г/см), в нее при перемешивании на лопастной мешалке вводится 70,0 г (7,00%) полимерной композиции, содержащей 11,9 г (17,0%) полиакриламида и 58,1 г (83,0%) микрокальцита, после чего полученный раствор перемешивается до полной гидратации полиакриламида, затем добавляется 1,0 г (0,10%) ацетата хрома(III), и полученный состав тщательно перемешивается.
Пример 8 (прототип).
масс.
масс.
масс.
масс.
масс.
Берется 991,2 г (99,12%) пресной воды, в нее при перемешивании на лопастной мешалке вводится 5,0 г (0,50%) полиакриламида, после чего раствор перемешивается до полной гидратации, в полученный раствор вводится 3,0 г (0,30%) волокна микроармирующего строительного, а затем, продолжая перемешивание, добавляется 0,5 г (0,05%) ацетата хрома(III) и 0,3 г (0,03%) оксида магния, полученный состав тщательно перемешивается.
Количество полимерной композиции и сшивающего агента (сшивающей композиции или сшивателя) определяется вязкостью полученного полимер-дисперсного состава, при меньших концентрациях будет получена низкая вязкость, при которой не будет достигнута однородность состава, а при более высоких концентрациях - слишком высокая вязкость вызовет проблемы при закачке.
Количество армирующих добавок (микрокремнезема и микрокальцита) определяется необходимой тампонирующей способностью полимер-дисперсного состава и способностью удерживаться в объеме.
В таблице 1 представлены содержания веществ в составах 1-8.
Были проведены исследования:
- вязкость композиций полимер-дисперсного состава сразу после приготовления при скорости вращения шпинделя 30 об/мин, при температуре 25°С (исследования проводились с применением вискозиметра Brookfield DV2TLV);
- время сшивки композиций полимер-дисперсного состава до получения максимальной вязкости (визуальная оценка);
- вязкость композиций полимер-дисперсного состава сразу после приготовления после нейтрализации 5%-ным раствором гидроокиси натрия (NaOH), для систем с добавлением сшивающей композиции;
- однородность полученных композиций полимер-дисперсного состава (визуальная оценка).
В таблице 2 представлены результаты проведенных исследований для составов 1-8:
Из таблицы 2 следует, что предлагаемый полимер-дисперсный состав обладает однородностью, регулируемым временем сшивки (для композиций на основе кремнезема) и регулируемой вязкостью, в то время, как состав по прототипу неоднородный и невозможно регулировать время сшивки. Однородность достигается за счет применения мелкодисперсного наполнителя: микрокремнезема или микрокальцита. Время сшивки регулируется применением кислоты в составе сшивающей композиции. Это позволяет более глубоко закачать предлагаемый полимер-дисперсный состав на основе микрокремнезема в пласт, т.к. его вязкость увеличится только после нейтрализации кислоты в составе за счет реакции с породой пласта, что позволит увеличить прочность экрана. В случае применения микрокальцита использование кислоты в сшивателе может привести к вспениванию состава за счет реакции кислоты с карбонатом кальция, поэтому используется состав сшивателя без кислоты.
Пример конкретного выполнения
Предлагаемый способ осуществляется с применением стандартного (существующего) нефтепромыслового оборудования, обеспечивающего транспортировку, приготовление (перемешивание) и закачку водных растворов в скважину: комплекс по приготовлению растворов из жидких и сыпучих химических реагентов КУДР-33 или аналоги; насосные агрегаты типа АНЦ-320 по ТУ 26-02-30-75 или аналоги; автоцистерны типа АЦ-10, АЦН-10 по ТУ 26-16-32-77 или аналоги.
Для приготовления полимер-дисперсного состава в промысловых условиях используется комплексная установка по дозированию реагентов и закачке растворов - КУДР-33 или аналоги. В воду, предназначенную для закачки в скважину, при циркуляции вводится полимерная композиция, перемешивание продолжается до полного распускания полимера, полученная суспензия раствора полимера с наполнителем закачивается в скважину, через тройник, куда подается расчетное количество сшивателя или сшивающей композиции.
об.
3
Разрабатывают конкретную нефтяную залежь со следующими характеристиками: толщина продуктивного пласта - 10,0 м, пластовое давление - 9,6 МПа, обводненность - 98,0%, приемистость скважины - не менее 150,0 м/сут.
3
3
масс.
масс.
масс.
масс.
масс.
масс.
масс.
Объем оторочки закачиваемого состава равен 100-200 м (уточняется по результатам гидродинамического моделирования). Плотность воды, на которой готовится раствор, составляет 1012 кг/м. Готовится водный раствор с концентрациями: 4,00% полимерной композиции, содержащей 14,5% ПАА и 85,5% микрокремнезема; а сшивающая композиция, в количестве 1,00%, содержащая в своем составе 6,0% ацетата хрома и 94,0% ингибированной соляной кислоты, с концентрацией HCl - 21,5%, добавляется в раствор полимерной композиции при закачке его в скважину «на потоке». Раствор сшивающей композиции может разбавляться до необходимого объема, удобного для закачки, при этом объем воды, пошедший на разбавление сшивающей композиции, вычитается из объема воды, предназначенного для приготовления гелеобразующей композиции.
масс.
масс.
масс.
масс.
Аналогично готовится водный раствор с концентрациями: 4,00% полимерной композиции, содержащей 14,5% ПАА и 85,5% микрокрокальцита; а сшиватель, в количестве 0,05% ацетата хрома, дозируется в раствор полимерной композиции при закачке его в скважину «на потоке». Аналогично сшиватель может разбавляться до необходимого объема, удобного для закачки, при этом объем воды, пошедший на разбавление сшивателя, вычитается из объема воды, предназначенного для приготовления гелеобразующей композиции.
Полимерный раствор со сшивающим агентом закачивают в скважину и закачиваемой водой продавливают в пласт. Предельное значение допустимого давления закачки, когда процесс осуществляется с установкой пакера, составляет 16 МПа, а если процесс закачки указанного состава реализуется без установки пакера, то допустимое давление равно 9-10 МПа.
После закачки полимер-дисперсного состава в пласт подключают систему ППД.
Применение предлагаемого способа разработки неоднородного нефтяного пласта направлено на выравнивание профиля приемистости нагнетательной скважины и ограничение водопритока в реагирующих добывающих скважинах, способствует повышению эффективности разработки неоднородного пласта за счет повышения прочности полимерных систем, путем введения в них микрокремнезема или микрокальцита.
Применение предложенного способа позволяет повысить нефтеотдачу пластов за счет повышения эффективности изоляции вод в неоднородных пластах созданием прочного гидроизолирующего экрана и подключения в разработку нефтенасыщенных, ранее не задействованных зон последующим заводнением.
Новая совокупность заявленных существенных признаков позволяет получить новый технический результат, а именно создать эффективный полимер-дисперсный состав и способ разработки неоднородного нефтяного пласта с его применением.
Источники информации
1. Патент РФ №2541973, Е21В 43/22, C09K 8/584 - прототип.
2. Патент РФ №2398102, Е21В 43/22 - аналог.