СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВНУТРИСКВАЖИННЫХ ПРИТОКОВ ФЛЮИДА ПРИ МНОГОСТУПЕНЧАТОМ ГИДРОРАЗРЫВЕ ПЛАСТА
METHOD FOR DETERMINATION OF DOWNHOLE FLUID INFLOWS AT MULTI-STAGE HYDRAULIC FRACTURING OF FORMATION

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано при контроле за разработкой продуктивного пласта.
Основной задачей добычи нефтедобывающей промышленности является повышение эффективности разработки продуктивного пласта и повышение отдачи добывающих скважин. Для оптимизации режима работы скважин необходимо обеспечение наличия достоверной информации об интенсивности поступления пластовых жидкостей в том или ином интервале (ствола скважины или продуктивного пласта). Эта информация позволяет уточнить гидродинамическое состояние залежи и оптимизировать добычу. Таким образом, актуальным является обеспечение достоверности количественного определения притока добываемой жидкости в каждый отдельный интервал скважины.
Известны различные способы определения притока жидкости, в том числе с использованием трассеров - индикаторов, меток, идентифицируемых в добываемой жидкости, являющиеся наиболее прямыми и достоверными методам получения достоверной информации, основанными на использовании данных о перемещении трассеров вместе с жидкостью - носителем с учетом фильтрационно-емкостных параметров продуктивного пласта, изменения пластовых и забойных величин давления. В известных способах исследования трассеры вместе с нагнетаемой жидкостью вводятся в пласт, проходят через пласт и призабойную зону добывающей скважины, отбираются и анализируются в составе отбираемой из скважины скважинной жидкости.
Известен способ определения внутрискважинных притоков флюида, включающий введение трассера в вытесняющую жидкость, закачиваемую в скважину, с последующим определением его концентрации в добывающей скважине с определением основных параметров каждого пласта, с использованием при этом в качестве трассера солей, устойчивых в пластовых условиях, таких как флуоресцеин натрия, сульфаты щелочных металлов, с регистрацией концентрации в воде катионов или анионов, таких как натрий, кальций, магний, стронций, барий и сульфат, борат, фторид. - RU 2315863, опубл. 27.01.2008.
Известен также способ определения внутрискважинных притоков флюида, включающий введение трассера в вытесняющую жидкость, закачиваемую в скважину, с использованием при этом в качестве трассера, полученного приготовлением суспензии микрогранул, состоящих из смеси смолы с растворителем и органического люминесцирующего вещества различного цвета в соотношении указанных компонентов 1: 1:0,1 до образования однородной смеси, после отверждения которой полученную твердую массу измельчают с отсевом частиц менее 2 мм, смешивания их с раствором аммиака и анионного ПАВ в соотношении 1:0,6:0,05 с последующим доизмельчением, получения водной суспензии, содержащей полученный порошок и воду в соотношении 0,001:1 об.ч., которую закачивают в пласт в концентрации 1013 микрогранул/м3, с последующим определением цвета и концентрации трассера в скважинной жидкости добывающей скважины с использованием количественной флюорометрии, реализуемой с применением спектроанализатора. - RU 2164599, опубл. 27.03.2001. Данный способ принят как наиболее близкий аналог к заявленному способу. Недостатком известного способа является недерминированность гидродинамики потока нагнетающей жидкости в нефтеносном пласте, в связи с чем маркированный флюорофорами материал не полностью проникает из нагнетательной скважины в добывающую. Кроме того, использование молекулярных флюорофоров ограничено тем, что максимумы флюоресценции должны быть существенно разнесены в спектре флюоресценции, что ограничивает круг используемых флюоресцирующих веществ. Главным недостатком всех описанных выше способов является тот факт, что определяется эффективность работы скважины в целом, и, таким образом, невозможно определение притоков пластового флюида в каждом интервале при многоступенчатом гидроразрыве пласта.
Техническим результатом заявленного способа является повышение степени достоверности результатов определения внутрискважинных притоков флюида при многоступенчатом гидроразрыве пласта.
Указанный технический результат достигается тем, что в способе определения внутрискважинных притоков флюида при многоступенчатом гидроразрыве пласта, включающем получение флюоресцентного маркера в виде полимерных микросфер с приготовлением дисперсии смолы и люминесцирующих веществ, объединение полученного маркера с несущей средой, подаваемой в скважину, введение маркера с указанной несущей средой в скважину, отбор проб из скважины и их анализ с определением кодов и концентраций маркеров в пробах скважинной жидкости с использованием флюорометрии и определение на основе результатов указанных анализов внутрискважинных притоков флюида, получение указанного маркера осуществляют с использованием люминесцирующего вещества, флюоресцирующего после воздействия УФ-излучения или видимого излучения с длиной волны от 320 до 760 нм в области длин волны 350-780 нм, как самостоятельного, так и в виде бинарных смесей указанных люминесцирующих веществ при их соотношении от 0,01:0,99 до 0,99:0,01, путем радикальной сополимеризации стирола с дивинилбензолом или дисперсионной поликонденсации меламиноформальдегидной смолы или карбамидоформальдегидной смолы, или гидролитической поликонденсации тетраэтоксисилана, вводимых в виде 10-20%-ной их водной суспензии при его количестве в смеси 0,1-5,0% от массы отвержденной смолы, с получением дисперсии, содержащей 40-60 мас. % сухого остатка, в качестве несущей среды используют алюмосиликатный проппант, где указанный маркер размещен в гидрофильном или гидрофобном полимерном покрытии, выполненном на основе эпоксидной смолы, указанное введение осуществляют в горизонтальную скважину, указанное определение кодов и концентраций маркеров в пробах скважинной жидкости осуществляют с использованием проточной цитофлюорометрии, по полученным результатам которой осуществляют расчет притоков соответствующих стадий гидроразрыва. Причем, размер полимерных микросфер составляет 1-3 мкм, а люминесцирующее вещество выбрано из группы, включающей селенид, сульфид, теллурид цинка или кадмия.
Заявленный способ включает использование проппанта как носителя флюоресцирующих маркеров, в качестве которых используются монодисперсные полимерные микросферы, полученные указанным в заявленном способе путем и инкорпорированные в полимерную оболочку алюмосиликатного проппанта. При этом, проппант маркирован соответствующим кодом. Код задается использованием уникального сочетания флюорофоров в микросферах. В каждую стадию при многоступенчатом гидроразрыве пласта - МГРП закачивается соответствующий код, причем, количество кодов соответствует количеству стадий МГРП. Реализация данного подхода позволяет проводить количественное определение притоков пластового флюида по каждому интервалу МГРП с повышением достоверности определяемых результатов. Анализ концентраций кодированных микросфер каждого типа осуществляется методом проточной цитофлюорометрии, основным преимуществом которой является точное определение количества микросфер каждого кода. Далее концентрации маркеров каждого кода пересчитывают в притоки пластового флюида по каждой стадии МГРП. В качестве флюоресцирующих веществ могут быть использованы нильский синий, флюоресцеин натрия, флюоресцеин диацетат, дихлорфлюоресцеин диацетат, флюоресцеин изотиоцианат, кумарин, диэтиламинокумарин, флюорофоры группы родамина. Лучшие результаты обеспечиваются при использовании селенида, сульфида, теллурида цинка или кадмия.
В отличие от традиционной флюорометрии, где детектируется интегральная интенсивность флюоресценции для всех сортов частиц, цитофлюорометрия позволяет детектировать интенсивность флюоресценции с определенными длинами волн возбуждения и испускания (они называются «каналами») для каждой индивидуальной частицы. Число подобных каналов, как правило, велико, в нашем случае существует 15 каналов детектирования (2 канала светорассеяния и 13 каналов люминесценции). При этом каждый анализируемый маркер представляет собой точку в 15-ти мерном пространстве. Метод позволяет с заданной точностью классифицировать маркеры по интересующим параметрам внутри 15-ти мерного пространства. На основе полученной классификации в соответствии с информацией о кодировке маркеров устанавливаются количественные отношения каждого типа маркера в анализируемой смеси.
Примеры осуществления
Пример 1. Меламиноформальдегидные микросферы получают двухстадийной дисперсионной поликонденсацией 2 масс. ч. меламина и 3 масс. ч. формальдегида в 70 масс. ч. воды в присутствии 1 масс. ч. додецилсульфата натрия и 1 масс.ч. поливинилового спирта. На первой стадии при рН=9 получают метилольные производные меламина, при этом в качестве регулятора рН выступают водный раствор гидроксида калия. Длительность первой стадии составляет 45 мин. На второй стадии при рН=6 происходит получение полностью отвержденных микросфер, при этом в качестве регулятора рН выступает водный раствор ортофосфорной кислоты. Продолжительность второй стадии составляет 1 час. Добавление водной дисперсии люминофора с концентрацией 10% масс.(λф=480 нм - селенид кадмия), осуществляется на первой стадии, при этом количество дисперсии составляет примерно 5% (масс). После окончания второй стадии дисперсию седиментацией концентрируют до содержания сухого остатка от 40 до 60% (масс.), где сухой остаток представляет собой полимерные микросферы с интегрированными в них одним или двумя люминесцирующими веществами, и делят ее на две части. Первая часть дисперсии представляет собой дисперсию гидрофильных маркеров. Вторую часть дисперсии используют для получения дисперсии гидрофобных маркеров путем последовательной обработки водной дисперсии неполярным органическим растворителем, выбранным из ряда ароматических растворителей бензол, толуол, ксилол, затем амфифильным сополимером ряда акрилатов с последующим удалением воды, таким образом, вода замещается на неполярный органический растворитель, концентрация сухого остатка гидрофобных маркеров составляет от 40 до 60% (масс.). При этом маркеры становятся полностью олеофильными, то есть теряют способность диспергироваться в воде, одновременно с этим они легко диспергируются в неполярных ароматических растворителях.
Затем аналогичным путем получают дисперсии маркеров с другими флюорофорами в соответствии с таблицей 1.
Таким образом, получают 20 кодов маркеров.
Далее получают проппант с гидрофильным или гидрофобным полимерным покрытием, причем в каждой партии проппанта используется 1 код маркеров. Таким образом, получается 20 кодов гидрофильного, и 20 кодов гидрофобного проппанта. Проппант с гидрофильным полимерным покрытием получают следующим образом. Водную дисперсию гидрофильных маркеров в смесителе смешивают с проппантом, эпоксидной смолой, отвердителем и гидрофильным наполнителем. В качестве смолы используют эпоксидиановую смолу, отвердитель - аминный. Наполнителем выступает водорастворимый полимер.
Проппант с гидрофобным полимерным покрытием получают следующим образом. Органическую дисперсию гидрофобных маркеров в смесителе смешивают с проппантом, эпоксидной смолой, отвердителем и гидрофильным наполнителем. В качестве смолы используют эпоксидиановую смолу, отвердитель - аминный. Наполнителем выступает стеарат кальция или микротальк.
Далее гидрофильный и гидрофобный проппант смешивают в массовом соотношении 1:1 и погружают в горизонтальную скважину в процессе МГРП. При этом номер кода проппанта соответствует стадии МГРП пласта. Например, в 1 стадию гидроразрыва закачивают код №1, во вторую - №2, в третью - №3 и т.д.
После отработки жидкости ГРП отбирают пробы пластового флюида на устье скважины, которые затем подвергают анализу с использованием проточной цитофлюорометрии.
Анализ состоит из трех последовательных стадий: пробоподготовки, цитофлюорометрии и интерпретации данных анализа.
Пробоподготовка состоит в разделении образца пластового флюида на углеводородную и (при наличии) водную фазы с использованием деэмульгаторов. Водную фазу центрифугируют при нагрузке 1200 g, удаляют остатки обратной микроэмульсии, диспергируют на У3-диспергаторе и подают на анализ методом цитофлуорометрии. Углеводородную фазу пластового флюида последовательно обрабатывают органическими растворителями с постепенно увеличивающимися значениями диэлектрической проницаемости, при этом последним растворителем является вода. Полученную водную фазу центрифугируют при нагрузке 1200 g, удаляют остатки обратной микроэмульсии, диспергируют на У3-диспергаторе и подают на анализ методом цитофлюорометрии. На этой стадии проводят также определение обводненности каждой пробы пластового флюида и его вязкость.
Цитофлюорометрию образцов проводят отдельно для водной и углеводородной, инвертированной в водную, фаз пластового флюида. В результате получают спектральную картину в 15-ти мерном пространстве.
Интерпретацию проводят с помощью программного обеспечения на основе полученной классификации в соответствии с информацией о кодировке маркеров, при этом устанавливаются количественные отношения каждого типа маркера в анализируемой смеси.
3
Полученные данные о количественном соотношении каждого типа маркера (гидрофильного или гидрофобного), а также каждого кода маркера в анализируемой смеси пересчитываются в профили притоков по каждой стадии МГРП с учетом известных закономерностей о влиянии на концентрацию соответствующих маркеров пластовой температуры, пластового давления и гидродинамических параметров скважины. Визуализация результатов расчета представляется в виде графиков притока по ступеням ГРП во времени и накопленных дебитах по углеводородной и водной фазам в каждой из ступеней. Критерием отбора проб для визуализации служит наличие данных по общему дебиту и режиму работы скважины, а также наличие объема УВ и воды, достаточного для проведения исследований. Для определения объемных значений показателей работы интервалов учитывается общий дебит скважины ("шахматка" по скважине): для получения корректных объемных значений для углеводородной фазы т/сут переводятся в м/сут с учетом плотности УВ фазы.
Пример 2. Карбамидоформальдегидные микросферы получают двухстадийной дисперсионной поликонденсацией 4 масс. ч. карбамида и 7 масс. ч. формальдегида в 80 масс. ч. воды в присутствии 2 масс. ч. додецилсульфата натрия и 1 массовой части крахмала. На первой стадии при рН=10 получают метилольные производные карбамида, при этом в качестве регулятора рН выступает водный раствор гидроксида калия. Длительность первой стадии составляет от 45 мин. На второй стадии при рН=2 происходит получение полностью отвержденных микросфер, при этом в качестве регулятора рН выступает водный раствор муравьиной кислоты. Затем добавляют 1%-ный водный раствор флюоресцеина натрия и перемешивают в течение 40 минут. После этого дисперсию седиментацией концентрируют до содержания сухого остатка 50% (масс.), где сухой остаток представляет собой полимерные микросферы с интегрированным в них люминесцирующим веществом.
Далее проводят действия как в примере 1.
Пример 3. Кремнеземные микросферы получают по методу Штёбера. Смешивают 70 масс. ч. этанола, 7 масс. ч. водного раствора аммиака, 3 масс. ч. воды, и водную дисперсию, представляющую собой смесь сульфида кадмия и селенида цинка в соотношении 1:1 (10% масс. водная дисперсия), при этом концентрация дисперсии составляет 10% (масс). После этого добавляют 4 масс. ч. тетраэтоксисилана. Реакционную смесь перемешивают до прекращения изменения размеров частиц в течение 8 часов. Контроль за ростом частиц проводят с помощью проточного цитофлюорометра, оснащенного датчиками прямого и бокового светорассеяния. Таким образом получают спиртовую дисперсию микросфер. Затем добавляют водную дисперсию люминесцирующего вещества (квантовых точек - сульфид кадмия, 10% масс. при этом, количество дисперсии составляет примерно 7% (масс.). После этого дисперсию седиментацией концентрируют до содержания сухого остатка 50% (масс.), где сухой остаток представляет собой полимерные микросферы с интегрированной в них смесью люминесцирующих веществ. Далее проводят действия как в примере 1.
Пример 4. Микросферы из сшитого полистирола получают методом трехмерной радикальной сополимеризации стирола и дивинилбензола в водной среде. В подготовленную воду (80 масс. ч.) после удаления кислорода добавляют 10 масс. ч. стирола, 0,2 масс. ч. дивинилбензола, 0,8 масс. ч. додецилсульфата натрия, 1 масс. ч. поливинилпирролидона и 0,2 масс. ч. инициатора - азобисизобутиронитрила. Доводят температуру до 70°С и проводят реакцию в течение 24 ч. После окончания процесса сополимеризации отгоняют остаточный стирол и добавляют 10%-ную водную дисперсию смеси люминесцирующих веществ - квантовых точек, представляющих собой смесь сульфида и селенида цинка (10% масс.), при этом количество дисперсии составляет примерно 10% (масс.). После этого дисперсию седиментацией концентрируют до содержания сухого остатка 60% (масс.), где сухой остаток представляет собой полимерные микросферы с интегрированными в них смесевыми квантовыми точками.
Далее проводят действия как в примере 1.
Заявленный способ обеспечивает повышение достоверности получаемых результатов определения притоков по сравнению с известными способами, составляющее 20-25%.