РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ

ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА
ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ,
ПАТЕНТАМ И ТОВАРНЫМ ЗНАКАМ
(19) RU (11) 2299319 (13) C1
(51)  МПК

E21B43/22   (2006.01)

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ
Статус: по данным на 26.02.2010 - действует

(21), (22) Заявка: 2006130444/03, 23.08.2006

(24) Дата начала отсчета срока действия патента:
23.08.2006

(46) Опубликовано: 20.05.2007

(56) Список документов, цитированных в отчете о
поиске: RU 2167281 С2, 20.05.2001. RU 2223396 С1, 10.02.2004. RU 2159325 С1, 20.11.2000. RU 2164595 С1, 27.03.2001. SU 1663184 А1, 15.07.1991. SU 1710708 А1, 07.02.1992. US 3825067 A, 23.07.1994.

Адрес для переписки:
450078, г.Уфа, ул. Революционная, 96/2, ООО "Сервис-Уфа", М.Б. Сафиной

(72) Автор(ы):
Телин Алексей Герольдович (RU),
Исмагилов Тагир Ахметсултанович (RU),
Хлебникова Марина Эдуардовна (RU),
Игдавлетова Марина Зиевна (RU),
Калимуллина Гульнара Зинатулловна (RU),
Кольчугин Игорь Станиславович (RU),
Попов Вячеслав Игоревич (RU),
Кольчугин Олег Станиславович (RU),
Шашель Вадим Александрович (RU),
Рудой Александр Васильевич (RU),
Хасанов Эркин Махмудович (RU),
Интяшин Станислав Анатольевич (RU)

(73) Патентообладатель(и):
ООО "Сервис-Уфа" (RU),
ООО "Нефтехимсервис-Самара" (RU)

(54) СПОСОБ РАЗРАБОТКИ НЕОДНОРОДНОГО НЕФТЯНОГО ПЛАСТА

(57) Реферат:

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к разработке нефтяных месторождений, и может быть использовано для увеличения нефтеотдачи и снижения обводненности продукции скважин, эксплуатирующих проницаемостно неоднородный пласт, имеющий в своем разрезе суперколлекторы или трещины. Способ разработки неоднородного нефтяного пласта включает закачку в пласт водного раствора полимера и соли поливалентного катиона с применением дисперсии гель-частиц. Дисперсию гель-частиц в водном растворе полимера закачивают в виде первой оторочки, а в виде второй оторочки закачивают водный раствор полимера и соли поливалентного катиона. Дополнительно возможно осуществление форсированного отбора жидкости. Техническим результатом является повышение эффективности разработки неоднородного пласта. 1 з.п.ф-лы, 6 фиг., 7 табл.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к разработке нефтяных месторождений, и может быть использовано для увеличения нефтеотдачи и снижения обводненности продукции скважин, эксплуатирующих проницаемостно неоднородный пласт, имеющий в своем разрезе суперколлекторы или трещины.

Известны различные составы и технологии обработки пласта вязкоупругими композициями на основе анионных полимеров и солей поливалентных металлов /1, 2/; полимердисперсными системами, содержащими, например, полиакриламид (ПАА) и бентонитовую глину /3/ или биополимер с крахмалом /4/.

Их недостатком является низкая эффективность снижения проницаемости трещин и суперколлекторов.

Известен способ обработки неоднородного пласта составом из смеси водного раствора анионного полимера и соли поливалентного катиона, дополнительно содержащим дисперсию гель-частиц, набухающих в 100-5000 раз, но не растворимых в воде /5 - прототип/.

Недостатком известного способа является низкая селективность воздействия на неоднородный пласт, имеющий в своем разрезе суперколлекторы или трещины, и невозможность форсированного отбора жидкости из добывающих скважин после обработки нагнетательных скважин.

Низкая селективность известного способа обусловлена тем, что все компоненты состава закачиваются в пласт одновременно; таким образом, дисперсия набухших гель-частиц в сшитом поливалентным катионом анионном полимере, попадая в средне- и низкопроницаемые интервалы пласта, приводит к практически полному затуханию фильтрации, что делает невозможной закачку больших объемов состава (1500-3000 м3) и исключает возможность эффективного применения последующего форсированного отбора жидкости из-за уплотнения при фильтрации гель-частиц в среде сшитого полимерного состава.

Решаемая предлагаемым изобретением задача и ожидаемый технический результат заключаются в повышении эффективности способа разработки неоднородного пласта, содержащего в своем разрезе суперколлекторы или трещины, за счет повышения селективности воздействия со снижением проницаемости суперколлекторов и трещин при сохранении проницаемости средне- и низкопроницаемых интервалов пласта. Соответственно, обеспечивается возможность форсированного отбора жидкости из добывающих скважин после обработки нагнетательных скважин.

Поставленная задача решается тем, что в способе разработки неоднородного нефтяного пласта, включающем закачку в пласт водного раствора полимера и соли поливалентного катиона с применением дисперсии гель-частиц, дисперсию гель-частиц в водном растворе полимера закачивают в виде первой оторочки, а в виде второй оторочки закачивают водный раствор полимера и соли поливалентного катиона.

Дополнительно возможно осуществление форсированного отбора жидкости.

Способ осуществляется следующей последовательностью операций.

1. Закачка оторочки дисперсии гель-частиц в водном растворе полимера.

2. Закачка оторочки водного раствора полимера и соли поливалентного катиона.

Дополнительно возможно осуществление форсированного отбора жидкости.

Применение в качестве первой оторочки дисперсии гель-частиц не в воде, а в водном растворе линейного полимера, обеспечивает синергетический эффект реологических свойств (эффективной вязкости и модуля упругости) дисперсии гель-частиц в водном растворе полимера относительно ее составляющих - водной дисперсии гель-частиц и водного раствора полимера. Применение в качестве второй оторочки водного раствора полимера и соли поливалентного катиона позволяет достичь необходимых реологических свойств, не уступающих прототипу.

Эффективность заявляемого способа определялась с применением следующих промышленно выпускаемых реагентов.

Для приготовления дисперсии полученных химическим путем гель-частиц использован анионный полимер акриламида водопоглощающий, серия АК-639, марка В-415, производства ООО "Гель-сервис" (г.Саратов), ТУ 6-02-00209912-592003, представляющий собой порошок белого или близкого к белому цвета, показатели качества приведены в таблице 1.

Таблица 1
ПоказательПо ТУФактически
Массовая доля нелетучих веществ, %, не менее9090,2
Массовая доля остаточного акриламида, %, не более0,20,09
Равновесное поглощение в дистиллированной воде, г/г, не менее600690
Массовая доля растворимой части, %, не более153,9

Также для приготовления дисперсии полученных химическим путем гель-частиц использован продукт FS-305 по техническому паспорту ООО "СНФ С.А." (г.Москва), представляющий собой порошок белого цвета с абсорбцией дистиллированной воды 400 г/г.

Для приготовления раствора полимера использован анионный полимер FP-107 - сополимер акриламида и акрилата натрия, производства ООО "СНФ Балтреагент" (г.Никольское Ленинградской области), представляющий собой белый порошок, который, в соответствии с Техническим паспортом, характеризуется примерной вязкостью по Брукфилду, сП:

при концентрации 5,0 г/л - 1500;

при концентрации 2,5 г/л - 600;

при концентрации 1,0 г/л - 140.

Также для приготовления раствора полимера использован анионный полимер акриламида, серия АК-642, марка АП-9405 производства ООО "Гель-сервис" (г.Саратов), ТУ 6-02-00209912-65-99, представляющий собой порошок белого или близкого к белому цвета с предельным числом вязкости полимера в 10%-ном растворе NaCl при 25°С 4,4 дл/г.

Соль поливалентного катиона АХ - ацетат хрома (III) технический, производства АО "ХИМЕКО-ГАНГ" (г.Москва), ТУ 0254-031-17197708-96, показатели качества приведены в таблице 2.

Таблица 2
ПоказательПо ТУ водный растворПо ТУ порошокФактически
Внешний видТемная вязкая жидкостьКристаллы зеленого цветасоответствует
Массовая доля хрома (III), %, не менее11,3520,011,54
Массовая доля не растворимых в воде веществ, %, не более0,501,000,044

Бентонитовая глина (бентонит, для воспроизведения аналога) производства ОАО "Альметьевский завод глинопорошка" г.Альметьевск, Республика Татарстан, по ТУ 39-0147001-105-93.

Использовалась модель пластовой воды с минерализацией 15 г/л и 20 г/л (20% CaCl2 и 80% NaCl) в дистиллированной воде.

Эффективность заявляемого способа в сравнении с прототипом и аналогами определялась с использованием объемной и щелевой моделей пласта.

Методика тестирования с использованием простейшей объемной модели.

Простейшая объемная модель неоднородного пласта (фиг.1) состоит из двух кернодержателей с пористыми средами различной проницаемости, имеющими общий ввод и раздельный отбор флюидов.

На фиг.1:

1 - Датчик постоянного расхода (ДПР).

2 - Емкость для масла и воды.

3 - Обжим.

4 - Емкость для закачиваемого флюида.

5 - Поршневая емкость.

6, 7 - Кернодержатели (КД).

8 - Фильтры.

9 - Мерник "вода" (MB); мерник "нефть" (МН).

10 - Азот.

11 - Сборная колонка.

12 - Блок питания (БП).

13 - Дифференциальный манометр (ДФМ).

14 - Аналого-цифровой преобразователь (АЦП).

15 - Компьютер.

Модель гранулярного суперколлектора представляла собой пористую среду, полученную набивкой пропантом диаметром 0,540-0,994 (в среднем 0,766) мм, и имела проницаемость по воде от 3743 мД до 3263 мД.

Низкопроницаемая пористая среда была представлена полиминеральным песчаником пласта БС10 Мамонтовского месторождения с проницаемостью от 310 до 336 мД.

Эффективность способа определялась по степени снижения проницаемости высоко- и низкопроницаемых пористых сред, после фильтрации через объемную модель 0,3 объемов пор тампонирующих составов.

Результаты экспериментов по определению эффективности тампонирования гранулярных суперколлекторов представлены в таблице 3. Видно, что заявляемый способ значительно превосходит прототип по сохранению проницаемости средне- и низкопроницаемых интервалов. Заявляемый способ при этом достаточно эффективно снижает проницаемость гранулярного суперколлектора; причем проницаемость суперколлектора становится меньше проницаемости низкопроницаемой пористой среды; а проницаемость последней практически не меняется: кратность снижения всего в 1,1-1,3 раза (опыты 5-6 в таблице 3).

Дополнительным преимуществом заявляемого способа является сохранение проницаемости средне- и низкопроницаемых интервалов в условиях форсированного отбора жидкости (в таблице 3 - увеличение скорости фильтрации). Применение способа-прототипа в условиях увеличения скорости фильтрации приводит к полному блокированию средне- и низкопроницаемых интервалов (опыт 2 в таблице 3) за счет уплотнения гель-частиц в сшитом полимерном составе и торцевой забивки пористых сред.

Таблица 3
Определение эффективности тампонирования гранулярного суперколлектора на объемной модели
№ опытаТампонирующий состав, %мас.Проницаемость пористых сред, мД, до воздействияПроницаемость пористых сред, мД, после воздействияКратность снижения проницаемостиСкорость фильтрации, м/год
1 ПрототипГель-частицы АК-639 - 0,1335012279300
 Анионный полимер FP-107 - 0,25    
 Соль поливалентного катиона AX - 0,0253260,112964 
Остальное - вода    
2 - Прототип с последующей форсировкой- //-374315246300
      
  3190,02159501285
3 Аналог /1/Анионный полимер FP-107 - 0,2534486225,5300
 Соль поливалентного катиона AX - 0,025    
 Остальное - вода3101192,6 
4 - Аналог /1/ с последующей форсировкой-//-32638433,9300
      
  3362871,21285
5 Предлагаемый способ1 оторочка:354719618,1300
 Гель-частицы АК-639 - 0,1    
 Анионный полимер FP-107 - 0,253342611,3 
 Остальное - вода    
 2 оторочка:    
 Анионный полимер FP-107 - 0,25    
 Соль поливалентного катиона AX - 0,025    
 Остальное - вода    
6 - Предлаг. способ с последующей форсировкой-//-3517

325
154

298
22,8

1,1
300

1285

Сравнение с аналогом (опыты 3-4 в таблице 3) показывает, что заявляемый способ, имея примерно равные с ним показатели по сохранению проницаемости средне- и низкопроницаемых интервалов, заметно эффективнее снижает проницаемость гранулярного суперколлектора.

Методика тестирования с использованием щелевой модели трещины.

При тестировании с использованием щелевой модели последняя представляла собой калиброванную щель прямоугольной формы, вырезанную из тампонажного цемента, с размерами:

Длина - 15 см,

Ширина- 1,5 см,

Толщина - 0, 005 см.

Щелевая модель изготовлялась из двух металлических полуколец с залитым цементным раствором; толщина щели задается металлической фольгой. Щелевая модель помещалась в кернодержатель со встроенным обжимом и подключалась к фильтрационной установке (фиг.2).

На фиг.2 обозначения аналогичны обозначениям на фиг.1 и, кроме того:

16 - металлические полукольца;

17 - цемент;

18 - щель;

19 - фольга.

Для определения эффективности тампонирования трещин через модель сначала фильтровали воду, затем один поровый объем тампонирующего состава, затем - снова воду, фиксируя при этом перепад давления по воде Рн (начальный) и Рк (конечный). Определяли фактор остаточного сопротивления R, при такой постановке опыта равный отношению перепадов давления по воде:

Rост.=Рк/Рн.

Результаты экспериментов по определению эффективности тампонирования трещин представлены в таблице 4. Видно, что заявляемый способ снижает проницаемость трещины не менее эффективно, чем прототип.

Таблица 4
Определение эффективности тампонирования трещин на щелевой модели
№ опытаТампонирующий состав, %мас.Фактор остаточного сопротивления Rост.
1 прототипГель-частицы АК-639 - 0,17755
 Анионный полимер FP-107 - 0,25 
 Соль поливалентного катиона AX - 0,025 
 Остальное - вода 
2 Аналог /1/Анионный полимер FP-107 - 0,214,3
 Соль поливалентного катиона AX - 0,02 
 Остальное - вода 
3 Аналог /3/Анионный полимер FP-107 - 0,055,13
 Бентонит - 0,5 
 Остальное - вода 
4 Аналог /4/Биополимер БП-92 - 10,015,3
 Крахмал - 2,0 
 Остальное - вода 
51 оторочка - диперсия гель-частиц в водном7239
 растворе полимера: 
 Гель-частиц АК-639 - 0,1 
 Анионный полимер FP-107 - 0,25 
 Остальное - вода 
 2 оторочка: 
 Анионный полимер FP-107 - 0,25 
 Соль поливалентного катиона AX - 0,025 
 Остальное - вода 
61 оторочка - диперсия гель-частиц в водном растворе полимера:8329
 Гель-частиц АК-639 - 0,5 
 Анионный полимер FP-107 - 0,25 
 Остальное - вода 
 2 оторочка: 
 Анионный полимер FP-107 - 0,25 
 Соль поливалентного катиона AX - 0,025 
 Остальное - вода 

Результаты реологического тестирования полимерных систем на основе FS-305 и FP-107 приведены на фиг.3-4 и в таблицах 5-6, а на основе АК-639 и АК-642 - на фиг.5 и в таблице 7.

На фиг.3 представлены зависимости модуля упругости G' от момента силы f как композиций FS-305 (10 г/л) и ПАА линейного строения марки FP-107 (2,5 г/л), так и их исходных составляющих.

На фиг.4 показан эффект улучшения эффективной вязкости (дисперсии FS-305 в минерализованной воде за счет добавки FP-107.

Добавка линейного полиакриламида позволяет примерно в два раза повысить модуль упругости G' и эффективную вязкость дисперсии (табл.5-6). Увеличение этих параметров неаддитивно, то есть G' или для заявляемой смесевой системы выше, чем сумма G' или сумма раствора FP-107 и дисперсии FS 305 по отдельности, что говорит о структурообразовании за счет флокулирующих свойств полиакриламида.

Таблица 5
Упругие свойства (исследование проводилось на реометре Carry-Med CSL2 производства компании ТА Instruments)
Композиция, в водеМинерализация, г/лТемпература измерения, °СМодуль упругости G' (Па) при моменте силы f 5 мН·м
1% FS-30520200,56
0,25% FP-10720200,08
1% FS-305+0,25% FP-10720201,06
Таблица 6
Вязкостные свойства (исследование проводилось на реометре Carry-Med CSL2 производства компании ТА Instruments)
Композиция, в водеМинерализация, г/лТемпература измерения, °СЭффективная вязкость ((Па·c) при скорости сдвига , с-1
   0,31,614,5
1% FS-30520200,510,090,01
0,25% FP-10720200,110,070,04
1% FS-305+0,25% FP-10720201,030,340,1

На сравнительной фиг.5 представлены кривые эффективной вязкости как композиций АК-639 с ПАА линейного строения АК-642, так и их исходных составляющих. Как видим, увеличение эффективной вязкости композиции во всем диапазоне измерения неаддитивно, то есть значение ее эффективной вязкости выше, чем сумма эффективных вязкостей исходных растворов АК-642 и дисперсии АК-639.

В таблице 7 представлены показатели эффективной вязкости композиций на основе АК-639 и АК-642.

Таблица 7
Значения эффективной вязкости (исследование проводилось на реометре RheoStress-1 "Haake", Германия)
Композиция, в водеМинерализация, г/лТемпература измерения, °СЭффективная вязкость ((Па·с) при скорости сдвига , с-1
   0,351,9115,71
0,5% АК-639+1,5% АК-64215200,190,170,13
1,5% АК-64215200,120,10,13
0,5% АК-63915200,0020,00050,0002
1% АК-639+1,5% АК-64215200,390,350,26
1,5% АК-64215200,120,10,08
1% АК-63915200,030,020,009
0,5% АК-639+1,8% АК-64215200,400,370,27
1,8% АК-64215200,150,140,12
0,5% АК-63915200,0020,00050,0002
1% АК-639+1,8% АК-64215201,31,10,67
1,8% АК-64215200,150,140,12
1% АК-63915200,030,0170,009

Таким образом, и для водной дисперсии гель-частиц АК-639 в "носителях" - растворах полимеров линейного строения АК-642 показан синергетический эффект улучшения эффективной вязкости по сравнению с дисперсией АК-639 и раствором АК-642 в минерализованной воде (таблица 7).

Сопоставление реологических свойств водополимерной системы способа-прототипа и второй оторочки заявляемого способа наглядно иллюстрирует фиг.6, где представлены зависимости от скорости сдвига эффективной вязкости водополимерных систем:

- полимера АК-642, сшитого ацетатом хрома АХ (вторая оторочка по заявляемому способу);

- смеси сшитого ацетатом хрома АХ полимера АК-642 с гель-частицами АК-639 (прототип).

Видно, что кривые эффективной вязкости двух указанных водополимерных систем практически совпадают, т.е. способ-прототип по эффективной вязкости равноценен применению второй оторочки по заявляемому способу.

Таким образом, результаты сравнительных фильтрационных и реологических тестов позволяют сделать следующие выводы.

1. Заявляемый способ значительно превосходит прототип по селективности воздействия на проницаемостно неоднородный пласт, содержащий пропластки суперколлекторов или трещины; при этом эффективность снижения проницаемости суперколлекторов и трещин по заявляемому способу и по прототипу практически одинакова, а сохранение проницаемости средне- и низкопроницаемых интервалов по заявляемому способу значительно превышает прототип.

2. Реологические свойства первой оторочки по заявляемому способу обеспечивают надежную изоляцию трещин и суперколлекторов за счет обнаруженного синергетического эффекта.

3. Реологические свойства второй оторочки по заявляемому способу не уступают способу-прототипу.

4. За счет последовательной закачки первой и второй оторочек удается значительно - на порядок - увеличить объемы закачки полимерной системы и одновременно форсировать добычу жидкости из добывающих скважин, что значительно повышает технологический эффект.

Эффективность предлагаемого способа подтверждена в промысловых условиях.

Пример 1. В четыре выбранные по карте текущих отборов нагнетательные скважины пласта АС4 месторождения "А" закачано по 200 м3 оторочки дисперсии гель-частиц в водном растворе полимера (ПАА), в качестве второй оторочки был закачан водный раствор полимера (ПАА) со сшивателем в объеме 6000 м3 в каждую скважину.

Всего в четыре нагнетательные скважины закачано 26291 м3 рабочего раствора ПАА с концентрацией в растворе 0.1% мас. Расход товарных реагентов составил 38,099 т ПАА марки Sedipur и 1,8 т суперабсорбента FS-305 для приготовления дисперсии гель-частиц.

Анализировалась динамика показателей работы скважин участка до и после воздействия по заявляемой технологии.

Анализ показал, что после воздействия обводненность снизилась с 94 до 89%, увеличилась добыча нефти. Расчет технологического эффекта по интегральной характеристике вытеснения (Камбаров; vн=4.1072E+6-1.0878E+13/Vж) показал, что дополнительно добыто 23,2 тыс. т нефти. Продолжительность эффекта составила 19 месяцев.

Пример 2. Комплексное воздействие по заявляемому способу осуществлено на участке пласта БС6 месторождения "Б". В 13 нагнетательных скважин закачали по 100 м3 первой оторочки - дисперсии гель-частиц в растворе ПАА, затем по 2400 м3 второй оторочки - раствора ПАА со сшивателем. Применялся полиакриламид марки Sedipur, в качестве сшивателя использовали ацетат хрома. Для приготовления дисперсии гель-частиц применяли ограниченно растворимый в воде полимер FS-305 с высоким коэффициентом набухания, с концентрацией 0,2-0,5% мас. Одновременно на 20 добывающих скважинах проводились мероприятия по форсированному отбору жидкости. В результате комплексного воздействия стабилизировалась обводненность, дополнительно добыто 133,3 тыс. т нефти. Продолжительность эффекта составила 32 месяца.

Источники информации

1. А.с. СССР №985255, Е 21 В 33/138, опубл.30.12.1982.

2. Патент №2039225, Е 21 В 43/22, Е 21 В 33/138, опубл.09.07.1995.

3. А.с. СССР №1710708, Е 21 В 43/22, Е 21 В 33/138, опубл.07.02.1992.

4. Патент РФ №2223396, Е 21 В 43/22, опубл.10.02.2004.

5. Патент РФ №2167281, Е 21 В 43/22, опубл.20.05.2001.


Формула изобретения

1. Способ разработки неоднородного нефтяного пласта, включающий закачку в пласт водного раствора полимера и соли поливалентного катиона с применением дисперсии гель-частиц, отличающийся тем, что дисперсию гель-частиц в водном растворе полимера закачивают в виде первой оторочки, а в виде второй оторочки закачивают водный раствор полимера и соли поливалентного катиона.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что дополнительно осуществляют форсированный отбор жидкости.

РИСУНКИ