Увеличение нефтеотдачи неоднородных пластов на поздней стадии разработки

       Водные  растворы эфиров целлюлозы обладают связывающей, эмульгирующей, смачивающей и адгезионной способностями и имеют вязкость от 4 до 300 мПа-с. В скважину эфиры целлюлозы закачиваются в виде дисперсии.

       В пласте под действием различных  факторов (температура, изменения рН, ионы металлов, содержащиеся как в  воде, на которой производится приготовление раствора, так и в пластовой) происходит загущение закачиваемой воды (растворов эфиров целлюлозы) вплоть до образования гидрогелей различной степени подвижности. Добавление в раствор сшивателя (ионов металлов) позволяет целенаправленно регулировать свойства раствора. Благодаря этому технология применима на любой стадии разработки.

       При применении эфиров целлюлозы без сшивателя на относительно ранней стадии заводнения происходит загущение закачиваемой воды без образования гидрогеля. На этой стадии из-за снижения подвижности закачиваемого агента происходит общее выравнивание фронта вытеснения нефти без языкообразного прорыва воды. В результате повышается степень охвата пласта заводнением.

       На  поздней стадии разработки при высокой  степени обводненности продуктивного  пласта под воздействием ионов металлов, содержащихся в пластовой воде, происходит образование гидрогеля. Подвижность геля снижается, особенно на участках, где закачивается пластовая (сточная) вода, и при приготовлении раствора эфиров целлюлозы на минерализованной воде. Для образования более стойких (неподвижных) гидрогелей могут применяться сшиватели.

       В результате образования малоподвижных  и неподвижных гелей происходит блокирование поступления воды в промытые зоны пласта и направление закачиваемой воды в зоны, слабо охваченные воздействием. Благодаря закачке довольно больших объемов растворов целлюлозы (2000 м³ и более) перераспределение фильтрационных потоков происходит не только в призабойной зоне скважины, но и на достаточно большом удалении от скважины.

       Закачка растворов эфиров целлюлозы произведена  на нескольких участках Ромашкинского месторождения, результаты добычи нефти из которых доказали высокую эффективность технологии. Дополнительная добыча нефти на 1 тонну реагента составила 408 т.

       Проведенные промысловые испытания растворов  эфиров целлюлозы показали высокую  эффективность их применения на поздней стадии разработки при высокой обводненности добываемой жидкости (до 95 %).

       Для более широкого применения эфиров целлюлозы  на месторождениях OA «Татнефть» создано совместное предприятие «Татольпетро» с французской компанией «Тотал». Выбрано несколько высокоэффективных реагентов, поставку которых обеспечивает французская фирма. Наилучшими вязкостными свойствами обладают оксиэтилцеллюлоза марки NATROSOL 250 HHR-P, этилоксиэтилцеллюлоза марки BERMOCOLL E-FQ, метилцеллюлоза марки BENECEL MP874. Вязкость растворов оксиэтилцеллюлозы увеличивается при повышении минерализации воды. Выявлено, что растворы этилоксиэтилцеллюлозы не обладают свойствами образовывать гели. Растворы метилцеллюлозы образуют гели при температуре 65— 70 °С. При добавлении минерализованной воды температура гелеобразования уменьшается до 32— 35 °С.

       По  результатам проведенных исследований к применению рекомендованы составы на основе оксиэтилцеллюлозы марок CELLOSIZE HEC-10, NATROSOL 250 HHR-P и метилцеллюлозы марок CULMINAL 3000 P, MS 400 PS, CULMINAL 7000 PF И COURGEL.

5.3.3.Применение волокнисто-дисперсной системы (ВДС).

       Технология  увеличения конечного коэффициента нефтеотдачи высокообводненных послойно-неоднородных пластов с применением волокнисто-дисперсной системы (ВДС) заключается в последовательно чередующейся закачке в пласт через нагнетательные скважины водных суспензий древесной муки и глины. Древесная мука (ДМ), поступающая в высокопроницаемые прослои неоднородного пласта, благодаря наличию на своей поверхности тончайших волокнистых ответвлений — фибрилл, за счет сил физического взаимодействия закрепляется на стенках пор. Более мелкие частицы глины, при нагнетании их вслед, задерживаются фибриллами древесной муки, в результате чего образуется стойкая к размыву структурированная волокнисто-дисперсная система и уменьшается сечение промытых каналов породы пласта. С течением времени древесная мука и глина предельно набухают, усиливая закупоривающий эффект.

       Древесная мука в отличие от других применяемых  реагентов или материалов в технологиях по увеличению нефтеотдачи пластов (полиакриламида, карбоксиметилцеллюлозы и др.) не подвергается деструкции, не обладает биоцидными свойствами, экологически чиста и ее производство основано на использовании ресурсообеспеченных материалов. Технология эффективна при любой минерализации и температуре пластовых вод, может применяться в пластах как порового, так и трещиновато-порового типа.

       Как показали исследования, применение ДМ с массовым содержанием свыше 1,5 % нецелесообразно из-за резкого увеличения вязкости системы и значительного ухудшения фильтруемое™. Вязкость водных суспензий 0,2— 0,5%-ной концентрации по массе составляет при температуре 20— 25 °С от 20 до 60 мПа-с. Проведенные эксперименты показали, что ВДС имеет высокие структурно-механические характеристики, а именно: адгезия к породе пласта составляет 0,3— 2,9 кПа, статическое напряжение сдвига — 0,2 — 2,3 Н/ м. Указанные характеристики обеспечивают стойкость системы в пластовых условиях в течение длительного времени.

       В технологии ВДС используются следующие материалы и химические продукты:

       1) в качестве волокнистого материала применяется древесная мука марок 120, 140, 160, 180, 200 (ГОСТ 16361— 87), которая до ее использования должна храниться в условиях, не допускающих увлажнения;

       2) глинопорошок по ОСТ 39-202 — 86 и ТУ 39-043 — 74, используемый при приготовлении буровых растворов. При отсутствии глинопорошка может быть использована карьерная глина, хорошо распускаемая в воде;

       3) для приготовления суспензии глины и волокнистого материала используется вода техническая (ГОСТ 24902 — 81) или промысловая сточная вода системы ППД (ОСТ 39-225 — 88).

       Для приготовления суспензии глинистого и волокнистого материала используются обычные технические средства, имеющиеся  в распоряжении нефтегазодобывающих предприятий: цементосмесители, насосные установки, автоцистерны, емкости для перемешивания и накопления технологических жидкостей объемом 10— 25 м³, струйный (эжекционный) насос. ВДС закачивается в нагнетательную скважину по схеме последовательно чередующейся циклической закачки.

       Технологические параметры процесса (концентрация и  объем оторочек рабочих агентов, их общий объем и количество циклов) выбираются по результатам промысловых испытаний в различных геолого-физических условиях более, чем на 300 опытных участках месторождений Западной Сибири и Татарстана.

       Давление  воды должно быть отрегулировано так, чтобы оно было не выше 0,5 МПа. Объемные скорости подачи воды определяются из показаний расходомера, а в случае его отсутствия контроль за скоростью закачки осуществляется по производительности насосного агрегата. Скорость дозирования древесной муки (ДМ) и глинопорошка (ГП) определяют исходя из концентрации и объемной скорости закачки суспензии.

       При использовании отдельного насоса дозирование ДМ и ГП осуществляется всасыванием за счет разрежения, создаваемого струей воды в диффузорной камере насоса. Допускается дозирование ДМ на вход эжекционного насоса смесителя вручную.

       Удельная  технологическая эффективность  применения ВДС на месторождениях Татарстана в среднем составляет 2856 т нефти на одну скважино-обработку.

5.3.4.Применение гелеобразующих составов на основе алюмосиликатов (нефелина) для увеличения нефтеотдачи пластов.

       В институте НИИНефтеотдача группой  сотрудников под руководством проф. Р.Н. Фахретдинова изучена возможность применения для составления гелеобразующих композиций нефелинового концентрата, называемого для краткости нефелином.

       Было  установлено, что минеральные кислоты и нефелин, представляющий собой алюмосиликат натрия и калия структуры Na(K)AlSiO₄, в определенных условиях формирует гелеобразующие композиции с различной вязкостью и временем гелеобразования. Гелеобразующая композиция - это прозрачный, слегка желтоватый раствор исходной вязкостью 1,6— ,5 мПа-с, который превращается в гелеобразную массу вязкостью до 20— 200 мПа-с. Время застывания геля составляло 5— 25 ч и более в зависимости от состава композиции.

       Основным  преимуществом нефелина является дешевизна, наличие достаточно больших ресурсов для крупномасштабного применения в сочетании с возможностью управления процессами гелеобразования в пористой среде.

       По  внешнему виду нефелин представляет собой серый порошок. В состав концентрата входят: Al₂O₃ — 28 %; SiO₂ — 42,8 %; Na₂O — 12,1 %; CaO — 2,3 % и K₂O — 7,5 %.

       Гелеобразующие композиции получают путем растворения при перемешивании нефелина в растворе соляной кислоты, приготовленной на пресной или минерализованной попутной пластовой воде.

       При перемешивании нефелина с соляной  кислотой происходит взаимодействие, описываемое уравнением

       (NaK)₂OAlO₃2SiO₂ + 8HC1 + nH₂O =

       = 2NaC1 + 2KC1 + 2A1C1₃2H2O + 2SiO₂-(n — 20)H₂O.

       При этом образуются гидрогели кремнезема и алюминия, а также хлориды K, Na, A1. В процессе участвуют соли Ca, Mg, присутствующие в нефелиновом концентрате и в воде.

       Процесс растворения нефелина в соляной  кислоте происходит в избытке кислоты с образованием монокремниевой кислоты и гидроксида алюминия, хлоридов натрия и калия. Процесс идет при комнатной температуре с выделением некоторого количества тепла.

       Последующее образование геля происходит путем агрегации с образованием в зоне областей трехмерных полимерных сеток. Такие области микрогеля продолжают увеличиваться, потребляя кремнезем из золя до тех пор, пока твердый микрогель не займет примерно половину всего объема. При этом вязкость становится очень большой и золь достигает «точки геля». Максимальная по времени устойчивость золей с наиболее продолжительным периодом гелеобразования наблюдается при рН = 1,5— 3.

       В результате лабораторных опытов показано, что при взаимодействии нефелина с HC1 можно получить гелевые составы с различной плотностью, динамической вязкостью и временем гелеобразования.

       Время гелеобразования зависит от ряда факторов, таких как:

       1) концентрация компонентов в гелеобразующей композиции;

       2) химический состав и общая минерализация воды, в которой растворяется соляная кислота;

       3) температура раствора композиции;

       4) тип коллектора и характеристика пористой среды;

       5) содержание остаточной нефти в породе.

       Результаты  исследований по изучению влияния различных факторов на время гелеобразования получены с использованием нефелинового концентрата, содержащего 3— 10 % (по массе) нефелина. Концентрация соляной кислоты в закачиваемой в пласт воде Красноярского месторождения изменялась в пределах от 6 до 9 % (по массе). Опыты проводились при температурах 20 и 45 °С.

       

       Рис. 5.3. Зависимость времени гелеобразования t от концентрации нефелина

       Лабораторные  опыты показали, что время гелеобразования  легко регулируется путем изменения состава и концентрации компонентов гелеобразующего раствора (рис. 5.3).

       Технологии  УНП на основе использования нефелина прошли широкие испытания на месторождениях Башкортостана и Оренбургской области.

5.3.5.Применение гелеобразующей композиции на основе силиката натрия.

       Одним из эффективных методов воздействия на обводненные неоднородные пласты, испытанным и внедренным в промысловых условиях, является процесс селективной изоляции водопроводящих каналов водоизолирующими составами на основе силиката натрия.

       В основе технологии применения силикатных составов лежит способность силиката натрия взаимодействовать с ионами поливалентных металлов или другими агентами с образованием водорастворимых осадков CaSiO₃, MgSiO₃, Mg(OH)₂, Ca(OH)₂ или гелеобразных систем.

       Перспективность использования гелеобразующих растворов (ГОР) на основе силиката натрия для проведения изоляционных работ обусловлена технологичностью приготовления раствора и закачки его в пласт, достаточно низкой стоимостью реагентов и их нетоксичностью, высокой прочностью образующегося геля и т.д. При взаимодействии силиката натрия с кислыми агентами образуется золь кремниевой кислоты, переходящая со временем в вязкоупругий гель, который служит водоизолирующим материалом в промытых высокопроницаемых зонах пласта. Изолирующая способность силикатного геля определяется его механическими и реологическими свойствами, зависящими от многих факторов.