способ разработки обводненной нефтяной залежи, неоднородной по геологическому строению

Формула изобретения

1. Способ разработки обводненной нефтяной залежи, неоднородной по геологическому строению, включающий закачку в пласт через нагнетательные скважины водного раствора силиката щелочного металла и добычу нефти через добывающие скважины, отличающийся тем, что в пласт дополнительно производят совместную закачку водных растворов сульфата аммония и хлорида кальция, при взаимодействии которых в пласте образуются осадок сульфата кальция и в растворенном виде хлорид аммония, затем в пласт закачивают водный раствор силиката щелочного металла, образующий с хлоридом аммония объемный осадок окиси кремния.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в пласт дополнительно закачивают гелеобразующий раствор на основе водных растворов силиката щелочного металла и сульфата аммония.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к способам повышения нефтеотдачи пластов и снижению обводненности добывающей скважины.

Известен способ разработки обводненной нефтяной залежи, суть которого заключается в циклической закачке водных растворов хлорида кальция и кальцинированной соды [1].

Недостатком данного способа является его недостаточная эффективность, так как при взаимодействии закачиваемых растворов получается осадок в виде мелкодисперсной взвеси карбоната кальция, легко вымываемой из промытых и трещиноватых зон пласта, и эффект может быть получен при использовании высококонцентрированных растворов (19-21 мас.%).

Наиболее близким решением, взятым за прототип, является способ разработки обводненной нефтяной залежи, неоднородной по геологическому строению, заключающийся в последовательной закачке в пласт водного раствора хлорида аммония и водного раствора силиката щелочных металлов [2].

Недостатком известного способа является низкая эффективность при изоляции неоднородных по проницаемости пластов, высокопроницаемых и трещиноватых зон пласта.

Задачей изобретения является повышение нефтеотдачи пластов и снижение обводненности добываемой нефти за счет дополнительной изоляции неоднородных и высокопроницаемых пластов при одновременном сокращении расхода реагентов.

Поставленная задача решается тем, что в способе разработки обводненной нефтяной залежи, неоднородной по геологическому строению, включающем закачку в пласт через нагнетательные скважины водного раствора силиката щелочного металла и добычу нефти через добывающие скважины, согласно изобретению дополнительно производят одновременную закачку в пласт водных растворов сульфата аммония и хлорида кальция, при взаимодействии которых в пласте образуются осадок сульфата кальция и в растворенном виде хлорид аммония, затем в пласт закачивают водный раствор силиката щелочного металла, образующий с хлоридом аммония объемный осадок окиси кремния.

С целью увеличения эффективности экрана, созданного для перераспределения пластовых флюидов, в пласт дополнительно закачивают гелеобразующий раствор на основе водных растворов силиката щелочного металла и сульфата аммония.

Сущность изобретения заключается в том, что раствор сульфата аммония и раствор хлорида кальция закачивают в скважину одновременно. В процессе закачки растворы перемешиваются и реагируют между собой, образуя сульфат кальция и хлорид аммония. Сульфат кальция, выпадающий в осадок в виде мелкой дисперсии, прокачивается дальше в пласт и перекрывает часть объема поровых каналов. Остальная часть порового канала заполнена раствором хлорида аммония, находящимся в пласте в растворенном виде, который можно использовать для получения осадка окиси кремния при последующей закачке водного раствора силиката щелочного металла, например силиката натрия. При этом создается изолирующий экран, предотвращающий вымывание мелкодисперсного осадка сернокислого кальция (гипса), что позволяет более полно закрыть трещины и проницаемые зоны и увеличить фильтрационное сопротивление.

Химические процессы получения осадков в две стадии представлены ниже.

1. Стадия получения осадка в виде гипса



2. Получение осадка окиси кремния



Для изоляции наиболее проницаемых зон и зон поглощения предусмотрена закачка гелеобразующего раствора на основе силиката щелочного металла и сульфата аммония, при этом их водные растворы имеют следующие концентрации:

3-20% Na₂SiO₃, 0,5-2,5% (NH₄)₂SO₄. Схематично реакцию получения геля можно представить следующим образом:

nNa₂SiO₃+m(NH₄)₂SO₄+H₂O-->-[SiO₂]_n-+NH₄OH+NaOH+Na₂SO₄.

Гелеобразующий раствор имеет низкую вязкость (5-10 мПас), легко прокачивается в пласт. В пласте при повышенной температуре происходит образование сшитого вязкоупругого геля, который включает в свой объем и закрепляет ранее полученные осадки. В результате получается экран, надежно изолирующий промытые зоны и перетоки.

Как видно из уравнений реакции, после взаимодействия реагентов в пласте остается флюид, имеющий сильнощелочную среду, так как он содержит гидроокись аммония NH₄OH и гидроокись натрия NaOH. Далее при закачке вытесняющего агента происходит процесс, аналогичный щелочному заводнению. Щелочной раствор улучшает смачиваемость нефтенасыщенных пропластков, способствует отмыванию нефти и, в конечном итоге, увеличению нефтеотдачи пластов.

Для определения в лабораторных условиях количества осадка, полученного при взаимодействии сульфата аммония, хлорида кальция и силиката щелочного металла, были проведены следующие исследования. Готовили растворы с различной концентрацией вышеуказанных веществ. Чтобы исключить влияние седиментационного фактора при различной плотности дисперсионной среды, растворы центрифугировали в градуированных пробирках, затем определяли объем образовавшегося осадка и рН фильтрата. Фильтраты отбирали для исследования их отмывающей способности. Отмывающую способность определяли тоже методом центрифугирования. Брали по 5 г нефтенасыщенного керна в градуированные центрифужные пробирки, заливали фильтратами и помещали в центрифугу. Определение проводилось по стандартной методике.

Результаты лабораторных исследований для осуществления предлагаемого способа представлены в таблице, из которой видно, что последовательность получения осадка и его количество обеспечат более эффективную изоляцию высокопроницаемых зон по сравнению с прототипом.

Из таблицы видно, что отмыв нефти фильтратом по предлагаемому способу выше, чем по прототипу.

Гелеобразующий раствор на основе силиката щелочного металла и сульфата аммония для упрочнения изолирующего экрана имеет следующие технологические параметры: время гелеобразования при температуре 20^oС 5-72 час, при температуре 70^oС 0,5-10 час, вязкость рабочего раствора 5-12 мПас, прочность на СНС 450-850 Па, термостабильность > 10 мес.

Технология закачки осадкообразующих составов: раствор сульфата аммония и раствор хлорида кальция одновременно, через гидроактиватор закачивают в скважину, далее в пласт закачивают раствор силиката натрия.

Оптимальный расчет закачки указанных растворов определяется по общепринятым методикам, учитывающим физико-химические и геологические особенности пласта, и может составлять от нескольких десятков до нескольких сот кубометров.

Растворы могут быть закачены в один или несколько циклов, каждый из которых включает закачку всех трех растворов и, при необходимости, закрепляющую оторочку гелеобразующего раствора.

Технология закачки гелеобразующего раствора: рабочие растворы силиката натрия и сульфата аммония закачиваются двумя параллельными потоками через штатный тройник или гидроактиватор и выдерживаются в пласте для гелеобразования.

Заявляемый способ обеспечивает надежную изоляцию пластов, имеющих неоднородный коллектор, промытые зоны с высокой проницаемостью и трещиноватостью. Способ может быть реализован в широком интервале температур от 20 до 100^oС.

Источники информации

1. РФ Патент 2039224, МПК Е 21 В 43/22, 33/138, 1995 г.

2. РФ Патент 2096602, МПК Е 21 В 43/22, 1997 г. - ПРОТОТИП.