способ изоляции неоднородного нефтяного пласта

Формула изобретения

Способ изоляции неоднородного нефтяного пласта путем закачки в него нефтяной дисперсии высокомолекулярных нефтяных компонентов, отличающийся тем, что в качестве источника высокомолекулярных нефтяных компонентов используют нефтяные шламы-отходы в системе сбора, транспорта и подготовки нефти.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к изоляции высокопроницаемых заводненных пропластков в пласте для увеличения охвата его заводнением, к изоляции притока пластовых вод в добывающую скважину.

Известны способы обработки неоднородного нефтяного пласта путем закачки в него водного раствора полимера, например полиакриламида. При этом его закачивают либо в нагнетательную скважину с целью уменьшения неоднородности пласта и увеличения охвата его заводнением (1), либо в добывающую скважину с целью изоляции притока пластовых вод к скважине (2). Способ основан на свойстве полимера повышать вязкость даже при малых концентрациях его в воде.

Недостатками указанных способов является деструкция полиакриламида при контакте с минерализованными водами, а также дефицитность и высокая его стоимость.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ обработки неоднородного нефтяного пласта путем закачки в него нефтяной дисперсии парафина в призабойную зону добывающей скважины (2) или в пласт через нагнетательную скважину (3).

Парафин является высокомолекулярным нефтяным компонентом и при температуре ниже 60^oС находится в нефти в виде мелких частичек разной степени дисперсности. При попадании такой дисперсии в трещины происходит их закупорка и, соответственно, увеличение охвата пласта заводнением, что приводит к повышению нефтеотдачи, а также изоляция водопроводящих каналов, что снижает обводненность добываемой продукции.

Недостатком известного способа является его недостаточная эффективность, а также его высокая стоимость вследствие использования товарного парафина.

Целью предлагаемого способа является повышение его эффективности и снижение стоимости за счет использования нефтяных отходов.

Поставленная цель достигается тем, что в способе обработки неоднородного нефтяного пласта путем закачки в него нефтяной дисперсии высокомолекулярных нефтяных компонентов, в качестве источника высокомолекулярных нефтяных компонентов используют нефтяные шламы-отходы в системе сбора, транспорта и подготовки нефти.

Сопоставительный анализ заявляемого решения с прототипом показывает, что заявляемый способ соответствует критерию изобретения "новизна".

Сравнение заявляемого решения не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области техники не позволило выявить в них признаки, отличающие заявляемое решение от прототипа, что является основанием для вывода о соответствии критерию "существенные отличия".

Нефтяные шламы отход в системе сбора, транспорта и подготовки нефти - представляют собой полутвердые или твердые отложения следующего состава (%):

парафин 26-45

асфальтены и смолы 15-30

связанная нефть 40-60

механические примеси (глина, песок, продукты коррозии и т.д.) до 60

вода 10-30

Как видно, большую долю в нефтяных шламах составляют высокомолекулярные нефтяные компоненты парафин, смолы и асфальтены.

Предлагаемый способ основан на способности смол и асфальтенов структурировать нефть, гидрофобизовать поверхность породы и делать ее несмачиваемой водой, а парафинов при температуре ниже температуры плавления образовывать с нефтью вязкую гетерогенную систему. Кроме того, предлагаемый способ использует наличие в шламах механических примесей, которые, как и парафин, образуют с нефтью загущенную гетерогенную систему. Таким образом в нефтяных шламах нескольких видов высокомолекулярных нефтяных компонентов усиливает изолирующий эффект при его использовании.

Такая нефтяная дисперсия способна надежно изолировать высокопроницаемые обводненные каналы. В зависимости от конкретного использования нефтяной дисперсии высокомолекулярных нефтяных компонентов могут быть решены следующие задачи: увеличение охвата пласта заводнением, изоляция притока пластовых вод в добывающую скважину при сравнительно низкой стоимости используемого реагента.

При этом решается также и экологическая задача без малейшего риска для окружающей среды утилизируются отходы нефтепродуктов, обычно складируемые в земляных отвалах. Они пожароопасны, являются источником загрязнения окружающей среды вследствие испарения углеводородов нефти и проникновения в грунтовые воды. Кроме того, нефтяные шламы обладают повышенной радиоактивностью.

В промысловых условиях способ осуществляют следующим образом.

Из разных мест земляного отвала, где хранится нефтяной шлам, отбирают его пробы, усредняют их и делают анализ на содержание асфальтенов, смол, парафинов и мехпримесей; замеряют вязкость.

Есть нефтяной шлам представляет собой густую, почти твердую массу (каковым он обычно и становится при хранении на открытом воздухе), то в качестве разбавителя шлама используют нефть, подбирая опытным путем соотношение между шламом и нефтью. При этом исходят из условия, чтобы вязкость закачиваемой смеси не превышала 100-200 МПа/с, что в свою очередь определяется в основном содержанием парафина в нефтяной дисперсии. Как показали лабораторные исследования, при содержании парафина 15% дисперсия застывает уже при комнатной температуре.

После подбора соотношения для разбавления из отвала экскаватором отбирают нефтяной шлам и загружают его в емкость отстойники, куда подают также расчетное количество нефти и перемешивают. При необходимости (например, в зимнее время) осуществляют подогрев емкости отстойника до температуры 60-70^oС. После отстоя в течение 1-2 ч для оседания крупных механических примесей отстоявшуюся смесь с помощью плавающего приема сливают из емкости и закачивают в пласт. При этом, в зависимости от решаемой задачи, продолжают осуществление способа по одному из следующих вариантов:

1. Для увеличения охвата пласта воздействием нефтяную дисперсию закачивают в нагнетательную скважину, а следом воду или нефтевытесняющий агент и воду при своем движении по пласту нефтяная дисперсия изолирует высокообводненные каналы, нефтевытесняющий агент и вода устремляются в еще не охваченные воздействием участки нефтяного пласта.

2. При интенсивном поступлении пластовых вод в добывающую скважину производят закачку в нее нефтяной дисперсии, что ведет к изоляции водопроводящих каналов и прекращению поступления воды в добывающую скважину.

Пример конкретного исполнения способа.

В качестве образцов нефтяного шлама были использованы шлам из резервуара N 23 Миннибаевского товарного парка (образец N 1) и шлам из резервуара N 13 Тихоновского товарного парка (образец N 2) Республики Татарстан. В качестве разбавителя густого нефтяного шлама нефть девонскогоо горизонта Ромашкинского месторождения вязкостью 14,9 сСт.

В лабораторных условиях подобрали соотношение разбавления нефтяного шлама нефтью.

В табл.1 представлены результаты анализа шламов на содержание парафинов, смол, асфальтенов, механических частиц и воды.

Как видно из табл.1, образцы шламов примерно на 50% состоят из твердой фазы (парафина и мехпримесей); в образце N 1 преобладают парафины, в образце N 2 мехпримеси.

Был также приведен седиментационный анализ с целью определения размеров частиц твердой фазы.

Результаты представлены в табл.2.

Из табл.2 видно, что твердые фазы в образцах нефтяных шламов по фракционному составу различаются незначительно; в обоих образцах наибольшую долю занимают частицы с радиусом до 15-20 мкм (70 и 78%).

Наличие частиц такого размера в дисперсии не мешает закачке ее в пласт. Более крупные частицы, как показали лабораторные исследования, оседают в разбавленном нефтью шламе за 1-2 ч. В табл.3 приведены значения вязкостей при комнатной температуре разбавленного, нефтью шлама после 2-х часового отстоя.

Как следует из данных табл.3, образец N 1 с исходным содержанием парафина 36,0% при разбавлении нефтью в соотношении 1:1 образует застывшую при комнатной температуре смесь, что согласуется с высоким содержанием парафина в этой смеси (18%). Следовательно, этот образец следует разбавить нефтью в соотношении 1:2; вязкость при этом составит 136,4 сСт. Большее разбавление нежелательно, т.к. при неоправданных затратах нефти это снижает реологические свойства смеси.

Образец N 2 с исходным содержанием парафина ниже 15% (9,6%) тем не менее представляет собой густую неподвижную массу вследствие высокого содержания в нем мехпримесей (42,6% ), смол и асфальтенов (17,2 и 8,2% соответственно). Поэтому в данном случае разбавление нефтью требуется и, как показывают испытания, достаточно разбавления 1:1 (вязкость при этом составляет 165,6 сСт).

Изолирующие свойства нефтяных шламов в сравнении с прототипом исследовали на моделях нефтяного пласта, представленных терригенными и карбонатными кернами диаметром 3 см, длиной 4 см, с объемом пор 5 см³ и начальной проницаемостью 150-460 мд.

Испытания проводили в следующей последовательности: Сухой керн насыщали пресной водой, после чего прокачивали через него изолирующий состав в количестве 3 поровых объемов. Через 20 ч покоя через керн вновь прокачивали пресную воду, фиксируя по манометру давление прорыва. Результаты опытов представлены в табл.4.

Как видно из приведенных данных, использование в качестве изолирующего агента нефтяного шлама не только не ухудшает, но и несколько улучшает при одинаковом содержании парафина изолирующие свойства. Так, в опыте N 1 давление прорыва составляет 10,8 МПа/м при содержании парафина в смеси 5% а в опыте N 3 при содержании парафина 4,8% давление прорыва составляет 20,0 МПа/м, что объясняется дополнительным эффектом от мехпримесей, смол и асфальтенов.

Таким образом, осуществление предлагаемого способа позволяет при более высокой эффективности снизить стоимость изоляционных работ, т.к. при этом используется не целевой продукт, а отходы нефтедобывающей промышленности. Кроме того, закачивая эти токсичные отходы в пласт, устраняется высокая опасность загрязнения окружающей среды.