способ извлечения нефти из неоднородного нефтяного пласта

Формула изобретения

Способ извлечения нефти из неоднородного нефтяного пласта, включающий закачку загущающего агента, отличающийся тем, что в качестве загущающего агента используют водную дисперсию осадков водоочистных станций, образующихся при очистке воды коагуляцией сульфатами алюминия или железа, причем закачку загущающего агента производят до тех пор, пока давление закачки превысит первоначальное на 30 - 50%.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к способам извлечения нефти из неоднородных нефтяных пластов.

Известен способ повышения нефтеотдачи пластов путем закачки в них водных растворов полиакриламида (ПАА) [1].

Недостаток данного способа состоит в том, что его применение эффективно только на ранней стадии разработки месторождения при первичном вытеснении нефти, а для регулирования фронта заводнения неоднородного по проницаемости пласти при наличии в нем зон поглощения на поздней стадии разработки способ является малоэффективным.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ разработки нефтяного месторождения [2], предусматривающий использование в качестве загущающего агента 0,05-ного водного раствора сернокислого алюминия. В пластовых условиях сернокислый алюминий разлагается с образованием высокодисперсной системы (хлопьев) практически нерастворимой в воде гидроокиси алюминия и коллоидов основных солей алюминия. Эта система обладает повышенной вязкостью (2 - 2,5 МПас), что ведет к увеличению коэффициента охвата.

Недостатком способа является недостаточно высокая эффективная вязкость образующейся дисперсии и, как следствие, малая эффективность нефтевытеснения из неоднородного нефтяного пласта.

Кроме того, известный способ предполагает использование целевого химического реагента - сернокислого алюминия, что связано с материальным затратами.

Целью предлагаемого способа является повышение эффективности нефтеизвлечения из неоднородных по проницаемости пластов и снижением материальных затрат.

Поставленная цель достигается описываемым способом, включающим закачку загущающего агента, новым в способе является то, что в качестве загущающего агента используют водную дисперсию осадков водоочистных станций (ВОС), причем закачку загущающего агента производят до тех пор, пока давление закачки превысит первоначальное на 30 - 50%.

Осадки ВОС образуются в больших количествах в процессе подготовки воды при очистке ее коагуляцией сульфатами алюминия или железа. В общем виде осадки водоочистных станций представляют собой сложную многокомпонентную пространственную систему, объединяющую в единое целое большой комплекс различных по происхождению, качеству и свойствами веществ. Основными компонентами осадка являются продукты гидролиза химических реагентов в сочетании с минеральными веществами (глинистыми частицами, мелким песком и др.) и органическими веществами (илом, фито- и зоопланктоном, различными микроорганизмами и бактериями и др.).

Высушенный до постоянной массы при температуре 105^oC сухой остаток содержит SiO₂, Al₂O₃, Fe₂O₃, CaO, Mg и органические вещества.

Количество SiO₂ составляет 1 - 10% массы сухого вещества.

Содержание железа и алюминия определяется в основном видом и количеством коагулянтов, используемых в процессе очистки воды. При использовании сернокислого алюминия общее количество алюминия в осадке в пересчете на Al₂O₃ достигает 40% и более от массы сухого вещества осадка, а количество железа в пересчете на Fe₂O₃ обычно не превышает 0,5 - 5%. Если же для очистки воды используют железосодержащие коагулянты, определяющим компонентом осадка является железо в гидроокисной форме.

Общее количество солей кальция и магния в осадках невелико и составляет обычно 0,2 - 5,0% CaO и 1-2% MgO.

Осадки ВОС имеют неньютоновскую вязкость (псевдопластичны): при малых скоростях сдвига вязкость равна 1000 - 5000 МПас, при высоких скоростях сдвига - 10 - 100 МПас.

Как показывает промысловая практика закачек загущающих агентов, при превышении давления закачки на 30 - 50% от первоначального при производстве закачки насосными агрегатами типа АН-700 происходит закупоривание и отключение зон поглощения.

В промысловых условиях способ осуществляют следующим образом.

Предварительно проводят подготовительные работы: выбирают участок на месторождении, выделяют объект закачки (нагнетательную скважину с приемистостью не менее 300 м³/сут) и определяют гидродинамически связанные с ней добывающие скважины; проводят комплекс стандартных гидродинамических и геофизических исследований на скважинах с целью определения текущего состояния скважин, профиль приемистости пластов, степени выработки продуктивных пластов.

Доставленную к нагнетательной скважине (например в автоцистерне) дисперсию осадков ВОС с помощью насосного агрегата АН-700 подают в нагнетательную скважину.

Технологический процесс закачки контролируют по давлению закачки, определяемому по манометру насосного агрегата. При превышении давления на 30 - 50% от первоначального прекращают закачку водной дисперсии осадка ВОС и возобновляют закачку воды в скважину.

Отбор пластовых флюидов производят через добывающую скважину.

Пример конкретного исполнения способа.

Оценка эффективности предлагаемого способа в сравнении с прототипом была проведена в лабораторных условиях на двухслойной линейной модели неоднородного по проницаемости пласта с изолированными пропластками. Модель представляла собой две одинаковые трубки с общим входом и раздельными выходами. При этом одна трубка содержала песок, проницаемость которого в 5-7 раз превышала проницаемость песка в другой трубке ("малопроницаемый" и "высокопроницаемый" пропласток).

После вакуумирования модель последовательно насыщали водой и нефтью, вытесняли нефть водой до обводненности 96 - 99%, затем закачивали оторочку загущающего агента и воду.

В качестве нефтевытесняющего параметра использовали коэффициент вытеснения после первичного вытеснения нефти водой (K¹, %) и после закачки оторочки загущающего агента (K^II, %). В качестве фильтрационного параметра - отношение коэффициентов подвижности мкм²/мПас) в "высокопроницаемом" и "низкопроницаемом" пропластке до (ОП^I) и после (ОП^II) вытеснения оторочкой загущающего агента.

В качестве нефти использовали девонскую нефть без добавки каких-либо растворителей вязкостью при температуре проведения опытов 6 - 11 мПас.

В качестве загущающего агента по прототипу использовали сернокислый алюминий - Al₂(SO₄)₃ х.ч., по предлагаемому способу - осадок с водоочистной станции г. Набережные Челны. Свойства осадка: pH 6,9; плотность 1,05 г/см³, сухой остаток - 9%, содержание алюминия (в пересчете на Al₂O₃) - 1,5%, содержание воды 89,5%.

Вязкость дисперсии осадка при скорости сдвига 0,1 сек^-1 составляет 27,87 мПас, при скорости сдвига 0,6 сек^-1 - 810 мПас.

Основные условия и усредненные результаты проведенных лабораторных опытов по доизвлечению нефти из заводненных слоисто-неоднородных пористых сред оторочками Al₂(SO₄)₃ - (прототип) и осадок ВОС (предлагаемый способ) представлены в таблице.

Как видно из данных таблицы, предлагаемый способ позволяет изменить соотношение подвижностей высоко- и низкопроницаемого пропластка после закачки загущающего агента с 8,7 до 1,5, т.е. практически выравнивает проницаемости разнопроницаемых пропластков, в то время как по прототипу отношения подвижностей после закачки реагента изменялись несущественно - с 8,1 до 7,8. Как следствие, увеличивается степень довытеснения нефти по предлагаемому способу на 12,4%, в то время как по прототипу лишь на 5,2%.

Таким образом, технико-экономические преимущества предлагаемого способа выражаются в увеличении степени вытеснения нефти из разнопроницаемых пластов при одновременной снижении себестоимости добытой нефти за счет использования отходов водоочистных станций. Одновременно решается экологическая проблема утилизации отходов.