способ разработки нефтяной залежи

Формула изобретения

Способ разработки нефтяной залежи, заключающийся в вытеснении нефти газожидкостной оторочкой, проталкиваемой по пласту водой, отличающийся тем, что газожидкостную оторочку создают путем последовательной закачки в пласт через нагнетательные скважины водного раствора карбоната натрия и водного раствора соляной кислоты в равных объемах, при этом концентрацию карбоната натрия и соляной кислоты определяют из условия полного насыщения создаваемой оторочки двуокисью углерода при пластовом давлении и температуре.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и предназначено для разработки нефтяного пласта заводнением.

Известен способ разработки нефтяной залежи, заключающийся в вытеснении нефти газожидкостной оторочкой карбонизированной воды, проталкиваемой по пласту водой.

Недостатком способа является то, что фронт концентрации CO₂ в воде значительно отстает от фронта вытеснения, что снижает охват залежи вытеснением и нефтеотдачу. Кроме того, реализация способа требует больших капитальных вложений, связанных с доставкой на месторождение больших объемов углекислого газа.

Таким образом, известный способ имеет низкую эффективность, связанную с низким охватом залежи вытеснением.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение нефтеотдачи за счет увеличения охвата залежи заводнением.

Необходимый технический результат достигается тем, что в способе разработки нефтяной залежи, заключающемся в вытеснении нефти газожидкостной оторочкой, проталкиваемой по пласту водой, газожидкостную оторочку создают путем последовательной закачки в пласт через нагнетательные скважины водного раствора карбоната натрия и водного раствора соляной кислоты в равных объемах, при этом концентрацию карбоната натрия и соляной кислоты определяют из условия полного насыщения создаваемой оторочки двуокисью углерода при пластовом давлении и температуре.

Таким образом, использование в предлагаемом способе водорастворимого карбоната натрия позволяет доставить первую порцию химреагента на заданную глубину. Смешение карбоната натрия с соляной кислотой на заданном расстоянии от линии нагнетания приводит к выделению двуокиси углерода и водорастворимого хлористого натрия непосредственно в пластовых условиях с образованием газожидкостной оторочки, которая в дальнейшем продвигается по пласту водой. Указанная газожидкостная оторочка, обладающая вязкоупругими неравновесными свойствами, при продвижении по пласту способствует увеличению нефтеотдачи за счет увеличения охвата залежи заводнением. Соблюдение условия полного насыщения двуокиси углерода в создаваемой оторочке обеспечивает однофазность и неравновесность получаемой оторочки, что значительно повышает эффективность предлагаемого способа, т.к. при перемещении двуокисью углерода имеет место двухфазность оторочки и, как следствие, опережающий прорыв газа к добывающим скважинам, а при недонасыщении двуокисью углерода свойства оторочки практически не отличаются от свойств воды.

В качестве реагирующих в пластовых условиях химических агентов в способе используют доступные и водорастворимые - карбонат натрия (например, кальцинированная сода) - Na₂CO₃ и соляную кислоту (HCl). Химическая реакция между ними приводит к образованию двуокиси углерода и хлористого натрия

Na₂CO₃ + 2HCl = CO₂ + H₂O + 2NaCl

Концентрация карбоната натрия в водном растворе и объем закачиваемой порции раствора выбирают исходя из количества выделяющегося в результате реакции диоксида углерода (из 1 т карбоната натрия можно получить 210 нм³ двуокиси углерода), растворимости углекислого газа в воде, содержащей хлористый натрий (в 1 т воды, содержащей 1-5 г/экв/л хлористого натрия, при давлении 2,53-30,4 МПа и температуре 12-100^oC растворяется 3,2-29 нм³ диоксида углерода необходимого объема газожидкостной оторочки, пластового давления и температуры. Концентрация соляной кислоты в водном растворе и объем закачиваемой порции раствора выбирают исходя из полной нейтрализации заданного объема карбоната натрия (для полной нейтрализации 1 т карбоната натрия необходимо 0,7 т соляной кислоты).

Способ проверен в лабораторных условиях. Опыты проводились на модели двухслойного пласта с проницаемостью слоев 0,5 и 2 мкм². Пористая среда состояла из кварцевого песка (90%) и монтмориллонитовой глины (10%), моделью нефти служило трансформаторное масло. Вытеснение нефти осуществлялось при перепаде давления 0,1 МПа, при объеме создаваемой газожидкостной оторочки 0,1 объема пор модели пласта. После обвязки экспериментальной установки, насыщения ее моделью нефти на вход модели последовательно закачивали порции 15% водного раствора карбоната натрия и 10% водного раствора соляной кислоты в равных объемах, при этом соблюдалось условие полного насыщения оторочки двуокисью углерода. Затем в модель непрерывно закачивалась вода. Эффективность прототипа и предлагаемого способа определялась по кривым зависимости коэффициента вытеснения от относительного порового объема прокатки вытесняющего агента, приведенного к пластовому давлению. Полученные результаты показаны в таблице, из которой видно, что применение предлагаемого способа позволяет существенно увеличить коэффициент нефтеотдачи по сравнению с прототипом, при этом прирост коэффициента вытеснения составил 16%.

Для реализации способа в промысловых условиях используют действующие на залежи системы заводнения (водопроводы, насосы и т.д.). Рабочие растворы готовят непосредственно перед закачкой. Необходимые концентрации и объемы закачиваемых порций реагентов устанавливаются исходя из необходимого объема оторочки, величины пластового давления и температуры. При необходимости для исключения смешения реагентов в стволе скважины между ними закачивается порция пресной воды в объеме скважины или насосно-компрессорных труб.

Пример. Нефтяную залежь с пластовым давлением 5 МПа, пластовой температурой 40^oC требуется разрабатывать предлагаемым способом с созданием в пласте газожидкостной оторочки в объеме 0,1 объем пор (объем пор составляет 5000 м³). Таким образом, необходимый объем оторочки должен составить 500 м³. Для полного насыщения 1 м³ воды, содержащей хлористый натрий, при температуре 40^oC и давлении 5 МПА потребуется около 13 нм³ диоксида углерода. Тогда для насыщения 500 м³ при заданных условиях потребуется 500 13 = 6500 нм ³. Учитывая, что 1 т карбоната натрия при контакте с 0,7 т соляной кислоты порождает 210 нм³ двуокиси углерода, определяем потребное количество карбоната натрия 6500 : 210 = 31 т и соляной кислоты 31 0,7 = 22 т. Далее, принимая объемы водных растворов карбоната натрия и соляной кислоты равными (т.е. 250 м³ каждый), получим, что массовая концентрация карбоната натрия в водном растворе составит 12,5%, а концентрация соляной кислоты в водном растворе составит 9%. Таким образом, для получения газожидкостной оторочки через нагнетательные скважины последовательно закачивают 250 м³ 12,5% водного раствора карбоната натрия и 250 м³ 9% водного раствора соляной кислоты.

Предлагаемое изобретение существенно отличается от существующих высоким охватом залежи заводнением. Эффект достигается за счет увеличения нефтеотдачи.