способ добычи нефти в порово-трещиноватых коллекторах, снижающий обводненность продукции скважин

Формула изобретения

Способ добычи нефти в порово-трещиноватых коллекторах, снижающий обводненность продукции скважин, включающий закачку вытесняющего агента через нагнетательные и добычу нефти через добывающие скважины до обводнения продукции скважин, приводящего к нерентабельности эксплуатации, последующее закачивание в скважины водоизолирующего состава, содержащего водонабухающие частицы с начальным размером, меньшим проходного сечения обводненных трещин, оставление скважин на время структурирования состава, освоение и ввод скважин в эксплуатацию, отличающийся тем, что в добывающие и нагнетательные скважины в качестве водоизолирующего состава закачивают в несущей жидкости крошку из эластомера на основе резины от дробления профиля набухающего резинового «АКВАСТОП» или полиуретана от дробления герметизирующей прокладки «Плуг», с начальным размером частиц, меньшим проходного сечения обводненных трещин, но большим проходного сечения пор нефтенасыщенных блоков пласта, ограниченно набухающую в воде не менее чем на 300% за 24 ч, с концентрацией в несущей жидкости 3-40 мас.%, несущую жидкость используют на водной основе, загущенную полимером и содержащую деструктор вязкости, обеспечивающий деструкцию и высвобождение воды закачивания в пласт, после закачивания продавливают в пласт пресной водой.

Описание изобретения к патенту

Предложение относится к нефтяной промышленности, в частности к способам добычи нефти в порово-трещиноватых коллекторах, снижающим обводненность продукции скважин, а также может быть использовано при ликвидации поглощений в процессе строительства и ремонта скважин.

Известен способ вытеснения нефти (патент RU № 2267603, МПК Е21В 43/22, опубл. 10.01.2006 г.), используемый при добыче нефти и направленный на снижение обводненности продукции скважин. Способ включает определение диаметра пор D_пор нефтяного пласта, закачку через нагнетательную скважину воды с добавлением резиновой крошки и отбор продукции через добывающую скважину. После полного обводнения нефтяного пласта осуществляют закачку в него воды с добавлением крошки из автомобильных шин с диаметром D_крошки более или равным 1,3 D_пор , массовое соотношение вода : крошка принимают от 1:0,3 до 1:0,1, при этом большее количество крошки подают на начальном этапе, а меньшее - на завершающем этапе отработки запасов нефтяного пласта.

Недостатком данного способа является то, что для закачивания в пласт резиновой крошки (РК) с диаметром более или равным 1,3 D_пор необходимо поднять давление закачивания до величины, обеспечивающей разрыв пласта или раскрытие трещин. А в условиях обводнения ущерб от разрыва пласта или раскрытия трещин может превысить водоизолирующий эффект от последующего закачивания РК, и обводненность продукции скважин увеличится еще больше. Способ предусматривает использование РК, получаемой переработкой автомобильных шин, которая не выносится из пласта только из-за превышения ее диаметра над диаметром пор пласта. Но в процессе разработки месторождения могут возникать перепады пластового давления, увеличивающие раскрытие трещин, что приведет к выносу РК в скважину и прекращению эффекта от применения способа. Кроме того, вода не обладает достаточной несущей способностью для закачивания РК, что может привести к ее неравномерному закачиванию, с тампонированием прискважинной зоны без возможности прокачки крошки в глубину пласта.

Наиболее близким техническим решением является способ изоляции вод в порово-трещиноватых коллекторах нефти (патент RU № 2187620, МПК Е21В 33/138, Е21В 43/32, опубл. 20.08.2002 г.), используемый при добыче нефти и направленный на снижение обводненности продукции скважин. Способ включает закачку вытесняющего агента через нагнетательные и добычу нефти через добывающие скважины до обводнения продукции, приводящего к нерентабельности эксплуатации, последующее закачивание в скважины водоизолирующего состава, содержащего водонабухающие частицы с начальным размером частиц меньшим проходного сечения обводненных трещин, оставление скважин на время структурирования состава, освоение и ввод скважин в эксплуатацию. В качестве водонабухающих частиц используют оксиэтилцеллюлозу с расходом 20-25 кг на погонный метр изолируемого пласта при концентрации 1,5-2,0%.

Недостатком известного способа является то, что при рекомендуемых концентрации водонабухающего полимера 2,0% и расходе около 20 кг на метр изолируемого пласта каждый метр пласта будет блокировать лишь 1,0 м³ суспензии полимера, который не способен оказать существенного влияния на эффективность изоляционных работ. Кроме того, использование оксиэтилцеллюлозы в качестве водонабухающего полимера не эффективно, так как она неограниченно набухает в пластовой воде (здесь и далее по тексту под «неограниченным набуханием» следует понимать, что закачиваемые в пласт частицы тампонирующего материала набухают в пластовой воде с течением времени, переходя в раствор, не обладающий тампонирующими свойствами, а под «ограниченным набуханием» следует понимать, что закачиваемые в пласт частицы тампонирующего материала набухают в пластовой воде с течением времени, не переходя в раствор и сохраняя тампонирующие свойства). Указанные недостатки приводят к сокращению продолжительности эффекта от применения способа.

Технической задачей предложения является снижение обводненности продукции скважин в течение более продолжительного времени за счет блокирования обводненных трещин водоизолирующим составом - крошкой из многократно и ограниченно разбухающего в воде эластомера, закачиваемой в несущей жидкости, повышение тампонирующих свойств водоизолирующего состава.

Задача решается способом добычи нефти в порово-трещиноватых коллекторах, снижающим обводненность продукции скважин, включающим закачку вытесняющего агента через нагнетательные и добычу нефти через добывающие скважины до обводнения продукции скважин, приводящего к нерентабельности эксплуатации, последующее закачивание в скважины водоизолирующего состава, содержащего водонабухающие частицы с начальным размером меньшим проходного сечения обводненных трещин, оставление скважин на время структурирования состава, освоение и ввод скважин в эксплуатацию.

Новым является то, что в добывающие и нагнетательные скважины в качестве водоизолирующего состава закачивают в несущей жидкости крошку из эластомера на основе резины от дробления профиля набухающего резинового «АКВАСТОП» или полиуретана от дробления герметизирующей прокладки «Плуг» с начальным размером частиц меньшим проходного сечения обводненных трещин, но большим проходного сечения пор нефтенасыщенных блоков пласта, ограниченно разбухающую в воде не менее чем на 300% за 24 ч, с концентрацией в несущей жидкости 3-40 мас.%, несущую жидкость используют на водной основе, загущенную полимером и содержащую деструктор вязкости, обеспечивающий деструкцию и высвобождение воды после закачивания в пласт, после закачивания продавливают в пласт пресной водой.

Сущность предлагаемого технического решения заключается в том, что при добыче нефти на участке залежи с порово-трещиноватыми продуктивными коллекторами после обводнения добывающих скважин, приводящего к нерентабельности эксплуатации, проводят тампонирование обводненных трещин. Для этого в добывающие и нагнетательные скважины закачивают разбухающую в воде крошку из эластомера на основе резины или полиуретана с начальным размером частиц меньшим проходного сечения трещин. Крошку закачивают в несущей жидкости на водной основе, теряющей способность удерживать крошку во взвешенном состоянии после закачивания в пласт. После закачивания в пласт несущая жидкость теряет способность удерживать крошку во взвешенном состоянии с одновременным выделением воды. Крошка из эластомера на основе резины или полиуретана, впитывая воду, набухает не менее чем на 300% за 24 ч. За счет многократного увеличения крошки в объеме происходит перекрытие ею проходного сечения трещин. В отличие от оксиэтилцеллюлозы, которая после разбухания в воде по свойствам подобна гелю и с течением времени переходит в раствор, не обладающий тампонирующими свойствами, крошка из эластомера обладает упругостью. После разбухания в воде с одновременным увеличением объема, крошка из эластомера из-за наличия упругости в меньшей степени подвержена вымыванию из трещин. Тем самым достигают повышения тампонирующих свойств водоизолирующего состава, и снижения обводненности продукции скважин в течение более продолжительного времени.

Способ реализуют следующим образом. На участке залежи с порово-трещиноватыми продуктивными коллекторами проводят закачку вытесняющего агента через нагнетательные и добычу нефти через добывающие скважины до обводнения продукции скважин, приводящего к нерентабельности эксплуатации.

Рост обводнения продукции скважин приводит к нерентабельности эксплуатации, так как при обводнении происходит снижение дебита по нефти и возрастают затраты на подъем из скважины смеси нефти с увеличивающимся объемом воды. Также возрастают затраты на подготовку нефти и последующую утилизацию добытой вместе с нефтью воды. Момент времени, когда эксплуатация становится нерентабельной, определяют в нефтедобывающей организации, ведущей разработку месторождения.

При добыче нефти в карбонатных порово-трещиноватых коллекторах обводнение добывающих скважин наиболее часто происходит из-за прорыва воды по системе трещин. Прорвавшаяся вода блокирует фильтрацию нефти из пористых блоков коллектора, и обводненность прогрессирует. С целью блокирования притока воды проводят тампонирование обводненных трещин закачкой водоизолирующего состава. Для этого в одноименные пласты, обводненные в добывающих скважинах и принимающие наибольший объем вытесняющего агента в нагнетательных скважинах, закачивают в несущей жидкости крошку из эластомера на основе резины или полиуретана, многократно и ограниченно разбухающую в воде. Используют крошку с начальным размером частиц меньшим проходного сечения трещин, но большим проходного сечения пор нефтенасыщенных блоков пласта. Такая крошка из-за своего начального размера заведомо не может попасть в поры нефтенасыщеных блоков пласта и снизить приток нефти. Так как частицы крошки из эластомера меньше проходного сечения трещин, при закачивании нет необходимости поднимать давление до величины, обеспечивающей увеличение раскрытия трещин. Это снижает опасность роста обводненности из-за увеличения притока воды по раскрытым трещинам и образования новых трещин.

Разбухающую в воде крошку из эластомера на основе полиуретана изготавливают механическим дроблением эластомера, применяемого для изготовления герметизирующей прокладки «Плуг» по ТУ 5775-003-96657532-2008 (ООО НПК СТРИМ, г.Москва). В составе эластомера, применяемого для изготовления герметизирующей прокладки «Плуг», помимо полиуретановой основы присутствуют акриловая смола и аморфный кремнезем, что обеспечивает набухание при контакте с водой. Разбухающую в воде крошку из эластомера на основе резины изготавливают механическим дроблением эластомера, применяемого для изготовления профиля набухающего резинового «АКВАСТОП» по ТУ 5775-002-46603100-03 (ООО «Аквабарьер», г.Москва). Профиль набухающий «АКВАСТОП» в качестве основного компонента содержит резину на основе этилпропиленового каучука.

Крошку из эластомера на основе резины или полиуретана применяют в одних и тех же условиях, способ применения этих двух видов крошки полностью идентичен также примерно одинаковы их стоимость и эффективность применения. Крошка из эластомера на основе резины или полиуретана, впитывая воду, набухает не менее чем на 300% за 24 ч. Оптимальная массовая концентрация разбухающей крошки из эластомера в несущей жидкости и масса разбухающей крошки из эластомера для проведения работ в одной скважине изменяются в зависимости от приемистости скважины. Оптимальная массовая концентрация разбухающей крошки из эластомера в несущей жидкости, установленная опытным путем, составляет 3,0-40 мас.%. Массовая концентрация крошки из эластомера менее 3 мас.% не обеспечивает тампонирование трещин. При массовой концентрации крошки из эластомера более 40 мас.% несущая жидкость не удерживает всю крошку из эластомера во взвешенном состоянии, и возникают трудности при закачивании. Оптимальная масса разбухающей крошки из эластомера для проведения работ в одной скважине, установленная опытным путем, составляет от 0,1 т до 8 т крошки. При использовании менее 0,1 т крошки эффект от ее применения будет незначимым. Максимальная масса крошки ограничена давлением закачивания, которое не должно превышать допустимое давление на пласт (давление разрыва, приводящее к образованию новых трещин). При этом объем несущей жидкости составляет от 3 м³ до 240 м³.

Крошку из эластомера закачивают в несущей жидкости на водной основе, которая до закачивания в пласт удерживает крошку во взвешенном состоянии из-за наличия достаточной вязкости. Достаточную вязкость обеспечивают наличием в составе несущей жидкости загущающих компонентов, например синтетических полимеров, полисахаридов растительного происхождения или других. После закачивания в пласт несущая жидкость теряет способность удерживать крошку во взвешенном состоянии, что обеспечивают наличием в составе несущей жидкости деструктора. Изменение содержания деструктора позволяет обеспечить потерю несущей жидкостью вязкости и способности удерживать крошку во взвешенном состоянии через определенный период времени. В качестве несущей жидкости могут быть использованы известные составы, например вязкоупругий состав, включающий (в мас.%) реагент на основе полисахаридов - 1-3; гидроксид щелочного металла - 0,05-0,45; сульфат алюминия или сульфат меди - 0,15-0,3; монопероксигидрат мочевины - 0,1-0,2 и воду (патент RU № 2116433, МПК Е21В 33/138, опубл. 27.07.1998 г.) или полисахаридная жидкость, состоящая из (в мас.%) жидкого гелеобразующего агента 0,8-1,2; ПАВ - регулятора деструкции 0,05-0,25; боратного сшивателя БС-1 0,2-0,4; деструктора ХВ; 0,0025-0,1 и воду (патент RU № 2381252, МПК С09К 8/68, опубл. 10.02.2010 г.). Указанные вязкоупругий состав и полисахаридная жидкость обладают необходимой несущей способностью, обеспечивают удержание крошки из эластомера во взвешенном состоянии при ее закачивании.

Необходимость закачивания крошки из эластомера в несущей жидкости на водной основе, теряющей способность удерживать крошку во взвешенном состоянии после закачивания в пласт, вызвана следующими причинами. До момента закачивания в пласт несущая жидкость должна удерживать крошку во взвешенном состоянии, иначе крошка из эластомера выпадет в осадок в момент прокачивания по трубам, что приведет к перекрытию крошкой из эластомера сечения труб и невозможности закачивания в пласт. Несущая жидкость удерживает крошку во взвешенном состоянии из-за наличия достаточной вязкости. После закачивания в пласт должна произойти деструкция несущей жидкости, так как для максимального набухания крошки из эластомера необходима вода, «не связанная» в несущей жидкости. В начальный момент после закачивания в пласт вязкая несущая жидкость блокирует приток воды в скважину и удерживает крошку из эластомера в трещинах, не давая ей выйти из пласта. Затем происходит деструкция несущей жидкости с выделением «свободной» воды. Крошка из эластомера впитывает выделяющуюся из несущей жидкости и содержащуюся в пласте воду, одновременно многократно увеличиваясь в размере (не менее чем на 300% за 24 ч). Увеличиваясь в размере, крошка из эластомера перекрывает сечение трещин и блокирует приток воды по трещинам в добывающие скважины. Из-за многократного увеличения размера и наличия упругости крошка из эластомера уже не может выйти из пласта. Крошка из эластомера, закачанная в нагнетательную скважину, блокирует трещины, по которым движется основной объем закачиваемой воды. При этом происходит перераспределение путей движения закачиваемой воды с охватом ранее недренируемых зон пласта, что приводит к повышению нефтеотдачи и снижению обводненности. Из-за физико-химических свойств, которыми обладает эластомер на основе резины или полиуретана, крошка из эластомера ограничено разбухает и не растворяется в воде с течением времени, поэтому увеличивается продолжительность эффекта от применения способа. Разбухшая в воде крошка из эластомера на основе резины или полиуретана обладает большей упругостью и лучшими тампонирующими свойствами, в сравнении с частицами полимера, переходящими в гель при контакте с водой. За счет этого она способна выдерживать большие перепады давления, возникающие при разработке месторождения. Это позволяет снизить обводненность продукции добывающих скважин в большей степени и в течение более продолжительного времени, чем в наиболее близком техническом решении.

Предлагаемый способ также может быть использован при ликвидации поглощений в процессе строительства и ремонта скважин. С меньшей эффективностью можно использовать разбухающую в воде крошку из эластомера на основе резины или полиуретана с начальным размером частиц большим проходного сечения трещин, а в качестве несущей жидкости также могут быть использованы глинистый раствор, углеводородные жидкости и эмульсии, в том числе с добавлением различных наполнителей. До, после, а также одновременно с крошкой из эластомера в несущей жидкости могут быть закачаны водоизоляционные составы на основе полимеров, силиката натрия, кремнийорганических соединений, смол и другие.

Пример практического применения с использованием крошки из эластомера на основе полиуретана. Участок залежи нефти в карбонатном порово-трещиноватом коллекторе разрабатывают с использованием нагнетательной и шести добывающих скважин. Скважинами на глубине 780 м вскрыли карбонатный пласт мощностью 12 м. Проходное сечение трещин в разрабатываемом пласте, определенное по результатам изучения керна, составляет менее 1 мм. Участок разрабатывают с закачиванием сточной воды в нагнетательную скважину. Через год эксплуатации началось прогрессирующее обводнение четырех добывающих скважин закачиваемой водой, при достижении обводненности 97% эксплуатация скважин стала нерентабельной. С целью снижения обводненности провели обработку нагнетательной и четырех интенсивно обводняющихся добывающих скважин водоизолирующим составом. В нагнетательную скважину закачали 8 т (соответствует 25 мас.%) разбухающей в воде крошки из эластомера на основе полиуретана в 32 м³ несущей жидкости. В каждую добывающую скважину закачали по 4 т (соответствует 25 мас.%) разбухающей в воде крошки из эластомера на основе полиуретана в 16 м³ несущей жидкости. Использовали разбухающую в воде крошку на основе полиуретана с начальным размером частиц 0,1-0,5 мм, полученную механическим дроблением эластомера, применяемого для изготовления герметизирующей прокладки «Плуг» по ТУ 5775-003-96657532-2008 (ООО НПК СТРИМ, г.Москва). В качестве несущей жидкости использовали полисахаридный гель (по патенту RU № 2381252, МПК С09К 8/68, опубл. 10.02.2010 г.). Для изготовления полисахаридного геля первоначально получали жидкий гелеобразующий агент смешением 50,0 мас.% гуаровой камеди; 3,0 мас.% нефтенола ВКС-Н и 47,0 мас.% дизельного топлива. Затем готовили полисахаридный гель смешением 1,0 мас.% жидкого гелеобразующего агента; 0,1 мас.% ПАВ - регулятора деструкции; 0,3 мас.% боратного сшивателя БС-1; 0,1 мас.% деструктора ХВ и 98,5 мас.% пресной воды. Для приготовления полисахаридного геля использовали передвижную установку по приготовлению и закачке в скважину растворов из сыпучих и жидких химреагентов (КУДР - 10). Описание использованных реагентов приведено в таблице.

Таблица
Наименование	Характеристика	ГОСТ, ТУ
Дизельное топливо	-	ГОСТ 305-82. 4.2.2.
Гуаровая камедь	мелкодисперсный гигроскопичный порошок белого цвета, представляет собой химически немодифицированный натуральный полимер	Импортного производства
Нефтенол ВКС-Н	смесь анионактивных и неионогенных поверхностно-активных веществ на основе оксиэтилированных нонилфенолов и водного раствора хлорида калия, подвижная жидкость от светло- до темно-коричневого цвета	ТУ 2483-025-54651030-2008
ПАВ-регулятор деструкции	азотсодержащее соединение, полупрозрачная жидкость от желтого до коричневого цвета	ТУ 2499-070-17197708-03
Боратный сшиватель БС-1	борсодержащее соединение, полупрозрачная жидкость от желтого до коричневого цвета	ТУ 2499-069-17197708-03
Деструктор ХВ	персульфат щелочного металла (Na или К) или аммония, неорганическое соединение, белый порошок	ТУ 2499-074-17197708-03

При закачивании разбухающую в воде крошку вводили в полисахаридный гель с использованием агрегата приготовления смеси АПС-8М производства ЗАО "ПКБ "АВТОМАТИКА". Закачивание проводили через насосно-компрессорные трубы (НКТ), спущенные до интервала перфорации. Полисахаридный гель с разбухающей крошкой после закачивания в НКТ продавливали в пласт пресной водой. Скважину оставили на 48 часов на время ожидания разбухания крошки. В течение этого времени (по результатам лабораторных исследований, проводимых в условиях, приближенных к пластовым), используемая крошка из эластомера разбухла на 400%. Далее обработанные скважины освоили и ввели в эксплуатацию.

Пример практического применения с использованием крошки из эластомера на основе резины. Участок залежи нефти в карбонатном порово-трещиноватом коллекторе разрабатывают с использованием нагнетательной и шести добывающих скважин. Скважинами на глубине 1144 м вскрыли карбонатный пласт мощностью 18 м. Проходное сечение трещин в разрабатываемом пласте, определенное по результатам изучения керна, составляет менее 1 мм. Участок разрабатывают с закачиванием пресной воды в нагнетательную скважину. Через год эксплуатации началось прогрессирующее обводнение трех добывающих скважин закачиваемой водой, при достижении обводненности 98% эксплуатация скважин стала нерентабельной. С целью снижения обводненности провели обработку нагнетательной и трех интенсивно обводняющихся добывающих скважин водоизолирующим составом. В нагнетательную скважину закачали 7 т (соответствует 25 мас.%) разбухающей в воде крошки из эластомера на основе полиуретана в 28 м³ несущей жидкости. В каждую добывающую скважину закачали по 3 т (соответствует 19 мас.%) разбухающей в воде крошки из эластомера на основе полиуретана в 16 м³ несущей жидкости. Использовали разбухающую в воде крошку на основе полиуретана с начальным размером частиц 0,1-0,5 мм, полученную механическим дроблением эластомера, применяемого для изготовления профиля набухающего резинового «АКВАСТОП» по ТУ 5775-002-46603100-03 (ООО «Аквабарьер», г.Москва).

В качестве несущей жидкости использовали полисахаридный гель (по патенту RU № 2381252, МПК С09К 8/68, опубл. 10.02.2010 г.). Для изготовления полисахаридного геля первоначально получали жидкий гелеобразующий агент смешением 50,0 мас.% гуаровой камеди; 3,0 мас.% нефтенола ВКС-Н и 47,0 мас.% дизельного топлива. Затем готовили полисахаридный гель смешением 1,0 мас.% жидкого гелеобразующего агента; 0,1 мас.% ПАВ - регулятора деструкции; 0,3 мас.% боратного сшивателя БС-1; 0,1 мас.% деструктора ХВ и 98,5 мас.% пресной воды. Для приготовления полисахаридного геля использовали передвижную установку по приготовлению и закачке в скважину растворов из сыпучих и жидких химреагентов (КУДР - 10). Описание использованных реагентов приведено в таблице. При закачивании разбухающую в воде крошку вводили в полисахаридный гель с использованием агрегата приготовления смеси АПС-8М производства ЗАО "ПКБ "АВТОМАТИКА". Закачивание проводили через насосно-компрессорные трубы (НКТ), спущенные до интервала перфорации. Полисахаридный гель с разбухающей крошкой после закачивания в НКТ продавливали в пласт пресной водой. Скважину оставили на 48 часов на время ожидания разбухания крошки. В течение этого времени (по результатам лабораторных исследований, проводимых в условиях, приближенных к пластовым) используемая крошка из эластомера разбухла на 440%. Далее обработанные скважины освоили и ввели в эксплуатацию.

Применение предлагаемого технического решения позволяет в 1,2-1,4 раза продлить эффект от применения способа за счет блокирования обводненных трещин водоизолирующим составом с повышенными водоизолирующими свойствами - крошкой из многократно и ограниченно разбухающего в воде эластомера, закачиваемой в несущей жидкости.