Применение упруго-дисперсионной композиции и резиновой крошкой для увеличения нефтеотдачи пластов

Применение упруго-дисперсионной композиции  и резиновой крошкой для увеличения нефтеотдачи пластов

3. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

3.1. Физико-химические основы применения технологии

              Практика разработки нефтяных месторождений с неоднородными по проницаемости пластами, содержащими естественные и искусственные трещины, каверны, полости, показывает, что эффективность заводнения на многих объектах снижается вследствие низкого охвата пластов воздействием, т.к. основная часть закачиваемой воды “проскальзывает” по этим трещинам и кавернам. Даже после закупоривания трещин в пластах, неоднородных по проницаемости и нефтенасыщенности, происходит неравномерное вытеснение нефти из различных пропластков, что обуславливает опережающее заводнение по наиболее высокопроницаемым частям продуктивных коллекторов. В конечном счете добывающие скважины преждевременно обводняются и снижается нефтеотдача пластов, что присуще большинству месторождений.

              Как известно, в высокопроницаемых пластах, особенно в трещинопоровокавернозных, крупные пустоты соединяются между собой посредством мелких пустот (микротрещин), которые создают сопротивление при движении жидкости, подобно штуцерам [Майдебор В.Н. Особенности разработки нефтяных месторождений с трещиноватыми коллекторами. М., Недра, 1980, с.3-6]. Такая структура коллекторов обуславливает систематическое чередование расширений (в виде пустот и полостей различных размеров) и сужений трещин, приводящих к многократному изменению их раскрытости, поэтому закачиваемые частицы претерпевают самые внезапные и резкие изменения в направлении своего движения.

              В подобных условиях для более глубокого проникновения в трещины, закупоривания их и создания надежного экрана в удаленных от забоя скважин зонах наиболее приемлемыми, как изолирующий агент, являются упруго-деформируемые частицы резиновой крошки, обладающие эластичностью, обратимой упругой деформируемостью и высокой усталостной прочностью.

              Технология применения упруго-дисперсной композиции резиновой крошки может сочетаться с другими технологиями с добавлением различных твердых неупругих частиц. Закачиваемая в скважину суспензия представляет собой пульпообразную массу, обладающую фильтрационными свойствами. Суспензия не содержит химически активных компонентов и является нейтральной по отношению к флюидам пласта, что обеспечивает ей высокую стабильность и сохранение реологических и фильтрационных свойств. Нефтепромысловый опыт показывает, что при использовании тампонирующих материалов, содержащих твердые наполнители, наилучшие результаты получаются тогда, когда твердые наполнители имеют полидисперсный характер. Этим качеством обладают резиновая крошка и твердые неупругие частицы, применяемые по данной технологии. Полидисперсность твердой упругой и неупругой фаз позволяет путем сочетания их фракций с различными размерами частиц “адаптироваться” к конкретным геолого-физическим условиям пласта. Эта способность увеличивает диапазон действия технологии и она может быть осуществлена на любой стадии разработки нефтяного месторождения.

              Другим преимуществом упруго-дисперсной композиции резиновой крошки является более повышенная тампонирующая способность ее, как изолирующего агента, что обеспечивается совместной или чередующейся закачкой в пласт резиновой крошки и твердых неупругих тонкодисперсных и мелкоизмельченных частиц. В процессе закачки суспензии в скважину в трещинах и высокопроницаемых пропластках происходит уплотнение частиц резиновой крошки с образованием решетчатого каркаса. При этом одновременно пространство решетчатого каркаса заполняется твердыми неупругими частицами, что приводит к герметизации микрозазоров между частицами резиновой крошки, между ними и стенкой пор. В результате образуется герметичный водонепроницаемый барьер – блокирующий экран, более надежно перекрывающий движение воды по трещинам и высокопроницаемым пропласткам. Что в конечном счете обеспечивает последующее перераспределение фронта вытеснения на неохваченные ранее воздействием низкопроницаемые продуктивные пропластки и вовлечение в разработку недренируемые запасы нефти за счет увеличения охвата пласта заводнением.

3.2. Требования, предъявляемые к технологическому процессу

Основные геолого-физические условия эффективного применения технологии упруго-дисперсной композиции резиновой крошки:

Коллектор терригенный и карбонатный при приемистости скважин не менее 200 м3/сут.

Глубина залежи и толщина продуктивной части не лимитируются.

Вязкость нефти от 3 до 100 мПас.

Средняя нефтенасыщенность по участку более 50%, пластовая температура до 900С.

Внутриконтурная система заводнения, закачиваемая вода как пресная, так и минерализованная.

Технологический процесс осуществляется с использованием существующей на промысле системы поддержания пластового давления.

Закачивание композиции резиновой крошки при нормальном рабочем режиме в скважину осуществляется при давлении и расходе не выше, чем закачивание воды от КНС.

Для достижения высокой технологической эффективности процесса необходимо соблюдение технологии приготовления и закачки составляющих компонентов композиции резиновой крошки.

4. ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА И МАТЕРИАЛЫ, НЕОБХОДИМЫЕ

ДЛЯ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИИ

4.1. Для осуществления технологического процесса необходимо следующее оборудование:

4.1.1. Насосный агрегат типа ЦА-320 – 2 ед.

4.1.2. Пескосмеситель – 1 ед.

4.1.3. Автоцистерна типа ЦР-500; 4ЦР, ЦР-7АП – 2 ед.

4.1.4. Промежуточная емкость с коническим дном объемом 0,5-1 м3.

4.1.5. Струйный насос (эжектор) и воронка.

4.2. Для проведения технологического процесса необходимы следующие материалы.

4.2.1. Резиновая крошка марок РД-1,0; РД-2,0; РД-5,0 (размер фракций, соответственно, до 1,0; 2,0; 5,0 мм) согласно ТУ 38.108035.-97. Изготавливается путем дробления из отработанных автопокрышек и вулканизированных отходов резино-технических изделий.

4.2.2. Полиакриламид (ПАА)–водорастворимый полимер, по внешнему виду–белый кристаллический порошок. Для приготовления композиции резиновой крошки применяется ПАА любых марок, включенный в реестр "Перечня в химпродуктов, согласованных и допущенных к применению в нефтяной отрасли".

4.2.3. Глинопорошок по ТУ 39-0147001-105-93.

4.2.4. Мука органическая марки МШ (ТУ 39-0147585-056-99).

4.2.5. Мука древесная марок 120, 140, 160, 180, 200 (ГОСТ 16361-87).

4.2.6. Нефть или отходы нефтепродуктов (отработанные масла и др.).

4.2.7. Вода техническая (ГОСТ 24902-81) или сточная вода из системы ППД (ОСТ 39-225-88).

5. ПОДГОТОВКА СКВАЖИН И НАЗЕМНОГО ОБОРУДОВАНИЯ

К ТЕХНОЛОГИЧЕСКОМУ ПРОЦЕССУ

5.1. Подбирается опытный участок, выделяются объекты закачки (нагнетательные скважины) и определяются гидродинамически связанные с объектом закачки добывающие скважины. Опытные участки скважин выбираются по следующим критериям:

5.1.1. Опытный участок должен состоять из одной или нескольких нагнетательных скважин с приемистостью не менее 200 м3/сут каждая и нескольких гидродинамически связанных с нагнетательными добывающих скважин (соотношение между нагнетательными и добывающими скважинами должно быть не менее 1:3).

5.1.2. При выборе объектов для применения технологии предпочтение отдается участкам, где не применялись другие методы повышения нефтеотдачи или закончился эффект от их применения.

5.1.3. Техническое состояние скважин должно быть удовлетворительным и соответствовать требованиям данной технологии (наличие целостности цементного кольца, герметичность эксплуатационной колонны и отсутствие заколонных перетоков).

5.2. Проводится анализ показателей разработки опытного участка с целью определения его текущей выработки.

5.3. В объекте закачки проводится комплекс стандартных геофизических исследований по определению высоты подъема цемента за колонной, качества цементирования, общей приемистости скважины, профиля приемистости по пластам и плотности закачиваемой воды.

5.4. Проводят подготовку наземного оборудования и скважины к процессу закачки композиции.

5.4.1. Необходимо обеспечить постоянное наличие воды в водоводе на весь планируемый период закачки.

5.4.2. Проверить работоспособность задвижек скважины и заменить неисправные.

5.4.3. Доспустить колонну НКТ на глубину, обеспечивающую расстояние 1,5-2 м между башмаком труб и искусственным забоем для предотвращения осаждения компонентов композиции и обеспечения возможности промывки забоя.

5.4.4. Если ожидаемое давление закачки композиции выше допустимого для данной эксплуатационной колонны, следует устанавливать пакер, например, в старых скважинах, где имеется опасность разрыва эксплуатационной колонны.

5.5. На случай аварийного отключения подачи воды  водовода и необходимости продавки композиции из колонны НКТ в пласт заполнить емкость насосного агрегата минерализованной водой в объеме 6 м3.

6. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС ЗАКАЧКИ КОМПОЗИЦИИ

В НАГНЕТАТЕЛЬНЫЕ СКВАЖИНЫ

6.1. Размер оторочки композиции резиновой крошки, концентрация и объем реагентов зависят от конкретных геолого-физических условий выбранного объекта воздействия и приемистости нагнетательных скважин. Они определяются на стадии выбора объектов совместно с научно-исследовательской организацией-разработчиком технологии и отражаются в плане работ.

6.1.1. Технология осуществляется в следующей последовательности:

              Выбирают участок с неоднородным по проницаемости продуктивным пластом, имеющим одну или несколько нагнетательных и добывающих скважин гидродинамически связанных между собой. Проводят комплекс гидродинамических и геолого-физических исследований. Анализируя эти исследования, определяют рекомендуемый объем закачки композиции и технологический режим.

              6.1.2. Концентрацию компонентов суспензии и объем оторочки рассчитывают с учетом приемистости пласта и его неоднородности по проницаемости, корректируя эти показатели по фактическому изменению давления в период закачки суспензии.

              Объем резиновой крошки, необходимой для закачки в трещины или в промытые наиболее проницаемые интервалы пласта, определяется по формуле:

                                                        Vр.к. = , м3,

где:                            D – диаметр зоны дренирования, м;

h – суммарная толщина интервалов пласта наибольшей приемистости, определяемая по данным ГИС;

m – трещинная пористость, д.ед.

              6.1.3. Нижний предел концентрации компонентов суспензии ограничивается тем, что при минимальных концентрациях композиции изменения фильтрационного сопротивления в высокопроницаемых зонах не наблюдаются, т.е. лимитируется низкой эффективностью закачки. Верхний предел концентрации компонентов суспензии ограничивается фильтрующей способностью суспензии в пористой среде и техническими возможностями насосного агрегата, не способного прокачивать слишком густую высококонцентрированную суспензию.

              Нефтепромысловый опыт показывает, что для предотвращения быстрой закупорки призабойной зоны пласта необходимо в низкопроницаемые пласты (приемистость скважин – 200-300 м3/сут.) закачивать композицию с минимальной концентрацией компонентов. Оптимальными концентрациями в этих условиях являются: для резиновой крошки – 0,1-0,5 % масс.; для полимера – 0,01-0,05 % масс.; для органической муки – 0,5-0,75 % масс.; для глины – 5-7 % масс.; для нефти – 0,5-1,0 % об. В высокопроницаемые пласты, наоборот, необходимо закачивать композицию с максимальной концентрацией компонентов. Оптимальными концентрациями для высокопроницаемых пластов (приемистость скважин 800-1000 м3/сут.) являются: для резиновой крошки – 1,5-2 % масс.; для полимера – 0,09-0,1 % масс.; для органической муки – 1,5-2 % масс.; для глины – 18-20 % масс.; для нефти – 1-3 % об.

6.1.4. Концентрация компонентов композиции при закачке обеспечивается путем регулирования шибером воронки струйного насоса (эжектора). При этом количество компонентов композиции, подаваемых через эжектор, определяется в зависимости от производительности насосного агрегата.

6.2. Упруго-дисперсная композиция резиновой крошки представляет собой дисперсию резиновой крошки в жидкости-носителе. Она является пульпообразной массой, обладающей фильтрационными свойствами, содержит компоненты, являющиеся нейтральными по отношению друг к другу, что обеспечивает ей высокую стабильность и сохранение реологических и фильтрационных свойств.

В зависимости от жидкости-носителя существуют следующие варианты закачки композиции:

6.2.1. Резиновая крошка – раствор полимера;

6.2.2. Резиновая крошка – суспензия органической или древесной муки;

6.2.3. Резиновая крошка – суспензия глины;

6.2.4. Резиновая крошка – вода с нефтью или нефтепродуктами.

              6.2.5. Количество резиновой крошки и жидкости-носителя при разных их концентрациях в композиции в зависимости от приемистости скважины, определяемой по производительности насосного агрегата при установившемся режиме закачки, выбирается из таблицы 1 (кг/час. или л/час.).