Способ добычи нефти из пласта

Способ добычи нефти из пласта, включающий вытеснение ее к добывающей скважине путем циклической закачки через нагнетательную скважину щелочного раствора, пресной воды и водного раствора соли, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности процесса вытеснения за счет выравнивания фронта нагнетания и предотвращения гипсовых отложений в скважинах, в пласт закачивают в качестве щелочного раствора дистиллерную жидкость рН 10-12 в количестве 0,05-0,15 порового объема, а в качестве водного раствора соли сточную воду в количестве 0,05-0,3 порового объема.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к способам добычи нефти из пласта с использованием вытесняющих агентов - щелочных растворов.
Известны способы разработки нефтяной залежи, включающее последовательную закачку в пласт через нагнетательную скважину воды, индикатора, щелочного раствора (NaOH) с последующим отбором нефти из добывающей скважины. При применении известного способа коэффициент нефтевытеснения за счет доотмыва раствором щелочи увеличился на 6% Недостатком известного способа является сравнительно низкая эффективность вытеснения.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому является способ заводнения при использовании каустика с регулированием подвижности для пластов, содержащих растворенные катионы двухвалентных металлов, включающий циклическую закачку в пласт небольших оторочек: водного 5%-ного раствора карбоната натрия, водного 1%-ного раствора гидроокиси натрия, водного 0,08%-ного раствора ортосиликата натрия, воды, водного раствора, содержащего 0,035% хлорида кальция и воды. Положительный эффект достигается за счет гелеобразного осадка, который образуется в пласте при взаимодействии водного раствора силиката щелочного металла и разбавленного водного раствора хлорида кальция. Раствор силиката щелочного металла, вступая в контакт с пластовой нефтью, образует эмульсию, а затем осадок за счет реакции щелочного металла и гелеобразующего агента.
Недостатком известного способа является низкая эффективность, сложность в проведении технологического процесса за счет частой смены оторочек и подготовки процесса заводнения, а также сравнительно большая стоимость химических реагентов.
Целью изобретения является исключение указанных недостатков, повышение эффективности процесса вытеснения за счет выравнивания фронта нагнетания и предотвращения гипсовых отложений в скважинах.
Поставленная цель достигается тем, что при способе, включающем вытеснение нефти к добывающей скважине путем циклической закачки через нагнетательную скважину щелочного раствора, пресной воды и водного раствора соли, в пласт закачивают в качестве щелочного раствора дистиллерную жидкость рН 10-12 в количестве 0,05-0,15 порового объема, а в качестве водного раствора соли сточную воду в количестве 0,05-0,3 порового объема.
Выбор дистиллерной жидкости рН 10-12 обусловлен тем, что такая жидкость имеет достаточно высокую щелочность (более 20 мг-экв/л по фенолфталеину) и, вступая в реакцию с солями магния и кальция сточной воды, образует мелкодисперсный осадок, который частично забивает водопроводящие каналы пласта. Выбор оторочки 0,05 порового объема дистиллерной жидкости и 0,05 порового объема сточной воды вызван тем, что первую зону малопроницаемого осадка образуют на расстоянии 40-50 м от нагнетательной скважины, т.е. именно до этих расстояний происходит наибольшее снижение давления. Закачка объемов жидкости менее 0,05 порового объема приводит к значительному снижению приемистости нагнетательной скважины. Воздействие начинают с ближней от нагнетательной скважины области пласта, а затем охватывают более удаленные зоны, т.е. объем закачиваемых оторочек увеличивают. Закачка дистиллерной жидкости более 0,15 порового объема и сточной воды более 0,3 порового объема приводит к неуправляемости процессом осадкообразования. В зависимости от геолого-физических условий залегания пласта (глубина залегания, толщина нефтеносного пласта, место образования осадка и т.д.), особенностей нефтесодержащего коллектора, насыщенности порового пространства пластовыми жидкостями соответствующих месторождений, закачиваемый объем пресной воды между щелочной дистиллерной жидкостью и сточной водой будет различным. В случае линейного вытеснения этот объем может быть оценен по формуле

где К коэффициент вытеснения, определенный экспериментально;
b ширина потока нагнетаемых жидкостей, м;
X_i расстояние до i-й образуемой в пласте зоны осадка, м;
коэффициент рассеивания (для песчаников 0,001-0,01 м);
h₁ водопроводящая толщина пласта (оценивают по соотношению h₁ h/K H, текущая нефтеотдача, Н вскрытая толщина, м);
m пористость пласта.
Дистиллерная жидкость представляет собой щелочные промышленные стоки, содержащие в основном растворы солей CaCl₂, NaCl, CaSO₄, Ca(OH)₂, CaCO₃ с показателем рН 11. Известно использование щелочной дистиллерной жидкости в системе заводнения нефтяных месторождений с целью повышения нефтевытеснения за счет снижения межфазного натяжения.
Для осуществления предлагаемого способа пригодны промысловые сточные воды плотностью не менее 1020 кг/м² с содержанием ионов кальция не менее 0,4 г/л и магния не менее 0,2 г/л.
Возможность достижения положительного эффекта при осуществлении предлагаемого способа связана с регулированием проницаемости водопроводящих каналов пласта с применением щелочной дистиллерной жидкости и сточной воды, обеспечивающих повышение нефтевытеснения. При контакте щелочной дистиллерной жидкости со сточной водой имеет место образование осадка, который частично забивает высокопроницаемые участки, в результате происходит выравнивание фронта нагнетания за счет проникновения вытесняющего агента в неохваченные ранее участки пласта, при этом осадок не выносится в добывающие скважины, а оседает на породе. Место выпадения осадка в пласте регулируют величинами объемов оторочек воды и раствора реагентов (дистиллерной жидкости и сточной воды), а степень снижения проницаемости обводненных зон продуктивного коллектора составом вытесняющих агентов. Таким образом, процесс осадкообразования в пласте является регулируемым. Изменение объемов закачиваемых оторочек является наиболее простым способом регулирования процесса осадкообразования.
На фиг. 1 изображено выравнивание скоростей фильтрации двух параллельных кернов путем закачивания чередующихся оторочек; на фиг. 2 характеристика вытеснения при заводнении пластов; на фиг. 3 изменение числа гипсующихся скважин в зависимости от времени закачки нефтевытесняющих агентов.
Способ осуществляется следующим образом.
Через нагнетательную скважину закачивают последовательность: дистиллерную жидкость с рН 10-12 в количестве 0,05-0,15 порового объема, пресную воду и сточную воду в количестве 0,05-0,3 порового объема. Циклы повторяют 3-5 раз. Через добывающие скважины осуществляют отбор жидкости.
П р и м е р 1. Иллюстрирует процесс осадкообразования, наблюдаемый в свободном объеме при смешивании щелочной дистиллерной жидкости со сточными водами ряда месторождений. В опытах использовали дистиллерную жидкость рН 10,9 и содержанием ионов, г/л: Ca²⁺ 42, Cl^- 117,3, SO²₄^- 0,75, CO²₃^- 0-5, HCO^-₃ 0,06. Содержание ионов Ca²⁺, Mg²⁺, Cl^-, SO²₄^- и HCO^-₃ в сточных водах (в г/л) приведено в табл. 1. Там же приведены результаты смешения. Видно, что при смешении щелочной дистиллерной жидкости со сточными водами различного химического состава образуется значительное количество осадка, который содержит в основном малорастворимые в воде соли CaSO₄, MgSO₄. При смешении дистиллерной жидкости рН 7,2 (состава, г/л: Ca²⁺ 28,0, Cl^- 110,5, SO²₄^- 0,5, HCO^-₃ 0,02) со сточной водой образуется недостаточное количество осадка (запредельное значение).
П р и м е р 2. Иллюстрирует процесс осадкообразования на моделях пористой среды проницаемостью 0,9 мкм² (керн 1) и 2,5 мкм² (керн 2) при циклической закачке щелочной дистиллерной жидкости (рН 11,2), пресной и сточной воды (рН 0,5), (см.фиг.1). Изменение проницаемости пористой среды оценивали по измерению скоростей фильтрации жидкостей через керны. Видно, что скорости фильтрации через керн 1 уменьшились в 2,8 раза, а через керн 2 в 1,6 раза и практически выравнились при прокачивании через 800 мл жидкости. Это свидетельствует о том, что проницаемости кернов 1 и 2 стали близки друг к другу.
П р и м е р ы 3-9. Подбор оптимальных соотношений оторочек щелочной дистиллерной жидкости, пресной и сточной воды проводили на моделях пористой среды проницаемостью 0,9 мкм² аналогично примеру 2. Использовали щелочную дистиллерную жидкость (рН 11,2), плотностью 1,112 г/см³ и содержанием ионов, г/л: Ca²⁺ + Mg²⁺ 20, Na⁺ + K⁺ 11, HCO^-₃ 0,02, CO²₃^- 0,2, SO²₄^- 0,13; дистиллерная вода плотностью 1,0 г/см³; сточная вода (рН 5,0) плотностью 1,132 г/см³ и содержанием ионов, г/л: Ca²⁺ + Mg²⁺ 24, Mg²⁺ 11,5, HCO^-₃ 0,3, SO²₄^- 0,5, Cl^- 80.
Объемы закачиваемых оторочек приведены в табл. 2.
На выходе из модели определяли в пробах содержание ионов Mg²⁺ и Ca²⁺. Полученные значения приведены в табл.2. Видно, что наиболее полное перемешивание (наименьшее содержание ионов магния и кальция) оторочек щелочной дистиллерной жидкости и сточной воды имеет место при закачивании оторочек дистиллерной жидкости от 0,05 до 0,15 порового объема и сточной воды от 0,5 до 0,3 порового объема.
П р и м е р ы 10-16. Аналогично примерам 3-9 проводили циклическую закачку дистиллерной жидкости рН 12. Объемы оторочек и содержание ионов магния и кальция в пробах, полученных на выходе из модели, приведены в табл.3. Получено, что при циклической закачке щелочной дистиллерной жидкости, пресной и сточной воды наиболее оптимальными являются оторочки дистиллерной жидкости от 0,05 до 0,15 порового объема и сточной воды от 0,05 до 0,3 порового объема. Объем оторочки пресной воды 0,001 порового объема.
П р и м е р ы 17-18. На примере месторождения с поровым объемом около 859000 куб. м рассмотрим процесс осуществления предлагаемого способа в промысловых условиях.
Через нагнетательную скважину закачиваем 85900 куб.м. (0,1 порового объема) дистиллерной жидкости рН 11, после чего 50 куб.м. пресной и 171000 куб. м. (0,2 порового объема) сточной воды. Процесс повторяем 2-3 раза.
Через нагнетательную скважину закачиваем 43000 куб.м. (0,05 порового объема) щелочной дистиллерной жидкости, 30 куб.м. пресной и 43000 куб.м. сточной воды. Процесс повторяем в той же последовательности: 85900 куб.м. щелочной дистиллерной жидкости, 30 куб.м. пресной и 85900 куб.м. сточной воды. После чего закачиваем 13200 куб.м. щелочной дистиллерной жидкости 30 куб. м. пресной и 17200 куб.м. сточной воды. Процесс можно продолжать 2-3 раза.
Проведенные испытания предлагаемого способа в промысловых условиях позволили повысить нефтевытеснение на 10-12% На фиг.2 показано изменение добычи нефти при закачке в пласт щелочной дистиллерной жидкости и сточной воды по сравнению с добычей нефти, имеющей место при вытеснении сточной воды. По оси абсцисс отложены величины 1/ _ж, обратные объемам добытой жидкости (нефти и воды), а по оси ординат накопленная добыча нефти _н. Видно, что если бы, начиная с середины 1983 г. в пласт закачивали, как и ранее, сточную воду, добыча нефти на начало 1986 г. составила бы лишь 915 тыс.т. Циклическая закачка с середины 1983 г. щелочной дистиллерной жидкости, пресной и сточной воды дала прирост добычи нефти на начало 1986 г. около 140 тыс.т.
Промысловые эксперименты показали также, что в добывающих скважинах наблюдается уменьшение гипсовых отложений. На фиг.3 показано снижение количества гипсующихся скважин при применении предлагаемого способа. Последовательная закачка сточной воды, пресной воды и щелочной дистиллерной жидкости приводит к исчезновению гипсующихся скважин.
Использование предложенного технического решения, в сравнении с известным, позволит: увеличить нефтеотдачу пластов на 10-12% сохранить запасы поверхностных пресных вод за счет повышения возможности утилизации промысловых стоков нефтехимических предприятий и попутнодобываемых сточных вод; снизить затраты на приобретение химических реагентов; уменьшить число ремонтов скважин.
Сущность изобретения: нефть вытесняют к добывающей скважине. Через нагнетательную скважину закачивают в качестве щелочного раствора дистиллерную жидкость рН 10-12 в количестве 0,05-0,15 порового объема. Затем закачивают пресную воду и сточную воду в количестве 0,05-0,3 порового объема. 3 табл., 3 ил.