Способ разработки нефтяной залежи с применением внутрипластового горения

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 7/055 51)5 Е 21 В 43/24 САНИЕ И ТЕНИ О ЬС СВИ АВТОРСКО 2 СУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМИ ГКНТ СССР(71) Татарский государственный научно-исследовательский и проектный институт нефтяной промышленности(56) Результаты внедрения внутрипластового горения на залежи М 24 Ромашкинскогоместорождения // Р,Т,Фазлиев, К,И,Веревина, Р,Н.Дияшев и др, - Нефтяное хозяйство, 1984, Ь 10, с, 30-32,Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к способам разработки залежей нефти путем тепловой обработки,Известен способ разработки нефтяной залежи, включающий добычу нефти путем вытеснения ее паром с использованием забойного парогенератора 1). Недостатком этого способа является локальный прорыв теплоносителя,интенсивноеотводнениеотдельных добывающих скважин, низкий суммарный коэффициент охвата тепловым воздействием,Наиболее близким к предлагаемому является способ разработки залежи нефти с применением внутрипластового горения 2). Способ предусматривает создание очага горения и последующее проталкивание горячей оторочки холодной водой. Очаг горения создается путем инициирования возгорания нефти в призабойной зоне зажигательной скважины специальным источником тепла при одновременном нагнетании окислителя - воздуха, Далее процесс ведется путем закачки воздуха и воды одновременно или последовательно.(54) СПОСОБ РАЗРАБОТКИ НЕФТЯНОЙ ЗАЛЕЖИ С ПРИМЕНЕНИЕМ ВНУТРИПЛАСТОВОГО ГОРЕНИЯ(57) Сущность изобретения: в приэабойной зоне инициируют внутрипластовое горениес закачкой в нее окислителя и холсдной воды, после последовательно-раздельной закачки в пласт водного 52 - 60 %-ного раствора двуххлорного железа и 36-40%- ного раствора нитрилотриметил 4 осфоновой кислоты в водном 23-25%-ном растворе аммиака, Указанные растворы закачивают порциями по 2,5-5,0% от общего объема циклически. 2 табл,Недостатком этого способа является низкий коэффициент нефтеотдачи з-за неравномерности охвата пласта гс,эением, Крометого,образующиеся при горе ии кислые газы при извлечении продуктов из пласта вызывают усиленную коррозию нефтепромыслового оборудования, а сероводород, образующийся в процессе горения, вступает во взаимодей;твие с закисным железом, содержащимся в пластовых водах, с образованием сульфида железа, что приводит к повь шению устойчивости (стабильности) водонефтянои эмульсии, для разрушения которой требуется повышенный расход деэмульгатора,Целью изобретения является повышение нефтеотдачи пласта за счет выравнивания фронта горения, а также связывание кислых газов - продуктов горения и избыточного кислорода,Поставленная цель достигается тем, что перед инициированием горения в г ласт последовательно - раздельно закачив; ют равные объемы водного раствора двух.лорного железа 52-60% и 36 - 40% раствор н лтрилотриметилфосфоновой кислоты в все,ном 23 177055425 растворе аммиака, при этом указанныерастворы закачивают порциями объемом2,5 - 5 от общего объема циклически,Предлагаемый способ в промысловыхусловиях осуществляется следующим образом. В пласт до инициирования горения через насос нокомп рессорные трубы,опущенные до фильтра колонны и затрубное пространство, чередуя порциями объемом по 2,5 - 5 о , от общего объема, 10закачивают по одной линии раствор, содержащий, мас. О :Двуххлорное железо 52-60Вода 48-40,по другой - раствор, содержащий, мас, О : 15Аммиак водный 14,7-15Нитрилотриметилфосфоновая кислота 36 - 40Вода 49,3 - 45При закачке циклически улучшаются условия для перемешивания компонентов,тем самым улучшается реакционная способность раствора, Объем цикла (2,5 - 5 оот общего объема) устанавливаетсяэкспериментально, Суммарный объем закачиваемого раствора (Ч, м ) рассчитываетсяпо формуле:Ч= ЛВ П Кп(1- Кн.н.о).2где тг= 3,14;В - радиус проникновения раствора 30(1 м);Ь. - эффективная нефтенасыщеннаятолща пласта, м;Кп - коэффициент пористости, доли ед.;Кн.н.о - коэффициент начального нефтенасыщенного объема, доли ед.После закачки растворов переходят кинициированию горения и закачке окислителя, далее к другим операциям по применению способа внутрипластового горения, 40Механизм процессов, происходящих впласте при осуществлении предлагаемогоспособа, можно представить следующимобразом. В процессе горения в пласте образуются кислые газы горения (Н 25, 302), К 45газам горения присоединяется избыточныйкислород, неиспользованный при горении.Растворы, вводимые по предлагаемому способу в пласт до инициирования внутрипластового горения, являются активными 50поглотителями кислорода, сернистого газаи сероводорода. В щелочной среде в присутствии комплексона газообразный кислород вступает в реакцию с ионамидвухвалентного железа; 554 РеС 2+ 8 МН 40 Н + 02+ 2 Н 20 == 4 Ге(0 Н)з + 8 М Н 4 С.Сернистый газ поглощается щелочным составом, причем ввиду того, что этот газ легко окисляется, он является дополнительнымпоглотителем избыточного кислорода:2302+ 4 КН 40 Н + 02 == 2(КН 4)2304+ 2 Н 20.Сероводород восстанавливает трехвалентное железо до двухвалентного и, таким образом, часть соединений железавозвращается в исходную форму:Зт.еСз+ Н 23 = 2-еС 2+ Я + 2 НС.Поглощение сероводорода закачанным составом предотвращает образование сульфида железа и соответственнопредотвращает повышение устойчивостиводо-нефтяной эмул ьсии.Один 1 м закачиваемого состава можетпоглотить до 34 м кислорода (объем при 1 =з=20 С, Р = 0,1 МПа), кроме того, емкостьпоглощения кислорода увеличится при наличии в газе сернистого газа и сероводорода,Опыты по определению эффективностиспособа по прототипу и по предлагаемомуспособу проводили на специальной установке, состоящей из модели пласта и приспособлений, предназначенных дляохлаждения, сепарации, сбора и замеранефти, воды и газа, а также отбора проб газана анализ и отвода газообразных поодуктовгорения.Модель пласта представляет собойдвухстенную трубу длиной 1,2 м состоящую из внутренней стальной трубы с диаметром 100 мм и кожуха(наружной стальнойтрубы) с диаметром 240 мм. Труубы междусобой закреплены центраторами. Процессвнутрипластового горения моделируется вовнутренней трубе. Для устранения теплопотерь кольцевое пространство заполняетсятеплоизолятором,В качестве пористой среды использсвался несцементированный кварцевый песок фракции менее 0,4 мм. Модельнасыщали водой с плотностью 1,16 г/см, аззатем нефтью с плотностью 0,92 г/см извязкостью 110 сПз,Растворы готовят следующим образом. Для приготовления растворов двуххлорного железа берут навески 52, 56, 60 г этой соли и растворяют при помешивании, соответственно в 48,44, 40 г воды, Для приготовления раствора НТФ в растворе водного аммиака берут навеску НТФ 36, 38, 40 г и рас творя ют при помешивании в 64, 62, 60 г раствора аммиака водного, соответственно 23. 24, 25 о . При снижении концентрации компонентов в растворах ниже нижнего предела снижается эффективность в поглощении кислых газов горения и избыточного кисло рода, а верхний предел ограничен предель 1770554ной растворимостью всех трех соединений при совместном их присутствии,: Чтобы установить оптимальный объем цикла, при котором происходит полное перемешивание закачанных растворов, через модель до инициирования горения прокачали циклически 25 мл 60 раствор двуххлорного железа и 25 мл 40 ораствор НТФ в 25 водном растворе аммиака в соотношении 1;1, Проведено 5 опытов, в которых объемы циклов составили; 1 мл; 1,25 мл; 2,5 мл;3,75 мл; 5 мл, что соответствовало 2 , 2,5, 5 о , 7,5 о , 10 оот общего объема. На расстоянии 7 см от конца модели установлена задвижка, на расстоянии 6 см от этого же конца имеется отвод для отбора проб. Было отобрано по 4 пробы с каждого из 5 опытов,Степень перемешивания определили по содержанию в пробах ионов железа. Равные концентрации железа во всех пробах опыта свидетельствуют о хорошем перемешивании. При полном перемешивании обоих растворов(в колбе) концентрация железа в растворе составила 81 г/л.Результаты моделирования приведены в табл. 1.Равномерный вынос ионов железа из модели, т,е, хорошее перемешивание растворов, достигается при объеме циклов не более 2,5 мл, что составило 5,0 оот общего объема раствора. Хорошие результаты получены также при смешивании растворов с объемом цикла 1,25 мл, что соответствовало 2,5 о , При еще большем уменьшении объема цикла до 1 мл (2 о ) результат остается таким же, поэтому оптимальными объемами циклов являются объемы 1,25 - 2,5 мл, что составляет 2,5 - 5 оот общего объема,При моделировании предлагаемого способа (примеры 2, 3, 4) до инициирования горения закачивали растворы двуххлорного железа с концентрациями 52, 56, 60 мас,и нитрилотриметилфосфоновой кислоты с концентрацией 36, 38, 40 мас,в растворе аммиака водного и концентрацией 23, 24, 25 мас4, При снижении концентрации компонентов в растворах ниже нижнего предела снижается эффективность в поглощении кислых газов горения и избыточного кислорода, а верхний предел ограничен предельной растворимостью всех трех соединений при совместном их присутствии,Результаты исследований приведены в табл, 2,П р и м е р 1 (по прототипу). Инициирование процесса внутрипластового горенияосуществляли путем разогрева входного конца модели электронагревателем до температуры 320-340 С при минимальном расходе воздуха. Начало процесса горения5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 определяли по скачкообразному движениютемпературы на входе модели и по составувыходящих газов. После того, как фронт горения вплотную подходил к выходному торцу модели, опыт прекращали,П р и м е р 2 (по предлагаемому способу). До инициирования горения в модельзакачали чередуя порциями по 2,5 мл по25 мл 52 раствор двуххлористого железа и36 раствор нитрилотриметилфосфоновойкислоты в 23 оаммиаке водном. Затем инициировали горение и далее опыт продолжали, как в примере 1.П р и м е р 3 (по предлагаемому способу), До инициирования горения в модельчередуя порциями по 2,5 мл закачали по25 мл 56% растворов двуххлористого:железа и 38 раствор нитрилотриметилфосфоновой кислоты в 24 аммиаке водном.Затем инициировали горение и далее опытпродолжали, как в примере 1,П р и м е р 4 (по предлагаемому способу). Перед инициированием горения в модель чередуя порциями по 2,5 мл закачалипо 25 мл 60% раствор двуххлорного железаи 40 ораствор нитрилотриметилфосфоновой кислоты в 25 оаммиаке водном. Затеминициировали горение, как в примере.3.Как видно из приведенных примеров,при применении предложенного способа посравнению со способом по прототипу изменяется состав извлекаемого газа и коэффициент нефтеотдачи. В составе газапонижается содержание кислорода на 2 порядка, исчезает из него сернистый газ исероводород, Коэффициент нефтеотдачи всреднем возрастает на 7,5 о .При применении предлагаемого способа технико-экономическая эффективностьвыражается в том, что увеличивается количество добытой нефти, понижается скоростькоррозии оборудования, отпадает необходимость в строительстве специальных установок по подготовке устойчивых(стабильных) эмул ьсий.Формула изобретенияСпособ разработки нефтяной залежи сприменением внутрипластового горения.включающий инициирование горения в призабойной зоне нагнетательной скважины.закачку в нее окислителя и холодной воды иотбор продукции через добывающую скважину,отличающийся тем,что,:цельюповышения нефтеотдачи пласта и связывания кислых газов - продуктов горения и избыточного кислорода, перединициированием горения в пласт последовательно-раздельно закачивают водный 5260 -ный раствор двуххлорного железа и36 - 40 -ный раствор нитротоиметилфосфо1770554 Таблица 1 Таблица 2 10 20 30 Составитель Ф, СаттароваТехред М.Моргентал Корректор И. Шмакова Редактор Заказ 3723 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул. Гагарина, 101 новой кислоты в водном 23 - 25;6-ном рас- ры закачивают порциями объемом по 2,5 творе аммиака, при этом указанные раство,0 от общего объема.