Способ разрыхления нефтяного пласта

"791 952 О П И С А Й"И 4 ь ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советских Социалистических Республик(22) Заявлено 05. 0777 (21) 2505713/22-03с присоединением заявки Йо(51)М. Кл. Е 21 В 43/26 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(72) Авторы изобретения И. М. Джамалов и Л, М. Матвеенко Азербайджанский государственный научно-исследовательскийи проектный институт нефтяной промышленностиАзНИПИнефть(54) СПОСОБ РАЗРЫХЛЕНИЯ НЕФТЯНОГО ПЛАСТАПредлагаемое изобретение относится к области нефтяной промышленностиа именно - интенсификации добычи нефти путем образования в призабойной зоне нефтяного пласта высокопроницаемых каналов-трещин, каверн и т.п.Известен способ, включающий в себя нагнетание под давлением в призабойную зону специального состава, который образует в призабойной зоне скважины трещину, а затем в процессе выдержки затвердевает и превращается в проницаемую пробку, через которую пластовый флюид притекает к скважине 1 . 15Положительный эффект применяемого способа достигается за счет того, что пробка имеет более высокую проницаемость, чем пластЭто обусловлено тем, что размер пор проницаемой проб ки выше, чем у пород пласта.Недостатком является то, что повышенная пропускная способность проницаемой пробки по отношению к добываемой нефти со временем затухает вслед ствие сорбционного отложения на стенках поровых каналов пробки смолоасфальтеновой пленки, которая постепенно перекрывает проходное сечение каналов фильтрации, и достигнутый после ЗО применения этого способа положительныйэффект исчезает. Увеличение размеров фильтрационных каналов пробки, заполняющей трещину, возможно до ограниченной величины.Это связано с тем, что размер проходного сечения этих каналов определяется размером отдельных частиц проницаемой пробки, а раскрытие самой трещины обычно не превышает одного миллиметра, поэтому и размер частиц пробки не может превышать этой величины. Следовательно, максимальная пропускная способность трещины, созданной по применяемому способу, ограничена физической проницаемостью материала, заполняющего трещину, и затухает со временем в процессе фильтраци сквозь трещину добываемой из пласта нефти. Известен способ разрыхления нефтяного пласта, включающий создание в призабойной зоне эксплуатационной скважины трещины и заполнение ее проницаемым материалом, предварительно смоченным низковязким, не смешивающимся с нефтью флюидом, например, водой 2, 791952Недостатком известного способа является низкая и нестабильная пропускная способность трещины,Целью изобретения является увеличение и стабилизация пропускной способности трещины,Достигается поставленная цель тем, 5что в качестве проницаемого материалаиспользуют зернистые среды с микропористой структурой, представленныегранулированными цеолитами или фаянОсом,На фиг. 1 показана структура зернацеолита на фиг, 2 - структура зернакварца; на фиг. 3 изображен разрезэлемента нефтефильтрующей пористойсреды; на фиг. 4 дана картина фильтрации нефти сквозь зернистую среду;фиг, 5, где показан график зависимости расхода нефти (у) сквозь трещину от температуры (Т).Сущность способа заключается в 20том, что гранулированный цеолит состоит из отдельных гранул (зерен);применяемый в известном способе кварцевый песок также состоит из отдельныхзерен идентичной фракции. Однако 25структура зерна цеолита отличается отструктуры зерна кварцевого песка, Вто время как зерно кварцевого пескаявляется непроницаемым монолитом,зерно цеолита состоит из отдельных микрополостей, т,е. само зерно цеолитаявляется пористым. Аналогичную с цеолитом структуру имеет фаянс,Имеющиеся входы в адсорбционныеполости цеолитового зерна позволяютжидкостям проникать внутрь этих по 35лостей. Однако размеры входных отверстий на поверхности зерен различны уразных типов цеолитов, так, цеолиттипа КА поглощает только воду, таккак размер входных отверстий этого 40цеолита близок к диаметру молекулыводы, но меньше диаметра молекул углеводородов и других флюидов. Проникая внутрь зерна цеолита вода захватывается полостями, а водяная пленкана поверхности зерна прочно удерживается на этой поверхности адсорбционными силами, связывающими поверхностную пленку воды с водой, насыщающей полости цеолитового зерна.Таким образом, зерно цеолита,насыщенное водой отличается наличием внутри микропор зерна воды и на поверхности зерна. прочно удерживаемой водяной пленки, Такая же прочная пленкабудет на поверхности пористой гранулы,изготовленной из другого материала,например фаянса,при условии, чтонасыщающая его жидкость смачиваетматериал зерна, а диаметр молекулыэтой жидкости меньше диаметра входных отверстий адсорбционных полостейзерна. Известно, что вода и нефтьявляются несмешивающимися жидкостями,поэтому пленка воды на поверхностиподобного водонасыщеннога зерна не будет смешиваться с нефтью, если такое зерно поместить в поток нефти.Согласно способу, трещину в призабойной зоне нефтяного пласта заполняют зернистыми средами, состоящими из пористых зерен, насыщенных низковязкими нефтеотталкивающими флюидами. После заполнения трещины зернистым материалом начинают добычу нефти из пласта, в котором имеется трещина. В процессе движения по треШине нефть фильтруется по поровым каналам, образованным соседними зернами материала, заполняющего трещину.Однако механизм фильтрации нефти сквозь зернистую массу, примененную в заявляемом способе, резко отличается от механизма фильтрации нефти сквозь зернистую массу, зерна которой непроницаемы, например, сквозь кварцевый песок.На фиг. 3 изображен разрез элемента нефтефильтрующей пористой среды, зерна которой непроницаемы и смачиваются нефтью. При этом фильтрующаяся нефть занимает полностью сечение фильтрационного канала, а распределение скорости струи нефти по сечению этого канала таково, что на поверхности зерен скорость нефти равна нулю вследствие прилипания, и максимальна в середине струи. При этом основное сопротивление течению происходит в пограничном слое нефти, прилегающем к поверхности канала и при высокой вязкости нефти эффект от гидроразрыва и образования трещины может быть равен нулю.Картина фильтрации резко меняется, если зерна нефильтрующей пористой среды являются пористыми и насыщены низковязкой смачивающей жидкостью, не смешивающейся с нефтью, т,.е. каждое зерно пористой среды окружено оболочкой низковязкой жидкости, которая прочно связана с поверхностью зерна и не смешивается с нефтью.На фиг. 4 показана картина фильтрации нефти сквозь зернистую среду, сложенную такими зернами. В этом случае фильтрационная струя нефти не прилепает к поверхности зерен, на которой имеется водяная пленка, т.е. высоковязкий пограничный слой нефти по заявляемому способу заменен на низковязкий водяной пограничный слой.Поэтому струя высоковязкой фильтрующейся нефти скользит по поверхности водной пленки, вследствие чего резко повышается пропускная способность фпльтрационного канала,а вследствие прочного удержания воды пористым зерном, продолжительность эффекта будет практически неограниченной. Этот продолжительныи эффект будет тем выше, чем вязче добываемая из пласта нефть, так как вязкость воды 1 спз (при 20 С) а вязкость нефтей в пластовых усло 79195225 30 35 Это позволяет производить выбор 40 материала с учетом местных ресурсов.Так, гранулированный цеолит широкоприменяют на нефтеперерабатывающихи химических предприятиях, а диспергированный фаянс можно изготовить из 45 отходов фаянсового производства(фаянсовыи бой).Основными преимуществами заявляемого способа, по сравнению с известным способом, являются следующие: 50 достигается резкое увеличение пропускной способности призабойной зоны,особенно при добыче вязких нефтей,обеспечивается стабилизация пропускной способности трещины на повышенном уровне. виях может составлять сотни и тысячи сантипуаза.Описанный эффект невозможно достичь при применении в качестве заполняющей среды монолитные зерна, например, смоченныйводой кварцевый песок. Вода в этом случае будет располагаться только на поверхности зернав виде тонкой пленки, удерживаемойповерхностными силами, величина которых существенно меньше адсорбционныхудерживающих сил, действующих в томслучае, когда зерно является пористым. Поэтому пленка воды с поверхности кварцевого песка будет быстровытеснена фильтрующейся нефтью путеммолекулярного обмена под действиемгидродинамических сил.Эффективность заявляемого способабыла подтверждена результатами экспериментов с моделями трещин, Дляполучения сопоставимых результатов,в идентичных условиях испытавалсяизвестный способ, предусматривающийприменение в качестве заполняющеготрещину материала монолитных зерен,например, кварцевого песка.При испытаниях сквозь модельнуютрещину, цилиндрическую трубку внутренним диаметром 1 см и длиной 25 см,заполненную пористой средой, фильтровали нефть, отобранную из скважины 328 месторождения "о.Артема" Апшеронского полуострова. Температурновязкостная характеристика нефти показана в таблице, для сравнения в тойже таблице приведена температурновязкостная характеристика воды, используемой в заявляемом способе длянасыщения пористых зерен заполняющеготрещину материала.Перепад давления по концам модели,под действием которого сквозь модельфильтровалась нефть, составлял 0,108кгс/см . Испытания проводились притемпературах: 20, 25, 30, 35 и 40 ОС.В процессе экспериментов испытывалась нефтепропускная способностьтрещин заполненных;кварцевым песком,водонасыщенным диспергированнымфаянсом (утильный фаянс после первогообжига Бакинского фаянсового завода),водонасыщенным гранулированным цеолитом марки КА.Размер фракции зерен всех испытывавшихся пористых сред одинаков от1,1 до 2,1 мм. Результаты испытаний обработаны в виде зависимости расхода нефти (9) сквозь трещину от температуры (Т), и показаны в виде графика на фиг. 5 (кривая 1, экспериментальные точки зачернены ) относится к экспериментам проведенным с кварцевым песком.Экспериментальные точки, относящиеся к опытам с водонасыщенным диспергированным фаянсом незачерненные точки ) и водонасыщенным гранулированным цеолитом, (зачерненные треугольнички ) расположились на одном и том же графике, кривая 2, что объясняется описанными выше свойствами этих материалов.Из представленных на фиг. 5 данных следует, что пропускная способность трещины по заявляемому способу, в сравнении с известным способом возросла в 1,86 раз при 20 С и в 2,43 раза при 40 С. Испытания, включающие в себя непрерывную фильтрацию нефти сквозь модельную трещину на протяжении двухомесяцев при температуре 30 С показали, что повышенная пропускная способность трещин, по заявляемому способу осталась неизменной, в то время, как пропускная способность трещины, заполненной кварцевым песком, понизилась к концу этого времени почти вдвое.Способ предусматривает применение для заполнения трещин пласта одного из двух видов зернистого материала, зерна которого являются пористыми и насыщены водой: гранулированный цеолит, диспергированный фаянс.791952 оТемпература, С Вязкость 25 30 40 35 20 126 54 90 70 Нефти, спз 0,90 0,80 1,00 0,65 0,72 Воды, спз Формула изобретения но к 3 агц,ейгп лес г.1 1. Способ разрыхления нефтяного пласта, включающий создание в при забойной зоне эксплуатационной скважины трещины и заполнение ее проницаемым материалом, предварительно смоченным низковязким несмешивающимся с нефтью флюидом, например водой, 25 о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью увеличения и стабилизации пропускной способности трещины, в качестве проницаемого материала используют зернистые среды с микропористой структурой. 2. Способ по п. 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что зернистые среды представляют гранулированные цеолиты или фаянс. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Патент США Р 3654991,кл. 166-281, опублик. 1972.2. Гадиев С, М. и др. Воздействие на призабойную зону нефтяных и газовых скважин, М., "Недра", 1966, с, 58-59. 1 вцсщсе Ыггнпсгнщеннге.7 РФиг.Х Составитель Ь. ЗвездинаТехред Н,Ковалева Корректор В. Синицкая Редактор Т,НикольскаЯ Филиал ППП Патент, г. Ужгород, улПроектная, 4 Заказ 9435/34 Тираж 626 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5