Способ контроля за разработкой нефтяной залежи заводнением

(1% И) 3(59 Е 21 В 43/2 ОПИС ИЗОБРЕТЕНИИДЕТЕЛЬСТВУ ВТОРСКОМ ффававцке вМ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ(71) Всесоюзный научно-исследовательский институт ядерной геофизики игеохимии и Всесоюзный нефтегазовыйнаучно-исследовательский институт(56) 1. Цветков В.Н., Эскин В.Е.,Френкель С.Я, Структура макромолекулв растворах. М "Недра", 1964,с. 206,2. Временный метод расчета технологических показателей заводненияслоистого пласта растворами полимеров и поверхностью активных веществ сучетом перетока жидкостей и размещения скважин РД 39-409-80. М., 1980(54)(57) СПОСОБ КОНТРОЛЯ ЗА РАЗРАБОТКОЙ НЕФТЯНОЙ ЗАЛЕЖИ ЗАВОДНЕНИЕМ путем закачки в пласт через нагнетательные скважины воды, загущенной полимером, отбора продукции черездобывающие скважины и определенияконцентрации полимера в добывающейпродукции, отличающийсятем, что, с целью повышения точности контроля за разработкой путем определения сорбции и деструкции полимера, воду загущают полимером судельной активностью трития 1010 ф Ки/кг, полученной иэотопным обменом атомов водорода в молекулеголимера на атомы трития, а поудельной активности трития в отобранной продукции судят о концентрациисорбции и деструкции полимера впластовых условиях.Изобретение относится к области разработки нефтяных или нефтегазовых месторождений и направлено на контроль за разработкой залежи с применением метода воздействия на пласт водой, загущенной водорастворимыми полимерами.Известен способ контроля за разработкой нефтяной залежи с применением воздействия на пласт водой, загущен О ной полимерами, заключающийся в отборе проб из эксплуатационных скважин, определении концентрации несорбирующегося индикатора и концентрации полимера по рассеянию света. 15Анализ концентрации полимера по рассеянию света в пробах из эксплуатационных скважин позволяет определить уменьшение концентрации полимера в добываемой продукции по сравнению с 20 начальной величиной.Уменьшение концентрации полимера происходит вследствие сорбции полимера в породе и деструкции полимера в пластовых условиях 1 .25Недостатком способа является то, что он не позволяет раздельно оценить уменьшение концентрации полимера вследствие сорбции и из-за деструкции, Сорбция полимера обуславливает сниже-ЗО ние подвижности воды, проталкивающей отсрочку полимера, что способствует уменьшению гидродинамической неоднородности пласта и увеличению нефтеотдачи. 35Деструкция, т.е, разрушение, полимера происходит вследствие различных причин, например повышения температуры высоких скоростей движения, особенностей технологии применения, 40 наличия кислорода в закачиваемой воде и т.д.В результате деструкции происходит уменьшение среднего значения молекулярной массы.макромолекул по лимера или полимерных ассоциатов и снижение вязкости раствора.При этом полезное действие поли- мерного раствора на нефтеотдачу пласта снижается (продукты деструкции полимера также могут сорбироваться горными породами). Кроме того, процесс определения концентрации полимера по рассеянию света достаточно трудоемкий и обеспечивает недостаточ 55 но высокую точность. Известен также способ контроля за разработкой нефтяной залежи завод нением путем закачки в пласт черезнагнетательные скважины воды, запущенной полимером, отбора продукциичерез добывающие скважины и определения концентрации полимера в добывающей продукции.Анализ вязкости полимерного раствора в пробах из эксплуатационныхскважин позволяет определить уменьшение концентрации полимера в добываемой продукции по сравнению с начальной величиной,Уменьшение вязкости раствора происходит вследствие уменьшения концентрации полимера в растворе.Определение концентрации по вязкостиРфболее технологично, чем по рассеяниюсвета,Уменьшение концентрации полимерапроисходит вследствие сорбции полимера в породе и деструкции полимера впластовых условиях 21.Недостатком известного способатакже является невозможность раздельной оценки уменьшения концентрацииполимера из-за сорбции и деструкции.В результате деструкции происходитуменьшение среднего значения молекулярного веса макромолекулы полимераи снижение вязкости раствора. Приэтом полезное действие полимерногораствора на нефтеотдачу. пласта снижается.Целью изобретения является повышение точности контроля за разработкой путем определения сорбции и деструкции полимера.Поставленная цель достигаетсятем, что согласно способу контроляза разработкой нефтяной залежи заводнение путем закачки в пласт черезнагнетательные скважины воды, загущенной полимером, отбора продукциичерез добывающие скважины и определения концентрации полимера в добывающей продукции, воду загущают полимером с удельной активностью трития10 -10 Ки/кг, полученной изотопным обменом атомов водорода в молекуле полимера на атомы трития, а поудельной активности трития в отобранной продукции судят о концентрации идеструкции полимера в пластовых условиях.На фиг.1 показаны результаты прокачки через модуль соленой и тритиевой воды и меченого полиакриламида;,на фиг,2 - зависимость концентрации раствора полиакриламида от25 Скорость Фильтрации полимера впласте меньше скорости Фильтрацииводы, на которой готовят раствор поз 110424объема прокачки, на фиг,З - то же,для полиэтиленаксида.Согласно предлагаемому способуиспользуют меченный тритием полимер.В результате деструкции полимера целые молекулы полимера и продуктыего распада остаются меченными тритием, поэтому удельная активностьтрития в пробе характеризует суммарное количество полимера и продуктов его распада.Были проведены лабораторные исследования, которые показали различие в поведении меченной индикатором воды, на которой готовился 15раствор полимера и собственно меченного индикатором полимера, которыйрастворялся в немеченной воде,Результаты этих исследований приведены на фиг.1, где С/С - измеряемая величина на выходе из образца,отнесенная к ее значению перед прокачкой через образец; Ч - объем закачанной жидкости, отнесенной кобъему пор, Х - концентрация ИаС 1в водном растворе полиакриламида;В - удельная активность окиси трития в водном растворе полиакриламида(несорбируемый индикатор по известному способу);- вязкость раствораполиакриламида; Ь - удельная активность раствора полиакриламида,меченного тритием (индикатор попредложенному способу).Исследования проводили на модели35пласта с недеструктированным полимером при таких условиях фильтрациирастворов, чтобы избежать деструкции. Водный раствор полимера былслегка подсолен ИаС 1. Как следуетиз результатов опыта, фильтрациянесорбируемого индикатора по способумеченной тритием воды несовпадаетс фильтрацией полимера и совпадаетс Фильтрацией воды: изменения солености и удельной активности тритиевой воды ложатся на одну кривую(кривая 1).Характер изменения концентрациинедеструктированного полимера,определенный по вязкости раствора ис помощью меченного полимера (индикатор по предлагаемому способу),достаточно хорошо совпадает (кривая 2). лимера. Отличается также и форма кривой выхода из пласта воды и полимера (за счет сорбции полимера в пласте).Таким образом, только собственно меченный тритием полимер может использоваться для изучения особенностей фильтрации полимера в пласте.При использовании меченого полимера по предлагаемому способу следует использовать меченный тритием сухой полимер с удельной активностью 10 - 10 Ки/кг полимера. Для обеспечения массовых поточных анализов удельной активности полимера в растворе с погрешностью не хуже 20% относительная величина удельной активности раствора полимера в воде не должна быть меньше 1 10 Ки/л води иэ-за чувствительности измерительной аппаратуры СБС. Применяемая для закачки в пласт концентрация полимера составляет 5 10 кг/кг раствора. При движении по пласту возможно уменьшение концентрации полимера в результате сорбции и разбавления, прежде всего при создании небольших оторочек раствора полимера, Поэтому в зависимости от особенностей решаемой задачи необходимо определять концентрацию полимера на уровне 100-107 от начальной величины, т.е.510- 5 10 кг/кг раствора. Соответственно удельная активность таких растворов должна быть не менее 1 10Ки/л раствора, что соответствует удельной активности сухого поли 1 10 г -4 1 10ра:-3- 2 10 Ки/кг полимера,Повышение величины удельной активнос .и нецелесообразно из-за требований радиационной безопасности.Таким образом, приведенные значе.3ния удельной активности 10 -10 Ки/кг полимера относятся к сухому полимеру и при приготовлении раствора полимера соответствуют 1 О Ки/л раствора.Были приготовлены б растворов наиболее часто применяемого полимера полиакриламида (ПАА) с концентрацией 0,057., меченных тритием по различным методикам. Недеструктированные растворы ПАА фильтровались через насыпную модель пласта. В качестве модели использовали трубку диаметром 0,03 м и длиной 0,5 м, В результате был выбран способ мечения ПАА три 11042431 О дели. Результаты измерения вязкости на выходе из модели приведены в долях от величины вязкости начального нс тием, который обеспечивает стабильноемечение и не приводит к изменениювязкости начального раствора. Такая.методика заключается в изотопном обмене водорода сухого порошка ПАА с газообразным тритием на специальнойустановке. Активность приготовленного меченого ПАА составля".а 10Ки/кг.Затем была исследована возможность оценки деструкции ПАА прифильтрации.Для получения частного деструктированного раствора ПАА провелифильтрацию меченого ПАА через керндлиной 3 см с проницаемостью около 15 120 мД при скорости фильтрации порядка 150 м/сут. Затем такой частично деструктированный раствор ПАА закачали в насыпную модель пористой среды проницаемостью около 1 Д. 20 Скорость фильтрации при этом составила около 1 м/сут. На фиг,1 представлены результаты эксперимента: кривая 1 - изменение вязкости на выходе из модели, кривая 2 - изменение 25 суммарной удельной активности меченного тритием ПАА и продуктов его деструкции.Удельную активность раствора по трению определяли радиометрически с ЗО помощью серийного жидкостного сцинтилляционного счетчика СБСследующим образом.Отбирали пробу раствора полимера на выходе из модели пласта объемом 0,1 мл и добавляли ее в измерительную кювету к 20 мл жидкогооцинтиллятора ЖС. Затем производили измерение.Вязкость измеряли на вискозиметре 4 О ВПЖдиаметром 0,54 мм при 20 С.Вязкость раствора обусловлена недеструктированным ПАА.Величина удельной активности три- тия обусловлена суммарной концентра цией недеструктированного ПАА и продуктов его распада. Прокачку меченого ПАА проводили до получения на выходе из модели раствора ПАА с постоянной вязкостью и удельной активностью. Это условие выполнялось в данном конкретном случае после прокачки через модель раствора ПАА в количестве двух пороговых объемов модеструктированного раствора ПАА доего фильтрации через керн,Величина удельной активноститрития меченного ПАА приведена вдолях от начальной величины удельноактивности недеструктированного раствора ПАА до его фильтрации черезкерн.Как следует из фиг.2, удельнаяактивность трития на выходе из модели достигла 1003 после прокачкидвух пороговых объемов и 507 послепрокачки 1,3 пороговых объемов,вязкость на выходе модели достигла603 от начальной величины, а половина этого значения быпа достигнутапосле прокачки 1,4 пороговых объемов.Отсюда величина сорбции определяется следующим приближенным методом,Если бы сорбции не было, то 503закачанного вещества вышло бы из модели после прокачки 1 порогового объема,Следовательно, для определенияколичества сорбированного недеструк-тированного полимера необходимо извеличины порогового объема, при котором наблюдалась концентрация полимера, равная 0,5 от максимальнодостигнутой (в данном случае 1,4),вычесть "1", умножить на абсолютнуювеличину порогового объема (в данном случае 106,0 см) и на максимально достигнутую величину концентрации полимера (в данном случае0,6 0,0005 = 3"10 " кг/кг).В данном примере эта величинаравна 0,4 ф 0,1063 10 =0,127 10 кгполимера. Суммарная величина сорбции недеструктированного полимераи продуктов его распада составилаО, 3 О, 106 ф О, 0005 = О, 159. 10 кг.Величину деструкции считаемравной разности между средней концентрацией полимера и продуктовего распада и средней концентрациейнедеструктированного полимера послеего выхода из пласта, отнесеннойк средней концентрации полимера ипродуктов его распада.Для определения величины среднейконцентрации полимера врспользуемсявыражениемМс= 0 4 т е 4072,45 Таким образом, приведенный пример показывает, как с помощью меченного тритием полимера и определении вязкости раствора можно оценивать сорбцию и деструкцию полимера в пластовых условиях, значение которых повышает эффективность контроля за разработкой.Был приготовлен меченный тритием полиэтиленоксид (ПЭО). Мечение производилось также изотопным обменом с сухим ПЭО. Удельная активность меченого ПЭО составила 10 Ки/кг. Затем был приготовлен где а - средняя концентрация полимера, 7,- объем, после прокачкикоторого из модели начинает поступать полимер, доля 5порогового объема;- объем, после прокачки которого из модели начинаетпоступать постоянная концентрация полимера, доля 10порогового объема;С/С - отношение текущего знаочения измеряемой величинык начальному значению.Для оценки средней концентрации 15недеструктированного полимера в выражение (1) необходимо подставитьзначения С/Со, характеризующие относительное изменение вязкости, т.е.данные кривой 1 (фиг.2). Для оценки 20средней концентрации полимера и продуктов его распада в выражение (1)следует подставить значение С/С,характеризующие изменение удельнойактивности трития в растворе, т.е25данные кривой 2 (фиг.2), Интегрирование для облегчения растворов вданном случае проводят графически.Получены следующие результаты.Средняя концентрация недеструктированного полимера составила1,47 усл,ед. полимера вместе с продуктами его распада - 2,45 усл .ед .Отсюда величина деструкции равна частично деструктированный полимер. Так как ПЭО довольно легко разрушается под действием кислорода, то для частичной деструкции раствор ПЭО насыщали под давлением кислородом и выдерживали 24 ч. Затем раствор ПЭО фильтровали через насыпную модель пласта, идентичную той, что была использована в предыдущем примере. Определение сорбциии и деструкции производилось аналогично предыдущему примеру.На фиг.3 представлены кривая 1 иэменения вязкости раствора на выходе иэ модели и кривая 2 изменения суммарной дельной активности трития ПЭО и продуктов его деструкции. Обе эти величины вышли на насыщение после прокачки через модель раствора в количестве 1,9 пороговых объемов. Удельная активность достигла величины 1007 от начальной, а 507-ный уровень был достигнут при прокачке 1,1 порогового объема, Вязкость достигла величины 807. от исходной, а половина этого значения, т.е.407, была достигнута после про - качки 1,25 порогового объема. Отсюда величина сорбции недеструктированного полимера Ф составила (1,25-1,00) О, 106 0,8 0,00051,0610 б кг. Величина сорбции ПЭО и продуктов его распада составила (1, 1-1,0) 0,1060,0005 = 5,310 6 кг, Величина деструкции оценивалась, как и в предыдущем случае, как отношение разности площадей под кривыми 2 и 1 к площади под кривой 2. В результате графического интегрирования величина деструкции3,6-2,9составила= 0,2, т.е. 207.УОсуществление контроля за воздействием на пласт загущенной водой спомощью меченного полимера позволит выбирать концентрацию и технологию применения полимера с учетом деструкции последнего в пластовых условиях. Это позволит повысить нефтеотдачу пласта, что обеспечит экономический эффект порядка сотен тысяч рублей.