Закачка водных растворов полимеров



Сущность метода полимерного заводнения заключается в выравнивании подвижностей нефти и вытесняющего агента для увеличения охвата пласта воздействием. Нагнетание растворов полиакриламида (ПАА) в продуктивные пласты изменяет гидродинамические характеристики объекта разработки. В результате этого начинают работать пропластки, которые при обычном заводнении оказываются неохваченными процессом. Механизм действия полимерных растворов проявляется в снижении подвижности воды (вытесняющего агента). Характер течения водных растворов полимеров в пористой среде может быть различным. Причем он, как и фактор сопротивления, определяется скоростью нагнетания, концен­трацией полимера в растворе, температурой и фильтрационными характеристиками пород. Адсорбция полимера в пористой среде способствует повышению эффективности метода. Существенное влияние оказывают также катионообменные процессы и физико-химические свойства поверхности.

Подвижность жидкостей (нефти и воды) в пластовых условиях условно выражается отношением фазовой проницаемости для данной жидкости и её вязкости. Нефтеотдача в значительной степени зависит от соотношения подвижности М нефти и воды.

М = Kвв / Kнн,                                   (5.1)

где K – фазовая проницаемость соответственно для воды и нефти;  μ – динамическая вязкость соответственно воды и нефти.

На фазовую проницаемость мы не можем повлиять на данном этапе разработки, хотя она изменяется в процессе разработки. С увеличением обводнённости продукции увеличивается фазовая проницаемость для воды и соответственно уменьшается для нефти. Формулу можно преобразовать:

М = μнв.                                     (5.2)

Уменьшение подвижности воды может быть достигнуто за счет повышения её вязкости с помощью загустителей. При этом повышается эффективность вытеснения нефти из неоднородного коллектора также за счет выравнивания фронта вытеснения. Вязкость воды может быть повышена за счет добавления в неё водорастворимых полимеров. Благоприятный результат получен при использовании в качестве загустителя гидролизованного полиакриламида (ПАА).

Технология: концентрация ПАА в закачиваемом водном растворе равна 0,05 %; объём оторочки раствора – 50–100 %. В результате закачки раствора ожидается увеличение нефтеотдачи на 10–15 % (5–10 %).

На практике наиболее рационально закачивать в пласт оторочку загущенной воды и далее продвигать её по пласту обычной водой. В качестве рабочего агента повышенной вязкости могут быть использованы пены, приготовленные на аэрированной воде с добавкой 0,1–1,0 % пенообразующих веществ.

Закачка растворов ПАА проведена на Арланском, Орлянском, Ромашкинском, Мышкинском и других нефтяных месторождениях.

Применение щелочных агентов

Применение щёлочного заводнения основано на взаимодействии щелочи с пластовыми жидкостями и породой. Основными факторами повышения нефтеотдачи при этом считаются следующие: снижение межфазного натяжения на границе нефти и раствора щёлочи; образование эмульсии, вязкость которой выше, чем обычной воды; изменение смачиваемости поверхности пород-коллекторов; растворение прочных граничных плёнок. В последнее время к положительным факторам стали относить и образование осадка в результате взаимодействия раствора щёлочи с ионами кальция и магния, содержащимися в пластовых водах. При образовании осадка происходит перераспределение объёмов закачиваемого агента по толщине и увеличение охвата пласта процессом заводнения. Механизм повышения нефтеотдачи главным образом основан на реакции нейтрализации кислотных компонентов нефти с образованием поверхностно-активных веществ. В ряде случаев происходит активизация (резкое усиление поверхностно-активных свойств) некоторых естественных поверхностно-активных компонентов нефти под воздействием растворов сильных щёлочей. К числу таких компонентов относятся смолы, асфальтены и другие высокомолекулярные вещества. Для оценки степени активности нефтей применительно к щёлочному заводнению широко используется кислотное число нефти, которое характеризует наличие в нефти органических кислот. У наиболее активных нефтей кислотное число может быть равно 2,5 мг КОН на 1 г нефти. Для достижения эффективных результатов щелочного заводнения кислотное число должно быть не менее 0,5 мг КОН на 1 г нефти. Тем не менее, по мнению Мангэна, исследования следует проводить и с нефтями, для которых кислотное число не превышает 0,2 мг КОН на 1 г нефти.

Первый крупный промысловый опыт по закачке щелочного раствора получен на Трёхозёрном месторождении в Западной Сибири. Щелочное заводнение организовано в терригенные коллекторы на двух опытных участках, включающих 59 добывающих и 15 нагнетательных скважин. В период с 1976 по 1984 г. закачано 15,5 тыс. т едкого натра; в первые годы закачка раствора 1%-ной концентрации велась постоянно, затем циклически закачивали раствор и подтоварную воду. Средняя концентрация раствора составляла 0,2–0,32 %. По первому участку создана оторочка 20 % от нефтенасыщенного объёма пор пласта, дополнительно получено 75,9 тыс. т нефти, прирост коэффициента нефтеотдачи 3,1 %. По второму участку оторочка полностью не сформирована, дополнительная добыча нефти оценена в количестве 49,4 тыс. т [18].

В Пермской области закачка раствора щелочи начата в 1978 г. в терригенные коллекторы Шагиртско-Гожанского месторождения на одном опытном участке. Промышленная закачка велась с 1983 г. последовательно на четырёх участках, все участки включали 13 нагнетательных и 72 добывающих скважины. В период с 1978 по 1990 г. закачано 14,1 тыс. т едкого натра. Закачка велась периодически, в основном в летнее время. При отсутствии щелочи закачивали пресную или сточную воду. Средняя концентрация реагента составила 0,24 %. Размер оторочки по участкам изменялся от 1 до 0,17 объёма пор пласта. Прирост нефтеотдачи по участкам изменялся от 25 до 1,4 %, в среднем составляя 5,6 %. Дополнительная добыча нефти по всем участкам на 01.01.1991 г. составила 662,4 тыс. т [11].

Принципиальная технологическая схема установки по приготовлению и закачке раствора щёлочи приведена на рис. 5.1.

Твердая каустическая сода загружается в камеры растворения 1. После заполнения водой емкостей 2 включают насосы 3, путем многоразовой циркуляции воды из емкости через насос и сопла происходит растворение каустика. С установки растворения раствор щёлочи 25 %-ной концентрации поступает в резервуарный парк, в один из трёх горизонтальных аппаратов 4, в которых раствор отстаивается и охлаждается. Насосами 5 и 6 раствор, если необходимо, разбавляется дополнительно водой и перемешивается. Кроме того, насос 5 служит для перекачки жидкой щелочи в спецавтомашину или из неё. Дозировочными насосами 7 концентрированный агент подается на прием агрегата БКНС 8, к которому подводится и пресная вода. При движении раствора по водоводу от БКНС через водораспределительный пункт 9 поступает к скважинам 10, и его концентрация доходит до 1 %.

Рис. 5.1. Принципиальная технологическая схема установки по приготовлению и закачке раствора щёлочи: I – установка растворения: 1 – сдвоенные камеры растворения, 2 – аппараты емкостью 20 м3, 3 – циркуляционные насосы Х45/540; II – резервуарный парк: 4 – стальные горизонтальные аппараты емкостью 200 м3; III – насосная: 5 – насос ЦНТС 50/231 для разбавления раствора и промывки ёмкостей от осадка, 6 – насосы Х20/18 для перекачки жидкой щелочи из спецавтомашины в ёмкость и из неё, 7 – дозировочные насосы ЭНАПТР 1-16/25, 8 – насосный агрегат на БКНС (ЦНС 180х1900), 9 – ВРП-5 (водораспределительный пункт), 10 – нагнетательные скважины

В карбонатные коллекторы раствор щелочи закачивался на трёх месторождениях Пермского края (Падунском, Опалихинском и Берёзовском) в летнее время с перерывами (при отсутствии щелочи). Средняя концентрация раствора составила 0,8 %, размер оторочки 0,09 объёма пор. Закачано 6 тыс. т едкого натра. Прирост нефтеотдачи по разным участкам составлял от 0,1 до 3,9 %, дополнительная добыча нефти 61 тыс. т.

Опытно-промышленные испытания метода щелочного заводнения и его модификаций проведены на Андижанском, Южно-Ала­мышинском, Старогрозненском, Кюровдагском, Ярегском и других месторождениях России. На всех объектах отмечено положительное влияние закачки щёлочного раствора. Основными факторами, определяющими повышение нефтеотдачи при щелочном заводнении, являются снижение межфазного натяжения на границе нефти и раствора щелочи, эмульгирование нефти, изменение смачиваемости породы и увеличение коэффициента охвата в результате образования осадка при взаимодействии раствора щелочи с пластовой водой.

Заводнение с серной кислотой

Для повышения нефтеотдачи пластов применяются серная (концентрированная или алкилированная – отходы ПНПЗ после процесса алкилирования – АСК), хлорсульфоновая, фторсульфоновая, оксидные и другие кислоты. При создании в пласте оторочки происходит выравнивание профилей приемистости в неоднородных коллекторах в результате закупорки пор высокопроницаемых слоев нерастворимыми солями (сульфаты, сульфонаты кальция и др.), которые образуются при взаимодействии АСК с солями пластовой воды. При закачке концентрированной серной кислоты происходит реакция взаимодействия её с пластовой водой, в результате которой повышается температура, уменьшается вязкость нефти, растворяются карбонаты, увеличивается проницаемость пористой среды, при выделении углекислого газа увеличивается объем воды. Уменьшается набухаемость глин, происходит объёмное расширение нефти. Величина оторочки составляет 0,1–0,5 % объёма пор, концентрация АСК 90–98 %. Продолжительность закачки 2–3 суток. Закачка производится кислотными агрегатами. Прирост нефтеотдачи 5–10 %. Закачка алкилированной серной кислоты 89–90 %-ной концентрации в Пермской области проведена на Шагиртско-Гожанском месторождении в залежь нефти яснополянского надгоризонта в период 1980–1983 гг. На Гожанской площади закачка проведена на четырех опытных участках при освоении скважин под нагнетание воды после бурения. Эффекта не получено, возможно по причине того, что после обработок закачку воды в скважины организовали не сразу, а через продолжительное время. На Шагиртской площади закачка проведена на двух опытных участках в 1980 г. Эффект в виде дополнительной добычи нефти в количестве 41,920 тыс. т получен по одному участку (скв. 1145), прирост нефтеотдачи по которому составил 4,7 %. Всего закачано 7052,4 т АСК.

Для проведения работ по приготовлению и закачке кислот необходимо следующее оборудование:

– насосный агрегат типа ЦА-320 в случае отсутствия кислотного агрегата;

– кислотный агрегат АзИНМАШ-30А;

– автоцистерна типа АЦН для подвоза технической воды;

– осреднительная емкость.

Реагенты, применяемые для приготовления кислотных растворов:

Товарная ингибированная соляная кислота (HCl) 31, 27, 24 %-ной концентрации. Поставляется в цистернах. Перевозка и транспортировка производится специальными кислотными агрегатами. Хранение обязательно в гуммированных емкостях на площадках с обвалованием. Соляная кислота (HCl) – раствор хлористого водорода в воде, на воздухе дымит, образуя туман. Пары соляной кислоты сильно раздражают дыхательные пути и слизистые оболочки, длительное воздействие паров соляной кислоты может вызвать катар дыхательных путей, помутнение роговицы глаз. При воздействии на кожу вызывает ожоги и раздражение.

Плавиковая кислота (HF) 40 %-ной концентрации, плотностью 1,15г/см3. Транспортировать и хранить плавиковую кислоту необходимо в пластмассовой таре. Плавиковая кислота – раствор фтористого водорода в воде, на воздухе дымит, образуя туман. Пары плавиковой кислоты сильно раздражают дыхательные пути и слизистые оболочки, длительное воздействие паров плавиковой кислоты может вызвать катар дыхательных путей, помутнение роговицы глаз. При воздействии на кожу вызывает долго незаживающие ожоги.

Бифторид фторид аммония (БФА) (NH4F*HF+NH4F),его кислотность в пересчете на плавиковую кислоту составляет 25 %, плотность реагента 1,27 г/см3. Несмотря на то, что использование БФА требует повышенного расхода соляной кислоты для приготовления рабочего раствора (часть HCl участвует в реакции превращения БФА в HF), реагент особенно удобен в труднодоступных районах, так как может храниться и транспортироваться обычными методами. БФА поставляется в полиэтиленовых мешках, вложенных в четырех-пятислойные бумажные мешки, массой не более 36 кг. БФА хранят в крытых складских помещениях, предохраняя от попадания влаги. Продукт токсичен. При концентрации в воздухе выше предельно-допустимой нормы (0,2 мг/м3) может вызывать нарушение деятельности центральной нервной системы, заболевания костных тканей, глаз, кожных покровов.

Смешивающееся вытеснение


Дата добавления: 2018-02-15; просмотров: 1018;