апк3а. Анализ эффективности применения технологии полимерного
 Скачать 2.12 Mb.
|
|
Проницаемость пористой среды коллектора, мкм 2 Коэффициент относительной трещиноватости коллектора Допустимое содержание в воде, мг/л Механических примесей Нефти До 0,1 вкл. Свыше 0,1 - - До 3 До 5 До 5 До 10 До 0,35 вкл. Свыше 0,35 От 6,5 до 2 вкл. Менее 2 До 15 До 30 До 15 До 30 До 0,6 вкл. Свыше 0,6 От 35 до 3,6 вкл. Менее 3,6 До 40 До 50 До 40 До 50 6. Содержание растворенного кислорода; 7. Набухаемость пластовых глин; 8. Коррозионная активность; 9. Содержание сероводорода;[14] 10. Наличие СВБ; 11. Содержание ионов трехвалентного железа. Исходя из вышесказанного, можно выделять основные параметры, требуемые для закачивания в пласт воды (таблица 6). Так же хотелось бы отметить что контролировать качество воды нужно в двух местах: на выходе из водоочистной установки и на устье наиболее удаленной нагнетательной скважины. И для того чтобы не наступила химическая деструкция, необходимо минимизировать содержание в воде кислорода, сероводорода и железа.[13] Таблица 6 – Основные требования к качеству закачиваемой воды Параметр Значение Содержание нефти в воде Менее 50 мг/л Содержание кислорода Менее 0,5 мг/л Содержание твердых частиц Менее 50 мг/л 40 Продолжение таблице 6 Размер твердых частиц Менее 5 мкм Водородный показатель pH 4,5-8,5 2.3 Технология приготовления раствора В зависимости от физического состояния полимера выбирается и установка по приготавлению раствора. Так как наиболее часто применяют порошковый полимер, то его необходимо растворить в воде перед закачкой. На рисунке 12 представлена схема установки для приготовления раствора полимера. Рисунок 12 – Схема установки для растворения порошка полимера Перед попаданием полимера в бункер-накопитель, его хранят в сухом и отапливаемом месте в виде мешков весом 750 кг. С помощью автоматизированной разгрузки полимер попадает в бункер-накопитель, откуда поступает в установку измельчения и поточного дозирования FLOQUIP PSU TM (ПИМ). Данная установка позволяет снизить время растворения более чем на 50% без образования комочков, даже при высоких концентрациях. На данном этапе частицы молекулы разрезаются, постепенно смачиваются и смешиваются. Во время данного процесса установка измельчения заполнена азотом для исключения химической деструкции полимера. Азот генерируется за счет покачивания воздуху через углеродное молекулярное сито, на котором адсорбируется кислород и образуется азот.[15] 41 После установки измельчения раствор попадет в бак созревания, где с помощью мешалок происходит гомогенизация раствора. Полимерный раствор выдерживается в емкостях 40 минут, а перемещение раствора между секциями происходит путем переливания. На данном этапе с помощью лабораторий анализируется полученная вязкость раствора и дальнейшее разбавление до нужной вязкости. Потом раствор нужной концентрации с помощью фильтров подается на насос. На данном этапе исключается механическая деструкция, за счет использования плунжерных насосов высокого давления. Благодаря этому насосу раствор подается на прием насоса кустовой насосной станции (КНС). 2.4 Технология закачки в пласт. В процессе закачки воды в пласт используются кустовые насосные станции (КНС), системы трубопроводов состоящих их водоводов, распределительные блоки (ВРБ), а также оборудования для подготовки закачиваемого агента и системы нагнетательных скважин. На рисунке 13 представлена принципиальная схема расположения сооружений для осуществления заводнения.[16] Рисунок 13 –Принципиальная схема системы ППД КНС - кустовая насосная станция; ВРБ – водораспределительная батарея; ЗУ- замерная установка; УПС- установка предварительного сброса воды 42 Вода с помощью КНС поступает в ВРБ по высоконапорным водоводам. В зависимости от числа нагнетательных скважин и расстояния между ними, а также числа КНС, рассчитывается протяженность водоводов. Попав на ВРБ, вода распределяется по нагнетательным скважинам для поддержания ППД. Нагнетательные скважины состоят из наземного и подземного оборудования. Наземного оборудования состоит из нагнетательной арматуры и обвязки скважины. В подземного оборудования входит: эксплуатационная колона, насосно-компрессорные трубы и пакер. Оборудование нагнетательной скважины представлено на рисунке 14. Рисунок 14 – Схема оборудования нагнетательной скважины Перед началом закачки необходимо очистить призабойную зону нагнетательных скважин, чтобы обеспечить хорошую приемистость. В процессе закачки реагента нужно следить чтобы его скорость не превышала 5 м/с, для того чтобы не наступала механическая деструкция. Оптимальное давление закачки является 20-22 МПа. Полимерный раствор закачивают в виде оторочек размером до 40-50 % от объема порового пространства. Закачка раствора осуществляется из расчета 1-1,5 м 3 на 1 м перфорированной толщины. Для более вязких растворов 43 следует применять следующие объемы растворов на 1 м перфорированной толщины скважины в зависимости от приемистости: До 100 м3/сут – 1,5-2,5 м3; 100 – 300 м3/сут – 2,5-4 м3; 300 – 600 м3/сут – 4-5 м3; Более 600 м3/сут – 6-7 м3. Начиная закачку раствора, первые несколько дней необходимо закачивать только половину целевой вязкости при половине объема закачки, до тех пор пока не стабилизируется давление. После чего повышаем вязкость раствора до целевой и в течение 2-3 дней поддерживаем половину объема закачки. Дальше уже повышаем объем закачки до необходимого уровня.[17] В связи с тем, что в пласт закачивается вместо воды более вязкий раствора, то возникают проблемы с приемистостью. При вводе полимерного раствора необходимо следить за давлением, так как из-за мобилизации остаточной нефти оно начинает расти. Следовательно, в процессе роста давления необходимо снижать скорость и объем закачки, чтобы не повредить целостность коллектора. Однако из-за образующихся в процессе бурения микротрещин или той же закачки воды, более холодной, чем пластовая температура, приемистость оказывается выше ожидаемой. Полимерный раствор попадает в микротрещины, проливая их и уменьшая скорость сдвига вблизи скважины, тем самым снижает риск наступления механической деструкции. Через нагнетательную скважину вводится полимерный раствор в жидком состояние, необходимой концентрации. Продвигаясь по высокопроницаемым каналам, полимерный раствор вступает во взаимодействие с породой и цементируется. После чего, вода уже не может проходить по этим каналам и следовательно проходит по дополнительным, которые ранее не вовлекались. В результате наблюдается уменьшение неоднородности потоков жидкости и увеличение охвата пласта заводнением. 44 На рисунке 15 представлена стабилизация фронта вытеснения и увеличение охвата пласта заводнением. Рисунок 15 – Принцип действия полимерного раствора В процессе осуществления полимерного заводнения необходимо следить за рядом параметров, таких как: Пластовая температура Приемистость скважины Объем добытой нефти Проницаемость пласта Пластовое давление Давление нагнетания Объем закаченного реагента Скорость нагнетания реагента в пласт Так же ведется контроль продвижения контура нефтеносности. Для оценки работы нагнетательной скважины используют график Холла. Метод построения графика Холла (рисунок 16) основан на использовании данных по нагнетанию через некоторое время после установления режима, что позволяет снизить влияние изменения дебита и давления. График в начале имеет вид восходящей вогнутой, связанное с увеличением параметров. Но со временем имеет вид прямой линии. По углу наклона кривой можно оценить скин-фактор и сделать предположения об загрязнении призабойной зоны пласта. 45 Рисунок 16 – График Холла 2.5 Сравнительный анализ различных составов закачиваемого полимер Для более эффективного использования ПЗ необходимо тщательно изучать ГФУ и только после чего можно оптимально подобрать нужный состав полимера. Полимер должен удовлетворять ряд требования, таких как: Высокая вязкость; Хорошая растворимость; Устойчивость к механической (сдвиговая стойкость), химической (использовать защитные системы для минимизации количества примесей в воде), термической (за счет добавления в раствор стабилизаторов) и биологической деструкции; Хорошая фильтрующая способность (перенос полимера в проницаемой среде). 2.5.1 Сшитые полимерные системы Сшитые полимерные системы – это гидрогели на основе водорастворимых полимеров, в частности полиакриламида, с целью увеличения охвата пласта заводнением. Данный способ эффективно применять при снижении добыче нефти и росте обводнённости, что характерно для третьей 46 стадии разработки. В раствор полимера добавляют незначительное количество реагентов-сшивателей, после чего в результате химической реакции происходит сшивка макромолекул полимера в его водном растворе, а также образование гелия. Вязкость раствора увеличивается на стадии сшивания. В качестве сшивателей чаще всего используют ацетат хрома (Cr(CH 3 COO) 3 ) или цитрат алюминия ([C 3 H 4 OH(COO) 3 ]Al). Сшитые полимеры способны глубоко проникать в пласт, за счет использования медленно сшивающихся композиций «полимер-сшиватель». Благодаря этому, глубоко проникающий сшитый полимерный, способствует эффективному регулированию фильтрационных потоков.[18] СПС обладает достаточно высокой кажущейся вязкостью, а так же вязкопластичными и вязкоупругими свойствами, что и обеспечивает их эффективное применение по сравнению с остальными составами. На Приобском месторождении был применён модернизированный СПС (МСПС) с термостабильным полимером. В 2012-2013 годах 28 скважин были обработаны МСПС. В результате закачки состава в пласт удалось дополнительно добыть 62,4 тыс. т нефти. В 2014 году данным составом были обработаны 43 скважины. Объем дополнительно добытой нефти составил 95,3 тыс. т. Удельный технологический эффект при этом составил 2,2 тыс. т нефти на скважинообработку.[19] 2.5.2 Полимер-дисперсный состав Полимердисперный состав состоит из полимерного раствора (ПАА) и суспензии минеральных частиц (глин). Воздействие на пласт основано на снижении проницаемости обводненного пласта за счет образования устойчивой к размыву массы под флокулирующим действием ПАА. [20] При закачке ПДС в пласт движущийся впереди суспензии полимерный раствор модифицирует поверхность породы вследствие адсорбции и механического удержания макромолекул полимера, снижая тем самым концентрацию раствора. Частицы глины и породы пласта, поступающие в виде суспензии, вступают во взаимодействие с макромолекулами полимера, 47 адсорбированными на породе и находящимися во взвешенном состоянии. При этом с одной стороны ограничивается проникновение частиц глины в мелкие поры, а с другой - происходит прочное удержание дисперсных частиц во взвешенном состоянии, способствующем флокуляции. Наличие свободных сегментов макромолекул после первичной адсорбции обеспечивает прочную связь дисперсных частиц образующихся полимердисперсных агрегатов с поверхностью пород, создавая тем самым объемную, устойчивую в динамическом потоке массу. В результате образования ПДС в высокопроницаемом обводненном пропластке происходит уменьшение подвижности жидкости, и закачиваемая вода вынуждена двигаться по менее проницаемым прослоям, более эффективно вытесняя остаточную нефть.[21] Со временем ПДС модифицировали (МПДС). МПДС обладает структурно-механическими свойствами и состоит из полимера, сшивающего агента (АМГ) и глинистых частиц. Благодаря этому свойству можно добыть нефть из неоднородных пластов с большими промытыми зонами. Закачку осуществляют последовательным чередованием оторочки ПАА и глинистой суспензии. Также одновременно закачивают сшивающий агент. В частицы глины и полимера внедряется АМГ. Частицы глинистой суспензии вступают во взаимодействие с ПАА. Метод МПДС был использован Хохряковском месторождении. Закачивали водный раствор ПАА со специальным сшивателем АМГ и глинистой суспензии. Благодаря методу произошло перераспределение фильтрационных потоков, увеличился охват заводнения и снизилась обводненность продукции. Закачав 600-3000 м 3 реагента, технологический эффект составил 1583 т на скважинооперацию. За 2007-2008 гг. удалось дополнительно добыть 48,4 тыс. т нефти, за 2009 г. – 24,1 тыс. т. Действие МПДС продолжалось на протяжении 6-7 месяцев, после чего необходимо было снова обработать пласт с учетом остаточной нефтенасыщенности.[22] 48 2.5.3 Полимерно-гелевая система Полимерно-гелевая система представляется собой однокампонентную гелевую систему, в основание которой входит ПАА. Данная система обладает стабильностью к высокой минерализации, к механической деструкции и термоокислительной устойчивостью. ПГС обладает маленькими размерами частиц. За счет этого система может проникать в глубь пласта, тем самым увеличивая охват заводнением. Так же ПГС обладает высокой термостабильностью и солестойкностью, что позволяется увеличить время эффективности применения данного состава. На Комсомольском месторождении была использована технология ПГС. Применялась технология на трех нагнетательных скважинах и за год удалось добыть дополнительно 6 тыс. т нефти.[23] 2.5.4 Биополимеры Бурное развитие биотехнологии привело к возможности использования в нефтяной промышленности биополимеров, которые являются полисахаридами. Биополимеры бывают как растительного, так и микробного происхождения.[24] Биополимеры обладают способностью изменять реологические свойства водных систем, при малых концентрациях. Они повышаются вязкость и образовывают гели. Биополимеры обладают рядом преимуществ по сравнению с синтетическими полимерами, одно из которых это безопасность для человека и окружающей среды. Биополимеры устойчивы при температурах до 100-120 о С, а некоторые представители даже до 150 о С. Так же их можно применять как в кислых, так и в щелочных средах.[24] Важным свойством биополимеров является устойчивость к механической и химической деструкции. Однако биополимеры восприимчивы к биологической деструкции, что препятствует эффективному использованию. 49 Существует несколько видов биополимеров: «Ксанат», продукт БП-92, «Симусан» и другие. Продукт БП-92 является результатом процесса жизнедеятельности микроорганизмов и представляется собой полисахарид.[24] Продукт БП-92 широко применяется на месторождениях Западной Сибири. Например, на Покамасовском месторождении удалось дополнительно добыть 8,8 тыс. т нефти. Эффективность от применяемой технологии проявляется спустя 1-3 месяца после закачки полимера в пласт. Обводненность пласта снижается, а добыча увеличивается. Средний технологический эффект от применения данного состава составил более 500 т на скважинооперацию. 2.5.5 Простой эфир целлюлозы Совместно с полимером можно использовать простой эфир целлюлозы (ПЭЦ). Данный состав можно использовать как на ранней, так и на поздней стадии разработки. Если на ранней стадии использовать полимер с ПЭЦ без сшивателя, то вода будет загущаться, но без образования геля. За счет снижения подвижности вытесняющего агента будет происходить выравнивания фронта вытеснения, а следовательно и увеличение охвата пласта заводнением. В качестве ПЭЦ используют: Карбоксиметилцеллюлоза ([C6H7O2(OH)2(OCH2COOH)]n) метилцеллюлоза ([C6H7O2(OH)(OCH3)2]n), Этилцеллюлоза ([C6H7O2(OH)(OCH2CH3)2]n), Оксиэтилцеллюлоза ([C6H7O2(OH)2(OCH2CH2)OH]n) и т.д. На поздней стадии, когда наблюдается высокая обводненность продукции, используют в качестве сшивателей поливалентные металлы (хром, марганец, железо). В результате добавления металла образуется гель, который блокирует поступление воды в промытые зоны, а следовательно вытесняющий агент направляется в ранее не охваченные заводнением зоны. Данный состав, композиция «МЕТКА», был применен на Покачевском месторождении, компанией ООО «Лукойл-Западная Сибирь». В 2003 году было проведено 46 скважиноопераций. Дополнительно за счет применения данной технологии удалось добыть 75,4 тыс. т нефти. Удельный эффект составил 1093 50 т на скважинооперацию. В результате применения композиции «МЕТКА» удалось снизить обводненность, выронить профиль приемистости и увеличить дебит нефти.[25] 2.5.6 АСП-заводненине ASP заводнение – это совместное применение щелочи, ПАВ и полимера. Данный состав закачивается двумя оторочками. Первой оторочкой идет ПАВ и щелочь. ПАВ способствует мобилизации остаточной нефти за счет снижения поверхностного натяжения на границе нефть-вода, увеличения гидрофильности породы и снижения капиллярного давления в резервуаре. Так же в пласте поддерживается непрерывное сверхнизкое поверхностное натяжение и освобождение захваченной нефти.[26] Это происходит за счет взаимодействия щелочи и кислотных компонентов сырой нефти, в результате чего образуется дополнительные ПАВ в пласте. Второй оторочкой закачивается полимер, чтобы увеличить отношение подвижности нефти и закаченного раствора. При этом увеличивается коэффициент охвата пласта заводнением. Данный вид заводнения применялся на Западно-Салымском месторождении. Для реализации пилотного проекта было построено 7 скважин, добыто 3 тыс. т дополнительной нефти. Применение данной технологии позволит увеличить КИН на 10% по месторождению.[27] 51 3. ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ВЫБОРУ ОПТИМАЛЬНОГО СОСТАВА ПОЛИМЕРНОГО ЗАВОДНЕНИЯ Одним из эффективных методов повышения нефтеотдачи является полимерное заводнение. С помощью данного метода увеличивается охват пласта заводнением. Но для эффективное использования технологии, необходимо тщательно изучать характеристики пласта. Технологию полимерного заводнения можно разбить на несколько этапов. С начал изучают геологические характеристики, чтобы подобрать пласт-кандидат. После подбирают состав полимера и подготавливают воду для заводнеиия. На следующей стадии идет производство полимерного раствора с последующим анализом. На последней стадии происходит закачка раствора в пласт. При выборе полимера особое внимание уделяют геолого-физическим условиям. Наиболее важными параметрами являются температура (80-120 о С), проницаемость (0,01-2 мкм 2 ) и минерализация пластовой воды (менее 270 мг/л). Также для большей эффективности технологии смотрят на вязкость нефти, ведь чем выше вязкость нефти, тем эффективнее будет воздействие на пласт. Из-за содержания в карбонатных коллекторах ионов кальция и магния, происходит осаждение полимера на поверхности породы, что является негативным последствием для полимерного заводнения. Для производства полимера наиболее эффективным способом является сополимеризация. Оптимальная концентрация полимера в растворе составляет 0,1-0,15% масс. Перед закачкой раствора в пласт, необходимо подготовить воду необходимого качества, согласно ОСТ 39-225-88. При этом важно не допустить контакта воды с кислородом. Этого можно достичь используя установку подготовки воды закрытого типа. В процессе закачки полимерного раствора в пласт, необходимо доставить его до нужного места в пласте. При этом оптимальным давлением считается 20-22 МПа. Система ППД – внутриконтурное заводнение. Для оценки работы нагнетательной скважины используется график Холла. Метод 52 построения графика основан на использовании данных по нагнетанию агента в пласт через некоторое время после установления режима работы. При полимерном заводнение важно не допустить деструкции полимера. Для того чтобы не произошло термической деструкции, в полимерный раствор добавляют термический стабилизатор. Для предотвращения химической деструкции используют высококачественную воду, в которой содержание кислорода либо отсутствует либо минимально (менее 0,5 мг/л). Механическая деструкция наступает при скорости сдвига более 5 м/с, поэтому скорость потока жидкости не превышает 5 м/с. Биологическая деструкция встречается крайне редко. Развитие в области нефтехимии способствовало образованию различных полимерных составов. За счет возможности производства разных полимерных составов позволило адаптировать их к разным пластовым условиям. Выделяют следующие типы полимерных составов: сшитый полимерный состав; полимердисперсный состав; полимерно-гелевая система; биополимеры; простой эфир целлюлозы; АСП-заводнение. В таблице 7 представлены результаты использования разных полимерных составов на месторождениях Западной Сибири. Таблица 7 – Сравнительная таблица эффективности полимерного заводнения |