Обзор физико-химических технологий ограничения водопритока на месторождениях Западной Сибири

Одним из решений проблемы ограничения притоков воды в скважинах является физикохимическое воздействие, направленное на повышение величины текущего и конечного коэффициента нефтеотдачи за счет выравнивания неоднородности продуктивного пласта, регулирования охвата пласта заводнением и перераспределения потоков в пластах вследствие проникновения композиции вглубь пласта на значительные расстояния.

Из всего перечня МУН, применяемых на месторождениях Западной Сибири, выделены технологии, характеризующиеся, во-первых, большей эффективностью, а во-вторых, относительно большим объемом применения [8-12]. Это закачка бес-полимерных эмульсионных составов (БЭС), волокнисто-дисперсных составов (ВДС), вязкоупругих составов (ВУС), глинистых вязкоупругих составов (гл. ВУС), поверхностно-активных веществ (ПАВ), сочетания ВУС+ПАВ, полимер-дисперсного соста- ва, полимер-гелевых систем (ПГС), растворов с по-лимер-дисперсным наполнителем (РПДН), силиката натрия (жидкого стекла), структурированных систем (СС), эмульсионно-дисперсных сред (ЭДС), эмульсионно-полимерных составов (ЭПС), эмульсионных составов (ЭС) [1-5].

Технология по закачке волокнисто-дисперсных систем предусматривает циклическую закачку суспензии древесной муки и глинопорошка. Древесная мука, поступающая в высокопроницаемые зоны пласта, благодаря наличию на своей поверхности тончайших волокнистых ответвлений (фибрилл), закрепляется на стенках пор за счет сил физического взаимодействия. Более мелкие глинистые частицы, при их нагнетании вслед, задерживаются фибриллами древесной муки, в результате чего образуется стойкая к размыву структурированная волокнисто-дисперсионная система, снижающая сечение промытых поровых каналов пласта. С течением времени древесная мука и глина предельно набухают, усиливая закупоривающий эффект.

Вязкоупругие составы (ВУС) применяются с целью выравнивания проницаемостной неоднородности пласта за счет снижения проницаемости высокопроницаемых слоев или трещин, вырабатываемых наиболее интенсивно. В результате снижения проницаемости высокопроницаемыхпропластков происходит уменьшение притока воды в добывающую скважину, приводящее к увеличению депрессии на пласт и вовлечению в процесс фильтрации низкопроницаемыхпропластков. Механизм воздействия на пласт реализуется за счет наличия у полимерной композиции со сшивателем, образующей структурированную систему (гель) в поровом пространстве или трещине, градиента начального напряжения сдвига и остаточного фактора сопротивления для воды после страгивания геля и разрушения его.

Технология глинистого ВУС (Гл.ВУС). Механизм воздействия на пласт реализуется за счет наличия у Гл. ВУС полимерной композиции с глинопорошком и НПАВ, образующей структурированную систему (гель) в поровом пространстве или трещине, градиента начального напряжения сдвига и остаточного фактора сопротивления для воды после страгивания геля и разрушения его. Вводимая следом оторочка соляной кислоты улучшает процесс структурирования геля и, воздействуя на низкопроницаемый интервал пласта, повышает его проницаемость и увеличивает скорость фильтрации флюидов в этом интервале.

Эмульсионные составы предназначены для выравнивания неоднородного профиля приемистости нагнетательных скважин, регулирования заводнения участков разработки, приуроченных к подгазовым зонам нефтегазовых месторождений. По мере продвижения в водонасыщенной породе их вязкость постепенно увеличивается. В результате этого проницаемость тех зон пласта, куда преимущественно фильтровалась эмульсия, снижается. При таком изменении проницаемости пласта выравнивается фронт вытеснения, увеличивается охват пласта заводнением.

Эмульсии представляют собой термодинамически неустойчивые дисперсные системы, образованные взаимонерастворимыми или слаборастворимыми друг в друге жидкостями. Эмульсионные составы имеют высокую вязкость и представляют собой неньютоновские, структурированные системы, т.е. их эффективная вязкость зависит от скорости или напряжения сдвига. Эти системы обладают ненулевым предельным напряжением сдвига и способны при низких градиентах давления образовывать в пласте непроницаемые экраны, ограничивающие проникновение воды в промытые участки пласта. В отличие от осадкообразующих и гелеобразующих составов применение эмульсий для ограничения проницаемости коллекторов носит временный характер и не снижает необратимо проницаемость коллекторов.

Основным свойством поверхностно-активных веществ (ПАВ) является регулирование молекулярно-поверхностных свойств. Применение растворов ПАВ направлено на разрушение глинистых агрегатов цемента, структурированных систем фильтрата бурового раствора и водонефтяных эмульсий, а также на снижение содержания неподвижной воды, доотмыв остаточной нефти и частичное растворение асфальто-смолистых отложений.

Технология полимер-дисперсных составов (ПДС) основана на последовательно-чередующейся закачке в пласт полимерной дисперсно-наполненной системы (ПДНС), состоящей из растворов осадкообразующих веществ и полиакриламида (1-2 цикла), а затем обработке скважины системой, представляющей собой вязко-упругий состав (ВУС), на основе полиакриламида (ПАА), наполненный древесной мукой (ДМ). Закачку ПДНС осуществляют с целью создания протяженного водоизолирующего экрана, способного прекратить приток воды из обводненного пропластка. Система ВУС+ДМ выполняет роль закрепляющего тампонирующего агента. При введении в состав ВУС древесной муки между полимером и последней возникают физико-химические силы, приводящие к увеличению таких показателей как напряжение и скорость сдвига, модуль упругости, снижающие величину деформации образующейся тампонирующей массы. В среднем, по сравнению с показателями для самого ВУС структурно-механические свойства ВУС+ДМ улучшаются в 2-8 раз, что позволяет образующейся системе выдерживать сильный напор поступающей в скважину воды. Глубокопроникающий протяженный водоизолирующий экран, созданный ПДНС, и высокие структурномеханические свойства образующейся системы препятствуют выносу реагентов из пласта при освоении и эксплуатации скважины после РИР, что позволяет прогнозировать продолжительность технологической эффективности проделанной обработки.

Технология снижения обводненности с помощью полимер - гелевых систем (ПГС) основана на последовательной закачке в нефтеводонасыщенный пласт гелеобразующего (ГОС), а потом закрепляющего составов. В качестве закрепляющего состава выбран кремнийорганический тампонажный состав.

Технология закачки структурированных систем СС-1, СС-2 основана на способности растворов натриевой соли карбоксиметилцеллюло-зы (КМЦ) при взаимодействии с глинопорошком и внутрипоровым глинистым цементом образовывать устойчивые флокуляционно-коагуляционные структуры, способные выдерживать значительные сдвиговые напряжения. Составы на основе бентонитовой глины и КМЦ обладают явно выраженными дилатантными свойствами: их вязкость прямо пропорциональна скорости фильтрации. Это определяет их высокую избирательную способность, т. е. способность растворов проникать преимущественно в крупные поровые каналы с низким фильтрационным сопротивлением для воды.

Сущность технологии применения растворов полимеров с тонкодисперсным наполнением (РПДН) заключается в закачке в продуктивный пласт, через нагнетательные скважины, раствора полимера в глинистой суспензии бентонитового состава, с продвижением по пласту за счет последующего нагнетания воды.

Закачка суспензии полимера с бентонитовой глиной снижает остаточнуюнефтенасыщенность породы. Глинистая суспензия проникает преимущественно в высокопроницаемые участки и после остановки фильтрации образует структурированную суспензию, сохраняющую значительную устойчивость и ухудшающую фильтрационные свойства этой части породы. В результате повторной фильтрации воды происходит изменение направления фильтрационного потока в менее проницаемую часть пласта, охват ее вытеснением и снижение остаточной нефтенасыщенности. Кроме того, как в высокопроницаемой, так и в низкопроницаемой частях породы происходит довытеснение нефти за счет поверхностно-активных свойств суспензии. Общая проницаемость неоднородной породы коллектора снижается, с последующим частичным восстановлением.

Закачка в скважины композиций на основе силиката натрия, позволяет создавать в пласте гели, обладающие повышенным фильтрационным сопротивлением закачиваемой воде, а также способствует устранению заколонныхперетоков.

Сущность метода воздействия на основе гелеобразующих составов (ГОС) заключается в закачке в пласт водного раствора жидкого стекла (6%) и соляной кислоты (0,6%) с незначительным добавлением полимеров. При взаимодействии силиката натрия с кислыми агентами выделяется кремниевая кислота, образующая золь, переходящий со временем в гель, который служит водоизолирующим материалом в промытых высокопроницаемых зонах пласта.

В гелеобразующихтермотропных композициях в качестве рабочего агента гелеобразования применяется реагент РВ - ЗП -1. Отличительной особенностью РВ-ЗП-1 является отсутствие органических составляющих, что делает его пригодным для применения на месторождениях с высокой пластовой температурой.

Технология воздействия с помощью полимер -дисперсных составов (ПДС) заключается в чередующейся закачке водных растворов полимера (полиакриламида (ПАА) или карбоксиметилцеллю-лозы (КМЦ)) и глинистой суспензии. Путем выбора концентрации полимера и глины в глинистой суспензии создаются условия для полного связывания полимера, в результате чего образуются глино-полимерные частицы. Добавка полимера к дисперсии минеральных частиц позволяет увеличить объем осадка и улучшить сцепление минеральных частиц между собой и поверхностью пор.

Технология на основе силикатно-мучных композиций (СМК) заключается в чередующейся закачке водных растворов древесной муки, силиката натрия с полимером (ПАА) и хлористого кальция. Дисперсные частицы древесной муки, гели и осадки, образующиеся в результате взаимодействия закачиваемых агентов, имеют большой объем и обладают высокими прочностными характеристиками.

Технология на основе волокнисто - дисперсных систем (ВПДС) создана для снижения или стабилизации обводненности добываемой продукции путем закачки в нагнетательные скважины дисперсных систем (полимер, древесная мука, глина и т.д.) в определенной последовательности. При этом, древесная мука, являясь хорошим коагулятором, образует крупные "шарики", которые частично изолируют высокопроницаемые прослои.

Технология на основе сульфатно-содовых смесей (ССС) разработана НТФ "Тюменьнефте-отдача". За счет снижения проницаемости водонасыщенных и водопромытых интервалов пласта, в результате образования в них осадка сульфата кальция, создающего сопротивление сложившимся потокам закачиваемой воды, интенсифицируется выработка слабодренируемых зон и интервалов, увеличивается охват пласта заводнением. Осадок образуется в водопромытых зонах при взаимодействии закачиваемого реагента водорастворимого сульфата металла с раствором хлорида кальция и минерализованной пластовой воды.

Технология на основе сшитых полимерных систем (СПС) заключается в закачке через нагнетательные скважины в пласт оторочки раствора сшитого полиакриламида (ПАА) с добавкой многофункционального ПАВ МЛ-80. Принцип действия состоит в закупорке промытых поровых каналов и дополнительномотмыве нефти ПАВ из низкопроницаемых прослоев. Сущность технологии на основе высоковязких эмульсионных систем (ВВЭ) заключается в том, что эмульсионный раствор (нефть, эмульгатор НЗ, пластовая вода) позволяет селективно изолировать промытые участки и отмывать остаточную пленочную нефть. Микроэмульсия имеет особенность повышать вязкость при увеличении температуры. При закачке в пласт вязкость системы возрастает, увеличиваются ее изолирующие свойства.

Сущность технологии на основе кремнийор-ганических эмульсионных составов (КРЭС) заключается в закачке в нефтяной пласт через нагнетательные скважины одной или нескольких оторочек водной эмульсии, содержащей гидрофо-бизирующее кремнийорганическое соединение. Данные соединения образуют на поверхности породы гидрофобное покрытие, что способствует изменению смачиваемости породы и увеличению фильтрационного сопротивления нагнетаемой воде. В результате закачки КРЭС происходит увеличение фазовой проницаемости по нефти, при этом абсолютная проницаемость коллектора практически не меняется. По мере распространения реагента в объеме пласта он воздействует на участки пласта, ранее не охваченные заводнением, и обеспечивает снижение обводненности добываемой продукции и увеличение коэффициента нефтеотдачи.

Углещелочные растворы (УЩР) содержат натриевые соли гуминовых кислот, дисперсные углистые и неорганические частицы, смолы и воск. Сущность технологии заключается в закачке в нефтяной пласт через нагнетательные скважины оторочек углещелочных растворов, в результате происходит снижение проницаемости водопроводящих каналов пласта за счет образования коллоидных осадков и гелей, что приводит к выравниванию фронта вытеснения нефти и вовлечению в разработку слабодренируемых участков пласта.

Полимер-гелевая система РИТИН представляет собой взвесь вязкоупругих частиц гидрогеля размером 1-5 мм в воде, которая при попадании в пласт селективно закупоривает высокопроницаемые интервалы пласта. В результате, нагнетаемая впоследствии вода перераспределяется в менее проницаемые интервалы, что приводит к выравниванию фронта заводнения.

Технология на основе композиции биоПАВ (КШАС-М) и биотрина направлена на повышение нефтеотдачи гелеобразующими композициями с применением продуктов биосинтеза, в процессе фильтрации биоПАВ отмывает пленочную нефть, образуя стойкие водонефтяные эмульсии. Биотрин, при смешении с раствором хлористого кальция образует стабилизированный гель, способный селективно закупоривать водопроводящие каналы пласта [1-7].

Выводы:

В условиях ухудшения структуры запасов нефти по округу и выхода большинства крупных высокопродуктивных месторождений на поздние стадии разработки, характеризующиеся прогрессирующим обводнением продукции, возникает потребность в массовом применении технологий, направленных на снижение или ограничение роста обводненности – физико-химических методов увеличения нефтеотдачи (ФХМУН).

Ключевыми элементами в повышении эффективности технологий являются системность воздействия и использование комплексных технологий физико-химического воздействия, апробированных на зарубежных месторождениях.