RU2087699C1

RU2087699C1 - Method for limiting inflow of brine water

Info

Publication number: RU2087699C1
Application number: RU95109606A
Authority: RU
Inventors: Владимир Владимирович Мазаев; Сергей Владимирович Гусев; Ярослав Григорьевич Коваль
Original assignee: Владимир Владимирович Мазаев; Сергей Владимирович Гусев; Ярослав Григорьевич Коваль
Priority date: 1995-06-07
Filing date: 1995-06-07
Publication date: 1997-08-20
Also published as: RU95109606A

Abstract

FIELD: oil production industry. SUBSTANCE: this is used for levelling of injectivity front of injection and producing wells by reducing permeability of water-flushed zones of reservoir. Method implies successive injection of aluminium salt of sulfuric acid and calcium chloride which are interacting with creation of insoluble residue in porous space. Salts are injected at ratio of reagents 1-0.3-1.0. Method is realized by injection into reservoir of concentrated or weak solutions of salts. EFFECT: high efficiency. 1 cl, 2 tbl

Description

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности, к способам ограничения притока пластовых вод для повышения нефтеотдачи пластов. The invention relates to the oil industry, in particular, to methods for limiting the influx of formation water to increase oil recovery.

Известен способ ограничения притока пластовых вод, включающий закачку в пласт соли алюминия и карбамида [1] Способ обеспечивает образование в поровом пространстве пласта геля гидроксида алюминия в результате взаимодействия соли алюминия и продуктов разложения карбамида. Недостатками способа являются его применимость только на высокотемпературных пластах и необходимость остановки скважины для протекания процесса гелеобразования. A known method of limiting the influx of formation water, including the injection into the formation of aluminum salt and urea [1] The method provides for the formation in the pore space of the formation of a gel of aluminum hydroxide as a result of the interaction of aluminum salt and urea decomposition products. The disadvantages of the method are its applicability only on high-temperature formations and the need to stop the well for the process of gelation.

Наиболее близким техническим решением, взятым за прототип, является способ ограничения притока пластовых вод, включающий закачку в пласт раствора сульфата алюминия [2] При взаимодействии реагента с минерализованной водой и изменении pH среды образуется осадок гидроксида алюминия, который закупоривает водопромытые интервалы или снижает их проницаемость. The closest technical solution taken as a prototype is a method of limiting the influx of formation water, including the injection of a solution of aluminum sulfate into the formation [2] When the reagent interacts with mineralized water and the pH of the medium changes, a precipitate of aluminum hydroxide is formed, which clogs water-washed intervals or reduces their permeability.

Недостатком способа является низкая эффективность при малой карбонатности пород, слагающих пласт, и низкой минирализации пластовых вод. Способ не эффективен при использовании на неоднородных высокопроницаемых и трещинноватых коллекторах. The disadvantage of this method is the low efficiency with low carbonate rocks forming the reservoir, and low mineralization of formation water. The method is not effective when used on heterogeneous highly permeable and fractured reservoirs.

Сущность предлагаемого изобретения заключается в ограничении притока пластовых вод и выравнивании профиля приемистости нагнетательных скважин за счет закачки в пласт раствора сульфата алюминия и/или двойного сульфата алюминия с однозарядным катионом и последующей закачки раствора хлорида кальция, при соотношении реагирующих веществ 1-(0,3-1,0). Закачка раствора хлорида кальция позволяет регулировать процесс выделения осадка в объеме пласта и предотвращает его преждевременное размывание нагнетаемой водой. The essence of the invention consists in limiting the inflow of formation water and leveling the injectivity profile of injection wells by injecting a solution of aluminum sulfate and / or double aluminum sulfate with a singly charged cation into the formation and subsequent injection of a solution of calcium chloride, with a reactant ratio of 1- (0.3- 1,0). The injection of a solution of calcium chloride allows you to adjust the process of precipitation in the reservoir and prevents its premature erosion by injected water.

Эффективность нового способа обусловлена протеканием в пластовых условиях следующих процессов. Растворы сульфата алюминия и двойных сульфатов с однозарядными катионами в воде имеют кислую среду за счет гидролиза солей. После закачки в пласт кислота начинает реагировать с карбонатными составляющими породы и происходит ее нейтрализация. Изменение pH раствора способствует выделению осадка гидроксида алюминия, который снижает проницаемость водопромытых интервалов. Последующая закачка раствора хлорида кальция приводит к более интенсивному локализованному выпадению осадка Al(OH)₃ и формированию осадка сульфата кальция. При этом образование обоих осадков протекает как кооперативный процесс и способствует формированию геля гидроксида алюминия, структурированного микрокристаллами сульфата кальция.The effectiveness of the new method is due to the occurrence of the following processes in reservoir conditions. Solutions of aluminum sulfate and double sulfates with singly charged cations in water have an acidic environment due to hydrolysis of salts. After injection into the formation, the acid begins to react with the carbonate components of the rock and is neutralized. Changing the pH of the solution contributes to the precipitation of aluminum hydroxide, which reduces the permeability of water-washed intervals. Subsequent injection of a solution of calcium chloride leads to more intense localized precipitation of Al (OH) ₃ and the formation of a precipitate of calcium sulfate. In this case, the formation of both precipitates proceeds as a cooperative process and contributes to the formation of an aluminum hydroxide gel structured by microcrystals of calcium sulfate.

При использовании известного технического решения локальное осадкообразование возможно только после длительной остановки нагнетательной скважины, т.к. формирование геля гидроксида алюминия и осадка сульфата кальция в условиях естественной минерализации пластовой воды протекает медленно, а нагнетаемая вода будет размывать оторочку реагента. When using the known technical solution, local sedimentation is possible only after a long shutdown of the injection well, because the formation of an aluminum hydroxide gel and a precipitate of calcium sulfate under the conditions of natural mineralization of formation water proceeds slowly, and the injected water will erode the rim of the reagent.

Существенными отличительными признаками предлагаемого технического решения являются:
закачка в пласт раствора алюминиевой соли серной кислоты, а затем дополнительно раствора хлорида кальция. Карбонатность породы и минерализация пластовых вод, как правило, существенно снижаются в результате закачки подтоварной и пресной воды, поэтому реагирование алюминиевой соли серной кислоты в объеме пласта замедлено. Дополнительная закачка в пласт раствора хлорида кальция позволяет ускорить процесс образования осадков сульфата кальция и гидроксида алюминия, что способствует увеличению вязкости растворов, росту фильтрационного сопротивления в водопромытых интервалах и предотвращает преждевременное размывание осадков нагнетаемой водой;
соотношение реагирующих веществ берут равным 1-(0,3-1,0). Варьируя это соотношение, можно регулировать скорость выделения осадков в объеме пласта и тем самым добиваться эффективного воздействия на пласты различной проницаемости и неоднородности, включая трещинноватые. Кроме того, учитывая реагирование соли алюминия с породой и минерализованной водой, закачка стехиометрического количества хлорида кальция не является обязательной и необходима только в случае кинжальных прорывов воды;
в качестве алюминиевой соли серной кислоты берут сульфат аммония или двойной сульфат алюминия однозарядным катионом, например алюминия-аммония сульфат. Двойные сульфаты алюминия и их кристаллогидраты (квасцы) обладают теми же основными химическими свойствами, что и сульфат алюминия. В воде они частично гидролизуются, что обеспечивает pH раствора <7, а при увеличении pH и добавлении хлорида кальция выделяют осадки гидроксида алюминия и сульфита кальция.The salient features of the proposed technical solution are:
injection into the formation of a solution of aluminum salt of sulfuric acid, and then an additional solution of calcium chloride. Rock carbonate and mineralization of formation water, as a rule, are significantly reduced as a result of injection of produced and fresh water, therefore, the reaction of aluminum sulfuric acid salt in the reservoir volume is slowed down. Additional injection of calcium chloride solution into the formation allows accelerating the formation of precipitates of calcium sulfate and aluminum hydroxide, which helps to increase the viscosity of the solutions, increase the filtration resistance in the washed areas and prevents premature erosion of the sediments by pumped water;
the ratio of reacting substances is taken equal to 1- (0.3-1.0). By varying this ratio, it is possible to control the rate of precipitation in the reservoir volume and thereby achieve effective effects on the reservoirs of various permeability and heterogeneity, including fractured. In addition, given the reaction of the aluminum salt with the rock and mineralized water, the injection of a stoichiometric amount of calcium chloride is not mandatory and is necessary only in case of dagger breakthroughs of water;
as the aluminum salt of sulfuric acid, ammonium sulfate or double aluminum sulfate is taken as a singly charged cation, for example aluminum-ammonium sulfate. Double aluminum sulfates and their crystalline hydrates (alum) have the same basic chemical properties as aluminum sulfate. In water, they partially hydrolyze, which ensures a solution pH <7, and precipitate aluminum hydroxide and calcium sulfite with an increase in pH and the addition of calcium chloride.

Эффективность предлагаемого способа исследовали в лабораторных условиях путем измерения массы осадка, образующегося при смешении растворов алюминиевой соли серной кислоты и хлорида кальция, а также его влияния на перераспределение фильтрационных потоков в неоднородной модели пласта. Для сравнения был испытан также способ по прототипу. The effectiveness of the proposed method was investigated in laboratory conditions by measuring the mass of sediment formed by mixing solutions of aluminum salt of sulfuric acid and calcium chloride, as well as its effect on the redistribution of filtration flows in a heterogeneous reservoir model. For comparison, the prototype method was also tested.

Пример 1. Определение осадкообразующей эффективности. Брали 50 мл 2%-ного раствора соли алюминия, приливали к нему раствор хлорида кальция (по прототипу минерализованную воду с содержанием хлорида кальция 2,5 г/л) равного объема, а затем 10%-ным раствором аммиака доводили pH всего раствора до 5,5 и получали осадок. Через 24 часа осадок отфильтровали, сушили и определяли его массу. Результаты представлены в таблице 1. Example 1. Determination of sedimentation efficiency. We took 50 ml of a 2% solution of aluminum salt, poured a solution of calcium chloride (prototype mineralized water with a calcium chloride content of 2.5 g / l) of equal volume, and then brought the pH of the whole solution to 5% with ammonia to 5 5 and a precipitate was obtained. After 24 hours, the precipitate was filtered off, dried and its weight was determined. The results are presented in table 1.

Пример 2. Определение эффективности по ограничению притока пластовых вод (выравнивания фильтрационных потоков). Example 2. Determining the effectiveness of limiting the influx of formation water (equalization of filtration flows).

Эффективность предлагаемого технического решения оценивали по изменению соотношения скоростей фильтрации жидкости в колонках разной проницаемости и приросту коэффициента нефтевытеснения, которые рассчитывались соответственно по изменению дебитов жидкости и по дополнительно извлеченной нефти. Дополнительно извлеченная нефть и дебит по жидкости определяли на установке для исследования процессов нефтевытеснения химреагентами и фильтрации в пористых средах, сконструированной на базе стандартной установки типа УИПК. The effectiveness of the proposed technical solution was evaluated by changing the ratio of fluid filtration rates in columns of different permeabilities and the increase in oil displacement coefficient, which were calculated according to the change in fluid flow rates and additionally extracted oil. The additionally extracted oil and the liquid flow rate were determined on a setup for studying oil displacement processes by chemical reagents and filtration in porous media, designed on the basis of a standard unit of type UIPK.

Подготовку модели пласта и жидкостей к эксперименту проводили в соответствии с СТП 0148070-013-91. Методика проведения лабораторных исследований по вытеснению нефти химреагентами. Preparation of the reservoir model and the fluids for the experiment was carried out in accordance with STP 0148070-013-91. The methodology for laboratory research on the displacement of oil by chemicals.

Исследования проводили на модели пласта, состоящей из двух пропластков различной проницаемости и представленных насыпными колонками длиной 40 и диаметром 3,7 см. Пропластки последовательно насыщали минерализованной водой, а затем нефтью. Далее нефть вытесняли минерализованной водой, а затем нефтью. Далее нефть вытесняли минерализованной водой до 100%-ной обводненности продукции. После этого проводили закачку растворов алюминиевых солей серной кислоты объемом 10-30% V_пор различных концентраций и раствора хлорида кальция объемом 10% V_пор, содержащего расчетное количество соли. Соотношение реагирующих веществ выбрали равным 1-(0,2-1,3). Аналогичным образом был испытан способ по прототипу. Результаты представлены в таблице.The studies were carried out on a reservoir model consisting of two interlayers of different permeability and represented by bulk columns 40 cm long and 3.7 cm in diameter. The interlayers were sequentially saturated with mineralized water and then with oil. Further, the oil was replaced by mineralized water, and then oil. Further, oil was displaced by mineralized water to 100% water cut. After that, we carried out the injection of solutions of aluminum salts of sulfuric acid with a volume of 10-30% V _{pore of} various concentrations and a solution of calcium chloride with a volume of 10% V _pore containing the calculated amount of salt. The ratio of reacting substances was chosen equal to 1- (0.2-1.3). Similarly, the prototype method was tested. The results are presented in the table.

Анализ приведенных в таблицах 1 и 2 данных показывает, что предлагаемый способ позволяет существенно увеличить эффективность воздействия на неоднородный пласт с целью ограничения притока пластовых вод. Analysis of the data in tables 1 and 2 shows that the proposed method can significantly increase the effectiveness of the impact on the heterogeneous formation in order to limit the influx of formation water.

В примере 1, в опытах 2-6 показана область применения нового способа, в опытах 1 и 7 запредельные соотношения, при которых способ малоэффективен. Способ при прочих равных условиях позволяет существенно увеличить массу выделяемого осадка по сравнению со способом по прототипу. Граничные условия определены, исходя из следующих результатов. При соотношении реагентов больше предельного 1-0,3 масса осадка незначительно превышает величину, получаемую для способа по прототипу. При соотношении реагентов меньше 1-1, т.е. меньше стехиметрического (опыт 7), возможно незначительное увеличение массы осадка по сравнению с предельным значением за счет более полного высаждения осадков. Но это не рационально, т.к. в реальных пластовых условиях соли алюминия будут, кроме того, реагировать с породой и минерализованной водой, что обеспечит полное выделение осадков. In example 1, in experiments 2-6, the scope of the new method is shown, in experiments 1 and 7, the proportions beyond which the method is ineffective. The method, ceteris paribus, can significantly increase the mass of precipitates in comparison with the method of the prototype. The boundary conditions are determined based on the following results. When the ratio of reagents is greater than the limit of 1-0.3, the mass of the precipitate slightly exceeds the value obtained for the prototype method. When the ratio of reagents is less than 1-1, i.e. less stoichiometric (experiment 7), a slight increase in sediment mass is possible compared with the limiting value due to a more complete precipitation. But this is not rational, because in real reservoir conditions, aluminum salts will, in addition, react with the rock and mineralized water, which will ensure complete precipitation.

В примере 2 (опыты 2-5) показана эффективность предлагаемого способа по выравниванию скоростей фильтрации в неоднородных моделях пласта и соответствующие приросты коэффициента нефтевытеснения. При соотношении реагентов больше 1-0,3 (опыт 1) предлагаемый способ дает результаты сравнимые с результатами использования способа по прототипу. При соотношении реагентов меньшем 1-10 (опыт 6) эффективность способа достаточно велика, но дополнительного прироста коэффициента нефтевытеснения относительно опытов 4 и 5 не наблюдается, т.е. избыточное количество CaCl₂ не оказывает положительного действия. В опыте 4 показана возможность совместного использования двух различных сульфатных солей алюминия. Способ по прототипу в условиях проведения опытов малоэффективен.Example 2 (experiments 2-5) shows the effectiveness of the proposed method for equalizing the filtration rates in heterogeneous reservoir models and the corresponding increases in the oil displacement coefficient. When the ratio of reagents is more than 1-0.3 (experiment 1), the proposed method gives results comparable to the results of using the method of the prototype. When the ratio of reagents is less than 1-10 (experiment 6), the efficiency of the method is quite large, but there is no additional increase in the oil displacement coefficient relative to experiments 4 and 5, i.e. excess CaCl ₂ does not have a positive effect. Experiment 4 shows the possibility of sharing two different aluminum sulfate salts. The prototype method in the conditions of the experiments is ineffective.

Таким образом, полученные результаты показывают эффективность использования предлагаемого способа по ограничению притока пластовых вод и увеличению нефтеотдачи пластов. Thus, the results show the effectiveness of the proposed method to limit the influx of formation water and increase oil recovery.

На практике способ реализуют следующим образом. С учетом приемистости нагнетательной скважины, особенностей опытного участка и его геологии рассчитывают необходимые количества алюминиевой соли серной кислоты и хлорида кальция и выбирают концентрации растворов. Раствор соли алюминия закачивают в пласт при давлении нагнетания, продавливают его пресной или минерализованной для предотвращения осадкообразования в ПСП скважины и далее закачивают раствор хлорида кальция. После этого скважину эксплуатируют в заданном режиме. In practice, the method is implemented as follows. Taking into account the injectivity of the injection well, the features of the experimental site and its geology, the necessary quantities of aluminum salt of sulfuric acid and calcium chloride are calculated and the concentration of the solutions is chosen. The aluminum salt solution is pumped into the formation at the injection pressure, it is pressed fresh or mineralized to prevent sedimentation in the PSP well, and then the calcium chloride solution is pumped. After that, the well is operated in a predetermined mode.

Claims

1. A method of limiting the influx of formation water, including the injection into the formation of a solution of aluminum salt of sulfuric acid, characterized in that after the injection of salt, an additional solution of calcium chloride is pumped at a ratio of injected reagents 1 (0.3 1.0).

2. The method according to claim 1, characterized in that the aluminum salt is aluminum sulfate and / or double aluminum sulfate with a singly charged cation, for example, aluminum-ammonium sulfate.