RU2128768C1

RU2128768C1 - Method for development of stratified non-uniform oil deposits

Info

Publication number: RU2128768C1
Application number: RU98114921A
Authority: RU
Original assignee: О.Р.С. Ойл Рекавери Сервисез Лимитед; Горбунов Андрей Тимофеевич
Priority date: 1998-08-13
Filing date: 1998-08-13
Publication date: 1999-04-10

Abstract

FIELD: oil production industry. SUBSTANCE: method can be used in treatment of down-hole zones of producing or injection wells in development of oil deposits and also in isolation of interflows beyond strings in wells and in liquidation of old wells. According to method, working agent is injected through injection wells. Oil is recovered through producing wells. At flooding of producing wells, injected into wells is isolating agent based on sodium silicate and muriatic acid. Composition of isolating agent is as follows, mass%: sodium silicate 0.2-10; concentrated muriatic acid 0.2-1.0; polymer 0.011-0.5; wood flour 0.01-3.0; fresh water - the balance. Well is kept under treatment during 24 h and then it is put in operation. EFFECT: higher efficiency. 2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано при обработке призабойных зон добывающих или нагнетающих скважин во время разработки месторождений, а также при изоляции заколонных перетоков и при ликвидации старых скважин. The invention relates to the oil industry and can be used in the treatment of bottom-hole zones of production or injection wells during field development, as well as in isolation of annular flows and in the liquidation of old wells.

Наиболее близким аналогом изобретения является способ разработки послойно-неоднородных нефтяных месторождений, включающий закачку рабочего агента через нагнетательные скважины, отбор нефти через добывающие скважины, закачку изолирующего агента в скважины, при обводнении добывающих скважин, на основе силиката натрия и кислоты, выдержку скважин в течение суток и запуск их в работу (патент РФ 2035589, кл. E 21 B 43/20, 20.05.95). The closest analogue of the invention is a method for developing multilayer heterogeneous oil fields, including pumping a working agent through injection wells, taking oil through production wells, injecting an insulating agent into the wells, during flooding of production wells, based on sodium silicate and acid, holding the wells for 24 hours and putting them into operation (RF patent 2035589, class E 21 B 43/20, 05.20.95).

Недостатком известного способа являются низкие эффективность изоляции водопритоков в скважины и нефтеотдача пластов. The disadvantage of this method is the low efficiency of isolation of water inflows into wells and oil recovery.

Техническим результатом изобретения является повышение эффективности изоляции водопритоков в скважины, увеличение добычи нефти и повышение нефтеотдачи пластов. The technical result of the invention is to increase the efficiency of isolation of water inflows into wells, increase oil production and increase oil recovery.

Необходимый технический результат достигается тем, что по способу разработки послойно-неоднородных нефтяных месторождений, включающему закачку рабочего агента через нагнетательные скважины, отбор нефти через добывающие скважины, закачку изолирующего агента в скважины при обводнении добывающих скважин на основе силиката натрия и кислоты, выдержку скважин в течение суток и запуск их в работу, согласно изобретению в качестве изолирующего агента используют гелевую композицию в следующем составе, мас.%:
Силикат натрия - 0,2 - 10
Концентрированная кислота - 0,2 - 1,0
Полимер - 0,01 - 0,5
Древесная мука - 0,01 - 3,0
Пресная вода - Остальное
при этом изолирующий агент закачивают в нагнетательные или добывающие скважины.The required technical result is achieved by the fact that according to the method of developing layered heterogeneous oil fields, which includes injecting a working agent through injection wells, taking oil through production wells, injecting an insulating agent into the wells during flooding of production wells based on sodium silicate and acid, holding the wells for days and putting them into operation, according to the invention as an insulating agent use a gel composition in the following composition, wt.%:
Sodium Silicate - 0.2 - 10
Concentrated Acid - 0.2 - 1.0
Polymer - 0.01 - 0.5
Wood flour - 0.01 - 3.0
Fresh Water - Else
wherein the insulating agent is pumped into injection or production wells.

Кроме того, в качестве кислоты применяют соляную кислоту. А также, в качестве полимера применяют полиакриламид. In addition, hydrochloric acid is used as the acid. Also, polyacrylamide is used as the polymer.

Сущность изобретения заключается в том, что при взаимодействии силиката натрия с кислыми агентами выделяется кремниевая кислота, образующая золь, переходящий со временем в гель, который может служить изолирующим воду агентом в промытых высокопроницаемых зонах пласта. Время начала гелеобразования и изолирующая способность изолирующего агента силикатного геля определяются его механическими и реологическими свойствами, которые зависят как от состава композиции (природы и концентрации компонентов изолирующего агента), так и от внешних условий (пластовой температуры, температуры на устье скважины, минерализации и состава как пластовой воды, так и воды, на которой готовится раствор, минералогического состава породы коллектора и т.д.). The essence of the invention lies in the fact that the interaction of sodium silicate with acidic agents liberates silicic acid, forming a sol, which turns into a gel over time, which can serve as a water insulating agent in washed highly permeable zones of the formation. The start time of gelation and the insulating ability of the silica gel insulating agent are determined by its mechanical and rheological properties, which depend both on the composition of the composition (nature and concentration of the components of the insulating agent) and on external conditions (reservoir temperature, wellhead temperature, salinity and composition as formation water, and the water on which the solution is prepared, the mineralogical composition of the reservoir rock, etc.).

Для эффективной изоляции высокопроницаемых зон пласта изолирующий агент должен характеризоваться определенными свойствами: однородностью, незначительной вязкостью и оптимальным временем начала гелеобразования, достаточным для осуществления закачки необходимого объема раствора в пласт. Образовавшийся в пласте изолирующий агент должен сохранять стабильность во времени и обладать высокой прочностью, выдерживающей значительный градиент давления. С целью получения таких систем применительно к условиям месторождений был проведен комплекс физико-химических исследований по адаптации базовых гелеобразующих составов. For effective isolation of highly permeable zones of the formation, the insulating agent should be characterized by certain properties: uniformity, low viscosity and optimal gelation start time, sufficient to pump the required volume of solution into the formation. The insulating agent formed in the formation must maintain stability over time and have high strength withstanding a significant pressure gradient. In order to obtain such systems in relation to field conditions, a complex of physico-chemical studies was carried out to adapt the basic gel-forming compositions.

В технологиях изоляции водопритоков в скважинах применяют базовый изолирующий агент следующего состава, мас.%:
Силикат натрия - 6
Концентрированная соляная кислота - 0,6
Пресная вода - Остальное
Для каждой партии химреагентов, с одной стороны, и для разных температурных условий призабойных зон скважин, а также состава и концентраций пластовых вод, с другой стороны, в лабораторных условиях уточняют состав изолирующего агента, время начала гелеобразования и прочность изолирующего агента.In technologies for isolating water inflows in wells, a basic insulating agent of the following composition is used, wt.%:
Sodium Silicate - 6
Concentrated hydrochloric acid - 0.6
Fresh Water - Else
For each batch of chemicals, on the one hand, and for different temperature conditions of the bottom-hole zones of the wells, as well as the composition and concentration of formation water, on the other hand, the composition of the insulating agent, the time of gelation onset and the strength of the insulating agent are specified in the laboratory.

Для приготовления изолирующего агента в лабораторных условиях были использованы стандартный водный раствор силиката натрия, различные кислотные агенты и пресная вода. To prepare the isolating agent in the laboratory, a standard aqueous solution of sodium silicate, various acid agents, and fresh water were used.

Стандартный водный раствор силиката натрия имеет следующие характеристики:
Концентрация силиката натрия, мас.% (определялась методом выпаривания) - 45,5
Плотность при 25^oC, г/см - 1,455
Вязкость при 25^oC, мПа • с - 7 - 10
Модуль стекла (определялся титрованием) - 3,16
pH раствора - 9 - 10
В качестве кислых агентов могут быть использованы водные растворы соляной кислоты с концентрацией от 0,3 до 1,0% и пластовые воды различной минерализации и компонентного состава. В основном исследования проводились с композициями, содержащими в своем составе до 6% силиката натрия, это оптимальная концентрация жидкого стекла, при которой достигается относительно высокая прочность силикатного геля при достаточно длительном времени его образования. Исследования проводились при температуре 20 - 90^oC.A standard aqueous solution of sodium silicate has the following characteristics:
The concentration of sodium silicate, wt.% (Determined by evaporation) - 45.5
Density at 25 ^o C, g / cm - 1,455
Viscosity at 25 ^o C, MPa • s - 7 - 10
Glass modulus (determined by titration) - 3.16
pH of the solution is 9 - 10
As acidic agents can be used aqueous solutions of hydrochloric acid with a concentration of from 0.3 to 1.0% and produced water of various salinity and component composition. The studies were mainly carried out with compositions containing up to 6% sodium silicate in their composition; this is the optimum concentration of water glass at which a relatively high strength of silicate gel is achieved with a sufficiently long formation time. The studies were carried out at a temperature of 20 - 90 ^o C.

С целью получения прочного силикатного геля с длительным временем начала гелеобразования проводились исследования по изучению влияния концентрации HCl в гелеобразующем растворе на реологические свойства получаемого геля. На фиг. 1 представлены зависимости прочности (предельного напряжения разрушения) геля и времени его гелеобразования от концентрации соляной кислоты (HCl) в 6%-ном водном растворе силиката натрия при температуре 70^oC. Как видно из рисунка, при увеличении содержания кислоты в растворе прочность изолирующего агента увеличивается, а время начала гелеобразования уменьшается, поэтому для получения достаточно прочных гелей с большим временем гелеобразования необходимо выбирать оптимальную концентрацию HCl. При малых концентрациях HCl в растворах изолирующий агент получается рыхлым, неэластичным, теряющим при повышенных температурах и со временем прочность и стабильность.In order to obtain a strong silicate gel with a long start time of gelation, studies were conducted to study the effect of the concentration of HCl in the gel-forming solution on the rheological properties of the resulting gel. In FIG. 1 shows the dependence of the strength (ultimate fracture stress) of the gel and its gelation time on the concentration of hydrochloric acid (HCl) in a 6% aqueous solution of sodium silicate at a temperature of 70 ^o C. As can be seen from the figure, with increasing acid content in the solution, the strength of the insulating agent increases, and the gelation start time decreases, therefore, to obtain sufficiently strong gels with a long gelation time, it is necessary to choose the optimal concentration of HCl. At low concentrations of HCl in solutions, the insulating agent turns out to be loose, inelastic, losing strength and stability at elevated temperatures and with time.

Нефтяные месторождения характеризуются повышенными пластовыми температурами - более 60^oC, поэтому и исследовалось влияние температуры на механические и реологические свойства изолирующего агента. Исследования процесса образования силикатного геля проводились в интервале температур 40 - 80^oC. На фиг. 2 представлена зависимость времени начала гелеобразования 6% раствора силиката натрия от концентрации HCl при температурах 40, 50, 60, 70 и 80^oC. Как видно из рисунка, с увеличением температуры и концентрации HCl в системе время начала гелеобразования силикатного раствора уменьшается. При этом следует отметить, что при повышенных температурах требуется значительно меньшее количество кислоты для получения гелей, характеризующихся длительным временем загеливания (более 6 часов). Например, для получения силикатного геля через 6 часов после приготовления в изолирующий агент раствор, закачиваемый в пласт с температурой 80^oC, необходимо добавлять 0,5% HCl, с температурой 70^oC - 0,56% HCl, а с температурой 40^oC - 0,74. Таким образом, для получения при повышенных температурах изолирующих агентов с большими временами загеливания необходимо уменьшать концентрацию HCl в системе.Oil fields are characterized by elevated reservoir temperatures - more than 60 ^o C, therefore, the influence of temperature on the mechanical and rheological properties of the insulating agent was investigated. Studies of the formation of silicate gel were carried out in the temperature range 40 - 80 ^o C. In FIG. 2 shows the dependence of the onset of gelation of a 6% sodium silicate solution on the concentration of HCl at temperatures of 40, 50, 60, 70 and 80 ^o C. As can be seen from the figure, with an increase in temperature and concentration of HCl in the system, the onset of gelation of the silicate solution decreases. It should be noted that at elevated temperatures a significantly lower amount of acid is required to obtain gels characterized by a long gelation time (more than 6 hours). For example, to obtain a silicate gel, 6 hours after preparation, a solution injected into the formation with a temperature of 80 ^o C must be added to the insulating agent with 0.5% HCl, with a temperature of 70 ^o C - 0.56% HCl, and with a temperature of 40 ^o C 0.74. Thus, to obtain insulating agents with high gelation times at elevated temperatures, it is necessary to reduce the concentration of HCl in the system.

Но при этом снижается прочность изолирующего агента. But this reduces the strength of the insulating agent.

Недостатком данного агента является неспособность выдерживать большие градиенты давления (свыше 2 ат/м) при закачке агента и в призабойной зоне. The disadvantage of this agent is the inability to withstand large pressure gradients (above 2 atm / m) during the injection of the agent and in the bottomhole zone.

Прочность изолирующего агента увеличивают за счет добавки в него древесной муки. The strength of the insulating agent is increased by adding wood flour to it.

Был выполнен комплекс опытов по определению прочности гелевой системы с добавкой древесной муки при концентрациях от 0,1 до 1,0% и более. Опыты показали, что эта добавка древесной муки в изолирующий агент повышает его прочность в 2 - 6 раз в зависимости от проницаемости продуктивного пласта. A set of experiments was carried out to determine the strength of the gel system with the addition of wood flour at concentrations from 0.1 to 1.0% or more. Experiments have shown that this addition of wood flour to an insulating agent increases its strength by 2-6 times, depending on the permeability of the reservoir.

Разрушение агента происходит без древесной муки при градиенте давления около 2 ат/м. The destruction of the agent occurs without wood flour with a pressure gradient of about 2 at / m.

С древесной мукой при градиентах давления от 4 до 8 ат/м в зависимости от концентрации древесной муки от 0,2 до 1,0% разрушение геля исключено. With wood flour at pressure gradients from 4 to 8 at / m, depending on the concentration of wood flour from 0.2 to 1.0%, the destruction of the gel is excluded.

Исследование прочности геля в открытой емкости невозможно, так как древесная мука быстро всплывает. В пористой среде во время проведения опытов древесная мука не успевает всплывать вследствие сопоставимости размеров пор и опилок древесной муки. После "схватывания" геля древесная мука в пористой среде не успевает всплыть и армирует изолирующий агент как железные прутья в железобетоне. The study of the strength of the gel in an open container is impossible, since wood flour quickly floats. In a porous medium during the experiments, wood flour does not have time to float due to the comparability of the sizes of pores and sawdust of wood flour. After "setting" the gel, wood flour in a porous medium does not have time to surface and reinforces an insulating agent like iron rods in reinforced concrete.

Таким образом, изолирующий агент с древесной мукой при возможных существующих градиентах давления в призабойной зоне надежно может сохраняться многие годы. Thus, an insulating agent with wood flour at possible existing pressure gradients in the bottomhole zone can be reliably preserved for many years.

Claims

1. A method of developing layered-heterogeneous oil fields, including pumping a working agent through injection wells, taking oil through production wells, injecting an insulating agent into the wells during flooding of production wells based on sodium silicate and acid, holding the wells for 24 hours and putting them into operation , characterized in that as the insulating agent use a gel composition in the following composition, wt.%:
Sodium Silicate - 0.2 - 10
Concentrated Acid - 0.2 - 1.0
Polymer - 0.01 - 0.5
Wood flour - 0.01 - 3.0
Fresh Water - Else
wherein the insulating agent is pumped into injection or production wells.

2. The method according to claim 1, characterized in that hydrochloric acid is used as the acid.

3. The method according to claim 1, characterized in that the polymer used is polyacrylamide.