5
II квартал 41 2002 № 4 РЕГУЛИРОВАНИЕ РЕОЛОГИЧЕСКИХ И ФИЛЬТРАЦИОННЫХ СВОЙСТВ СШИТЫХ ПОЛИМЕРНЫХ СИСТЕМ С ЦЕЛЬЮ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ПЛАСТ Ç Ö ë í ç à ä à ç Ü à ç à ê à ç É é Ç é É é ñ Ö ç í ê Ä û ä é ë Современный этап эксплуатации отечественных нефтяных мес- торождений характеризуется высокой обводненностью залежей. В та- ких условиях одним из наиболее эффективных и широко используе- мых на практике методов увеличения нефтеотдачи пластов является применение сшитых полимерных систем (СПС). Технология, основан- ная на закачке большеобъемных оторочек растворов полиакриламида и солей Cr +3 , активно внедряется как за рубежом, так и в различных ре- гионах России (ОАО «Юганскнефтегаз», ОАО «Самаранефтегаз», ОАО «Сургутнефтегаз», ОАО «Татнефть», ОАО «Удмуртнефть») [1-8]. В качестве преимуществ данной технологии по сравнению с другими подобными методами можно отметить ее всесезонность, что является важным для климатических условий Западной Сибири, возможность проведения всех технологических операций на серийном оборудова- нии и отсутствие негативных последствий при осуществлении процес- сов сбора и подготовки нефти. Преимущества СПС и области их использования Область эффективного применения СПС значительно шире, чем при закачке растворов полимеров [1,9,10]. Метод СПС разработан с целью более эффективного использования полимеров в различных геолого-физических условиях и позволяет создать в пласте любые за- ранее заданные уровни фактора остаточного сопротивления, которые практически невозможно достичь при закачке раствора полимера. Технология применения сшитых полимеров, глубоко проникающих в пласт, предусматривает использование медленно сшивающихся ком- позиций «полимер-сшиватель», вследствие чего последние способны проникать вглубь пласта на значительные расстояния и, следователь- но, эффективно регулировать распределение потоков в пластах даже при наличии гидродинамической связи между пропластками. Сущность технологии заключается в добавке к закачиваемому в пласт раствору полимера незначительного количества (тысячные-сотые доли процен- та) сшивающего агента, под воздействием которого происходит струк- турирование макромолекул полимера в пористой среде с образовани- ем геля. При этом диапазон возможных значений фактора сопротивле- ния и остаточного фактора сопротивления сшитых полимеров может быть в тысячу и более раз выше, чем у раствора полимера без сшива- теля. Оптимальная технология определяется на основе цикла лабора- торных и промысловых испытаний и многовариантных расчетов, что позволяет в каждом конкретном случае выбрать и обосновать опти- мальные технологические и экономические параметры метода. При внедрении технологии необходимо учитывать различие физико- химических свойств сшитых полимерных систем и растворов полиме- ров, применяемых в процессах заводнения. Основным отличительным свойством СПС является наличие, наряду с достаточно высокой кажу- щейся вязкостью, вязкопластичных и вязкоупругих свойств, обеспечи- вающих их эффективное применение. Одним из наиболее важных технологических параметров является вре- мя гелеобразования, равное периоду, за который система приобрета- ет необходимые пространственную структуру и комплекс реологиче- ских и фильтрационных характеристик. Время гелеобразования зави- сит от марок полимера и сшивателя, их концентраций, пластовой тем- пературы, минерализации воды и может быть отрегулировано в каж- дом конкретном случае для достижения оптимальной глубины закачки. Экспериментальное изучение свойств СПС Время гелеобразования экспериментально определяется по графическим зависимостям эффективной вязкости и модуля упругости от времени сшивки и соответствует моменту достижения максималь- ных значений. Удобным и надежным в применении на практике мето- дом определения времени гелеобразования является экспресс-метод определения времени жизни нити с помощью релаксометра конструк- ции ИНПГ РАН. При достижении значений времени релаксации больше 100 сек. (τ 0 ) полимерная система считается достигшей необходи- мой степени сшивки. В качестве примера приведем результаты экспериментов, позволивших получить композицию, обладающую необходимым временем гелеобра- зования. Время сшивки должно быть оптимизировано таким образом, чтобы сшивка начиналась заведомо в пласте, что уменьшает риск запе- чатывания призабойной зоны пласта. Исследовалась зависимость вре- мени релаксации систем от времени сшивки и от температуры. Так, тестирование ПАА марки AN 913 (0,17% раствор) показало, что использование 0,05 % ХКК при 70°С приводит к гелеобразованию уже через 30 минут, а через 4 часа полимер высаживается из раствора вследствие протекания синерезиса (Рис.1). При использовании той же Алексей Телин, к.х.н., заместитель директора Уфимского филиала ООО «ЮганскНИПИнефть» Марина Хлебникова, к.х.н., заведующая лабораторией Уфимского филиала ООО «ЮганскНИПИнефть» Венера Сингизова, заведующая сектором Уфимского филиала ООО «ЮганскНИПИнефть» Гульнара Калимуллина, младший научный сотрудник Уфимского филиала ООО «ЮганскНИПИнефть» Альберт Хакимов, заведующий сектором Уфимского филиала ООО «ЮганскНИПИнефть» Игорь Кольчугин, ведущий специалист ЗАО «Инжиниринговый центр ЮКОС» Тагир Исмагилов, к.т.н., заместитель директора Уфимского филиала ООО «ЮганскНИПИнефть» РЕГУЛИРОВАНИЕ РЕОЛОГИЧЕСКИХ И ФИЛЬТРАЦИОННЫХ СВОЙСТВ СШИТЫХ ПОЛИМЕРНЫХ СИСТЕМ С ЦЕЛЬЮ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ПЛАСТ ukos 12++ 5/21/02 16:17 Page 41

Регулирование реологических и фильтрационных свойств полимерных систем

  • Upload
    -

  • View
    239

  • Download
    3

Embed Size (px)

DESCRIPTION

Регулирование реологических и фильтрационных свойств полимерных систем

Citation preview

Page 1: Регулирование реологических и фильтрационных свойств полимерных систем

II квартал 412002№ 4

РЕГУЛИРОВАНИЕ РЕОЛОГИЧЕСКИХ И ФИЛЬТРАЦИОННЫХ СВОЙСТВ СШИТЫХ ПОЛИМЕРНЫХ СИСТЕМ С ЦЕЛЬЮ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ПЛАСТ

ÇÇ ÖÖ ëë íí çç àà ää àà çç ÜÜ àà çç àà êê àà çç ÉÉ éé ÇÇ éé ÉÉ éé ññ ÖÖ çç íí êê ÄÄ ûû ää éé ëë

Современный этап эксплуатации отечественных нефтяных мес-

торождений характеризуется высокой обводненностью залежей. В та-

ких условиях одним из наиболее эффективных и широко используе-

мых на практике методов увеличения нефтеотдачи пластов является

применение сшитых полимерных систем (СПС). Технология, основан-

ная на закачке большеобъемных оторочек растворов полиакриламида

и солей Cr+3, активно внедряется как за рубежом, так и в различных ре-

гионах России (ОАО «Юганскнефтегаз», ОАО «Самаранефтегаз»,

ОАО «Сургутнефтегаз», ОАО «Татнефть», ОАО «Удмуртнефть») [1-8].

В качестве преимуществ данной технологии по сравнению с другими

подобными методами можно отметить ее всесезонность, что является

важным для климатических условий Западной Сибири, возможность

проведения всех технологических операций на серийном оборудова-

нии и отсутствие негативных последствий при осуществлении процес-

сов сбора и подготовки нефти.

Преимущества СПС и области их использованияОбласть эффективного применения СПС значительно шире,

чем при закачке растворов полимеров [1,9,10]. Метод СПС разработан

с целью более эффективного использования полимеров в различных

геолого-физических условиях и позволяет создать в пласте любые за-

ранее заданные уровни фактора остаточного сопротивления, которые

практически невозможно достичь при закачке раствора полимера.

Технология применения сшитых полимеров, глубоко проникающих в

пласт, предусматривает использование медленно сшивающихся ком-

позиций «полимер-сшиватель», вследствие чего последние способны

проникать вглубь пласта на значительные расстояния и, следователь-

но, эффективно регулировать распределение потоков в пластах даже

при наличии гидродинамической связи между пропластками. Сущность

технологии заключается в добавке к закачиваемому в пласт раствору

полимера незначительного количества (тысячные-сотые доли процен-

та) сшивающего агента, под воздействием которого происходит струк-

турирование макромолекул полимера в пористой среде с образовани-

ем геля. При этом диапазон возможных значений фактора сопротивле-

ния и остаточного фактора сопротивления сшитых полимеров может

быть в тысячу и более раз выше, чем у раствора полимера без сшива-

теля. Оптимальная технология определяется на основе цикла лабора-

торных и промысловых испытаний и многовариантных расчетов, что

позволяет в каждом конкретном случае выбрать и обосновать опти-

мальные технологические и экономические параметры метода.

При внедрении технологии необходимо учитывать различие физико-

химических свойств сшитых полимерных систем и растворов полиме-

ров, применяемых в процессах заводнения. Основным отличительным

свойством СПС является наличие, наряду с достаточно высокой кажу-

щейся вязкостью, вязкопластичных и вязкоупругих свойств, обеспечи-

вающих их эффективное применение.

Одним из наиболее важных технологических параметров является вре-

мя гелеобразования, равное периоду, за который система приобрета-

ет необходимые пространственную структуру и комплекс реологиче-

ских и фильтрационных характеристик. Время гелеобразования зави-

сит от марок полимера и сшивателя, их концентраций, пластовой тем-

пературы, минерализации воды и может быть отрегулировано в каж-

дом конкретном случае для достижения оптимальной глубины закачки.

Экспериментальное изучение свойств СПС Время гелеобразования экспериментально определяется по

графическим зависимостям эффективной вязкости и модуля упругости

от времени сшивки и соответствует моменту достижения максималь-

ных значений. Удобным и надежным в применении на практике мето-

дом определения времени гелеобразования является экспресс-метод

определения времени жизни нити с помощью релаксометра конструк-

ции ИНПГ РАН. При достижении значений времени релаксации больше

100 сек. (τ0→∞) полимерная система считается достигшей необходи-

мой степени сшивки.

В качестве примера приведем результаты экспериментов, позволивших

получить композицию, обладающую необходимым временем гелеобра-

зования. Время сшивки должно быть оптимизировано таким образом,

чтобы сшивка начиналась заведомо в пласте, что уменьшает риск запе-

чатывания призабойной зоны пласта. Исследовалась зависимость вре-

мени релаксации систем от времени сшивки и от температуры.

Так, тестирование ПАА марки AN 913 (0,17% раствор) показало, что

использование 0,05 % ХКК при 70°С приводит к гелеобразованию уже

через 30 минут, а через 4 часа полимер высаживается из раствора

вследствие протекания синерезиса (Рис.1). При использовании той же

Алексей Телин, к.х.н., заместитель директора Уфимского филиала ООО «ЮганскНИПИнефть»

Марина Хлебникова, к.х.н., заведующая лабораторией Уфимского филиала ООО «ЮганскНИПИнефть»

Венера Сингизова, заведующая сектором Уфимского филиала ООО «ЮганскНИПИнефть»

Гульнара Калимуллина, младший научный сотрудник Уфимского филиала ООО «ЮганскНИПИнефть»

Альберт Хакимов, заведующий сектором Уфимского филиала ООО «ЮганскНИПИнефть»

Игорь Кольчугин, ведущий специалист ЗАО «Инжиниринговый центр ЮКОС»

Тагир Исмагилов, к.т.н., заместитель директора Уфимского филиала ООО «ЮганскНИПИнефть»

РЕГУЛИРОВАНИЕ РЕОЛОГИЧЕСКИХ И ФИЛЬТРАЦИОННЫХ СВОЙСТВ СШИТЫХПОЛИМЕРНЫХ СИСТЕМ С ЦЕЛЬЮПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИВОЗДЕЙСТВИЯ НА ПЛАСТ

ukos 12++ 5/21/02 16:17 Page 41

Page 2: Регулирование реологических и фильтрационных свойств полимерных систем

концентрации УХС через 4 часа происходит образование прочного ге-

ля, стабильного в течение длительного времени.

Для 0,15% и 0,20% растворов DKS ORP F-40NT (Рис.2) при концентра-

ции УХС 0,05 % время сшивки составляет 20-40 мин. (при 70°С). Более

высокая концентрация сшивателя не приводит к заметному улучшению

свойств СПС, при более низкой образуются нестабильные системы.

Последние подвергаются термодеструкции и синерезису с потерей тех-

нологических характеристик раствора: при 70°С при использовании

УХС — через 2-4 часа, ХКК — уже через минуту (0,05% и более) и че-

рез 5 минут (0,015%).

Таким образом, сравнение кинетики образования СПС с использовани-

ем ХКК и УХС позволяет сделать вывод, что система ПАА-УХС облада-

ет замедленным временем гелеобразования и большей устойчивостью

к термодеструкции.

Количественно вязкоупругие свойства полимерных систем можно оха-

рактеризовать параметрами, полученными в результате проведения

осцилляторных тестов: комплексного модуля сдвига (G*= τ/γ) и фазо-

вого угла δ, дающих возможность определить величины модуля нако-

пления G’, модуля потерь G’’ и компоненты комплексной вязкости. Все

эти параметры могут быть определены при разной частоте колебаний и

приложенной нагрузке. Экспериментально установлено, что для рас-

творов полиакриламида в области концентраций 0,01-1,00% приемле-

мы следующие параметры эксперимента — частота колебаний 1 Гц,

момент силы от 5 до 100 мН.м.

G*=G’+iG’’,

где G* — комплексный модуль сдвига;

G’ — модуль накопления;

G’’ — модуль потерь.

На Рис. 3 приведена зависимость параметра G’ от приложенного момента

силы для сшитых систем на основе 0,2% раствора ПАА марки Sedipur и

Cr+3-сшивателей. Наибольшее значение параметра G’ получено при тес-

тировании СПС, образованной универсальным хромовым сшивателем

(УХС), наименьшее — хромкалиевыми квасцами. Необходимо отметить,

что по времени релаксации данные системы не различаются (τ→∞), отли-

чия в значениях эффективной вязкости несущественны. Очевидно, наи-

более технологичной является СПС на основе УХС, пространственное

строение которой приводит к проявлению упругих свойств.

Оптимальные составы и технологии закачки СПС В результате многочисленных экспериментов с использовани-

ем различных образцов ПАА было установлено, что применительно к

условиям месторождений Западной Сибири и Волго-Уральского реги-

онов наиболее эффективными являются составы, содержащие 0,15-

0,17 % ПАА (Табл.1). Более высокая концентрация не приводит к замет-

ному улучшению свойств СПС, более низкая дает нестабильные по тех-

нологическим свойствам системы.

Для понимания механизма действия различных сшитых полимерных

систем и объективного обоснования выбора оптимальной технологии

закачки СПС были проведены фильтрационные эксперименты, адек-

ватно воспроизводящие пластовые условия. Поддержание реального

пластового давления, расхода и температуры, использование натурно-

го кернового материала с заданными значениями проницаемости, на-

РЕГУЛИРОВАНИЕ РЕОЛОГИЧЕСКИХ И ФИЛЬТРАЦИОННЫХ СВОЙСТВ СШИТЫХ ПОЛИМЕРНЫХ СИСТЕМ С ЦЕЛЬЮ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ПЛАСТ

II квартал42 2002 № 4 ÇÇ ÖÖ ëë íí çç àà ää àà çç ÜÜ àà çç àà êê àà çç ÉÉ éé ÇÇ éé ÉÉ éé ññ ÖÖ çç íí êê ÄÄ ûû ää éé ëë

Марка Рекомендуемый Рекомендуемый Рекомендуемый полиакриламида интервал интервал интервал

концентраций концентраций концентраций ПАА, % ХКК, % УХС, %

DKS ORP F-40-NT 0.15-0.17 0.05-0.20 0.10-0.20

Accotrol S622 0.15-0.17 0.01-0.015 0.10-0.20

AN 913 VHM STF600 0.15-0.17 0.01-0.05 0.10-0.20

PDA-1041 0.15-0.17 0.01-0.05 0.05-0.20

Рекомендуемые интервалы концентраций ПААразличных марок и хромовых сшивателей

табл. 1

0

0 10 20 30 40 50 60

�ðåìß ñøèâêè, ÷

20

40

60

80

100

120

140

�ðåìß æèçíè íèòêè, ñ

0,15%, 0,05% ���

0,2%, 0,05 ���

Кинетика образования СПС 0,15% и 0.20% растворами полимера DKSORP F 40NT и 0,05% УХС при 70°С Р

ис.

2

Кинетика образования СПС 0,17% раствором ПАА марки AN 913 и различными сшивателями при 70°С

-10

0 1 2 3 4 5 6 7

�ðåìß ñøèâêè, ÷

10

30

50

70

90

110

130

�ðåìß æèçíè íèòêè, ñ

0,05% ���

0,05% ���

Ри

с.1

Графическое изображение комплексного модуля сдвига

Ри

с.3

ukos 12++ 5/21/02 16:18 Page 42

Page 3: Регулирование реологических и фильтрационных свойств полимерных систем

чальной и остаточной нефтенасыщенности обеспечили надежность оп-

ределяемых фильтрационных параметров.

На Рис. 4 дана обобщенная зависимость фактора остаточного сопроти-

вления от проницаемости и объема оторочки СПС. Опыты проводились

на водонасыщенных линейных моделях пласта БС10 Мамонтовского

месторождения с составом на основе одного из наиболее термостой-

ких образцов ПАА — DKS ORP F 40NT.

Из представленной зависимости видно, что в отличие от обычного поли-

мерного заводнения, когда фактор сопротивления увеличивается с умень-

шением проницаемости пористой среды, нагнетание сшитых полимерных

систем, напротив, приводит к увеличению фактора сопротивления с рос-

том проницаемости. Подобного вида зависимости фактора сопротивле-

ния от проницаемости уже отмечались ранее для различных полимер-дис-

персных систем [12,13]. На наш взгляд, это связано прежде всего с тем,

что СПС в колоссальной мере подвержены механической деструкции. Как

показано экспериментально, для системы достаточно непродолжительно-

го механического воздействия, чтобы критически снизить ее эффектив-

ность (время релаксации снижается на несколько порядков) (Рис.5).

Фильтрационно-реологические исследованияДля выявления особенностей влияния пористой среды на рео-

логическое поведение полимерных систем был проведен комплекс

фильтрационно-реологических исследований. В пористую среду зака-

чивался сшитый полимерный состав, полученный из 0,2% ПАА марки

Sedipur и ацетата хрома. Параметры фильтрационных экспериментов

приведены в Табл. 2.

Реограммы проб раствора полимера (Sedipur, 0,2% раствор, сшитый

ацетатом хрома), отобранных после прохождения через пористые сре-

ды разной проницаемости, получены на приборе Reostress (Haake).

Как следует из результатов, приведенных на Рис.6 и Рис.7, при прохожде-

нии через пористую среду сшитый полимерный состав подвергается

существенной механической деструкции, приводящей к падению вели-

чин модуля упругости до значений, близких к величинам для исходно-

го несшитого полимерного раствора и эффективной вязкости, мень-

шей, чем у раствора сравнения.

В общем случае можно сделать вывод, что чем ниже проницаемость

породы пласта, тем выше степень подверженности системы деструк-

тивным процессам. Это приводит к тому, что в зонах повышенной про-

ницаемости подвижность воды снижается кратно по сравнению с низ-

копроницаемыми интервалами, т.е. в высокопроницаемых промытых

водой пропластках устанавливается нечто подобное водоизолирующе-

му экрану. На участках же, характеризующихся низкой проницаемо-

стью, гель теряет свои структурно-механические свойства.

Cравнительно новым классом полимеров на основе акриламида, соче-

тающим в себе свойства жидкостей и дисперсных систем, можно счи-

II квартал 432002ы№ 4

РЕГУЛИРОВАНИЕ РЕОЛОГИЧЕСКИХ И ФИЛЬТРАЦИОННЫХ СВОЙСТВ СШИТЫХ ПОЛИМЕРНЫХ СИСТЕМ С ЦЕЛЬЮ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ПЛАСТ

ÇÇ ÖÖ ëë íí çç àà ää àà çç ÜÜ àà çç àà êê àà çç ÉÉ éé ÇÇ éé ÉÉ éé ññ ÖÖ çç íí êê ÄÄ ûû ää éé ëë

Обобщенная зависимость фактора остаточного сопротивления от прони-цаемости и объема оторочки СПСР

ис.

4

00,01

0,1

1

10

�ðåìß ðåëàêñàöèè, ñ

�ðîäîëæèòåëüíîñòü ìåõàíè÷åñêîé äåñòðóêöèè, ñ500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

Зависимость времени релаксации 0,2% раствора ПАА от продолжи-тельности механической деструкции Р

ис.

5

0

0

0,1

0,2

0,3

0,4

�ðîáà 1�ðîáà 2�ðîáà 3�ñõ. ñø. 19.11.2001 ã.0 ïðîáà�ñõ.

�îäóëü óïðóãîñòè, �à

�àïðßæåíèå, ��à4000 80002000 6000 10000

1

0,0001

0,001

0,01

0,1

1

10�ðîáà 1�ðîáà 2�ðîáà 3�ñõ. ñø. 19.11.2001 ã.0 ïðîáà�ñõ.

�îãàðèôì ýôôåêòèâíîé âßçêîñòè, �à*ñ

�îãàðèôì ñêîðîñòè ñäâèãà, 1/ñ10 100

Реологические свойства СПС после прохождения через пористуюсреду № 1 Р

ис.

6

Параметр Пористая среда 1 Пористая среда 3

Длина пористой среды, м 0,1557 0,1601

Диаметр пористой среды, м 0,0281 0,0281

Температура испытания,°С 25 25

Проницаемость по газу, мкм2 0,063 0,214

Проницаемость по воде, мкм2 0,042 0,170

Скорость фильтрации, м/год 66,39 (проба 0) 58,45 (проба 8)

Скорость фильтрации, м/год 95,90 (проба 1) 84,43 (проба 9)

Скорость фильтрации, м/год 154,91 (проба 2) 136,39 (проба 10)

Скорость фильтрации, м/год (проба 3) 213,92 188,35

Sedipur 0.2% р-ра ПАА Спл. зак. Спл. Зак.

Характеристика моделей пласта и рабочих жидкостейтабл. 2

ukos 12++ 5/21/02 16:18 Page 43

Page 4: Регулирование реологических и фильтрационных свойств полимерных систем

РЕГУЛИРОВАНИЕ РЕОЛОГИЧЕСКИХ И ФИЛЬТРАЦИОННЫХ СВОЙСТВ СШИТЫХ ПОЛИМЕРНЫХ СИСТЕМ С ЦЕЛЬЮ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ПЛАСТ

II квартал44 2002 № 4 ÇÇ ÖÖ ëë íí çç àà ää àà çç ÜÜ àà çç àà êê àà çç ÉÉ éé ÇÇ éé ÉÉ éé ññ ÖÖ çç íí êê ÄÄ ûû ää éé ëë

тать ограниченно набухающие полимеры [14], в частности Темпоскрин

и Ритин [15], которые получаются путем γ-облучения в твердой фазе

товарных форм ПАА. Мы предположили, что создание композиций на

основе суперабсорбентов (полиакриламидов сетчатой структуры) и

обычных образцов ПАА позволит получить достаточно дешевые и в то

же время эффективные системы для воздействия на проницаемостно-

неоднородные объекты разработки. Набухшая частица суперабсор-

бента может быть представлена как гель сшитого полимера с вязкоуп-

ругими свойствами. Дисперсия такого полимера во многих случаях мо-

жет рассматриваться как суспензия (дисперсная фаза — твердое те-

ло, дисперсионная среда — жидкость). В процессе фильтрации дис-

персий ограниченно набухающих полимеров ключевыми факторами

являются концентрация, дисперсность, реологическое поведение.

Очевидно, что для пластов с проницаемостной неоднородностью, име-

ющих в своем разрезе суперколлектора, наиболее эффективным воз-

действием будут обладать дисперсии ограниченно набухающего поли-

мера (гель-фракция) и раствора обычного линейного полимера (золь-

фракция), позволяющие надежно отсечь пропластки суперколлекто-

ров от нагнетания воды и перенаправить фильтрационные потоки в

сторону интервалов с меньшей проницаемостью.

На Рис. 8 представлена динамика изменения коэффициента вытеснения

и перепад давления при проведении фильтрационного эксперимента на

модели суперколлектора, представленного насыпной пористой средой

с проницаемостью 3,7 мкм2. Первоначально была закачана оторочка

0,1 Vпор 0,17% раствора ПАА марки Sedipur, что дало фактор сопроти-

вления 1,28 и фактор остаточного сопротивления 1,06. Вторая отороч-

ка представляла собой 0,1 Vпор дисперсии 0,2% суперабсорбента FS-

305 в пресной воде и привела к росту фактора сопротивления до 1,74,

фактор остаточного сопротивления несколько уменьшился до 1,02.

Последующая закачка оторочки 0,1 Vпор дисперсии 0,2% FS-305 в

0,17% растворе Sedipur завершилась ростом фактора сопротивления

до значения 2,6 и фактора остаточного сопротивления до значения 1,9.

Результаты применения БГС в ОАО «Юганскнефтегаз»На основании проведенных исследований предложено несколько

вариантов модифицированных большеобъемных гелевых систем (БГС)

для залежей, имеющих в своем разрезе трещины или суперколлекторы:

— закачка предоторочки дисперсии полиакриламида, имеющего ог-

раниченное набухание, в растворе обычного полиакриламида, с по-

следующим нагнетанием сшитой полимерной системы;

— вариант БГС, в котором последовательность операций та же, что и

в первом варианте, но объем закачки реагентов значительно увели-

чен; применяется в монолитных объектах;

— закачка программированной оторочки сшитых полимерных систем,

включающая нагнетание дисперсии полиакриламида с ограничен-

ным набуханием в растворе обычного полиакриламида, затем на-

гнетание порции сшитого полимерного состава, после чего закачку

обычного (несшитого) полиакриламида.

При выборе объекта для проведения работ по закачке модифициро-

ванных сшитых полимерных составов с целью рентабельной добычи

дополнительно добытой нефти учитываются следующие общие для

всех вариантов критерии:

— должна быть сформирована внутриконтурная система ППД, что при

внедрении МУН исключает потери реагента;

— участок должен быть замкнут со стороны нагнетания, но оптималь-

ное соотношение добывающих и нагнетательных скважин 1/4-1/6;

Фильтрационный эксперимент на модели суперколлектора (Sedipur, FS-305)

00 2 4 6 8 10 12 14

Vïîð

16

20

40

Seqipur, 0,17%R=1,28,Rîñò=1,06

FS-305, 0,2%R=1,74,Rîñò=1,02

FS-305 вSeqipur 0,17%R=2,6,Rîñò=1,9

60

80

100

120

140

�àâëåíèå, ìì ðò. ñò. �îýôôèöèåíò âûòåñíåíèß, äîëè åä.

0,5

0,51

0,52

0,53

0,54

0,55

0,56

0,57

Ри

с.8

Месторождение Количество Объем Дополнитель- Удельный скважино- закачки ная добыча технологичес- операций ПАА, нефти, кий эффект,

тыс.м3 тыс. т т/скв.

Восточно-Правдинское 2 4,0 5,0 2512

Ефремовское 13 54,1 34,8 2676

Мамонтовское 71 331,6 232,8 3278

Петелинское 16 28,7 46,4 2901

Правдинское 8 17,0 16,9 2109

Тепловское 13 33,1 12,7 978

Южно-Балыкское 48 107,7 67,5 1406

Южно-Сургутское 5 13,2 14,4 2883

Итого по ОАО ЮНГ 176 589,4 431 2446

Результаты внедрения МБГС в ОАО «Юганскнефтегаз»(2001 г.)

табл. 3

Реологические свойства СПС после прохождения через пористую среду № 3

0

0

0,1

0,05

0,15

0,2

0,25

0,3

0,358910�ø. 19.11.2001 ã.�ñõ.

�îäóëü óïðóãîñòè, �à

�àïðßæåíèå, ��à

4000 8000 120002000 6000 10000

1

0,0001

0,001

0,01

0,1

1

10

8910�ø. 19.11.2001 ã.�ñõ.

�îãàðèôì ýôôåêòèâíîé âßçêîñòè, �à*ñ

�îãàðèôì ñêîðîñòè ñäâèãà, 1/ñ

10 100 1000

Ри

с.7

ukos 12++ 5/21/02 16:19 Page 44

Page 5: Регулирование реологических и фильтрационных свойств полимерных систем

II квартал 452002№ 4

— соотношение вязкостей нефти и воды в пластовых условиях более

5 единиц;

— больший темп обводнения по сравнению со средней величиной по

пласту;

— наличие невырабатываемых зон и интервалов;

— добывающий фонд механизирован для поддержания стабильного

отбора жидкости;

— по возможности расположение на едином участке нефтесбора

(ДНС).

К индивидуальным геолого-физическим критериям применимости раз-

работанных модифицированных технологий закачки сшитых полимер-

ных систем следует отнести наличие суперколлекторов или развитой

системы трещин для первого и второго вариантов. При осуществлении

на практике этих вариантов должны соблюдаться следующие техноло-

гические параметры:

— объем закачки предоторочки для первого варианта составляет 200-

300 м3, для второго — 300-400 м3;

— объем закачки сшитой полимерной системы для первого варианта

— 800-1200 м3, для второго — 1500-4000 м3;

— концентрация ограниченно набухающего полиакриламида в предо-

торочке составляет 0,1-0,2%, обычного полиакриламида — 0,05-

0,10%.

К индивидуальным геолого-физическим критериям применимости за-

качки сшитых полимерных систем по третьему варианту является нали-

чие в разрезе продуктивного пласта двух или более пропластков с раз-

личной проницаемостью, разделенных глинистой перемычкой.

Технологические параметры закачки программированной оторочки

(третий вариант) имеют следующие значения:

— первая порция технологической жидкости, представленная диспер-

сией полиакриламида, имеющего ограниченное набухание в рас-

творе обычного полиакриламида, имеет объем 100-200 м3, при кон-

центрации набухающего полиакриламида 0,1-0,2%, а обычного

0,05-0,10%;

— вторая порция технологической жидкости, представленная сшитым

полимерным составом, имеет объем 100-200 м3 при концентрации

полиакриламида 0,15-0,20%;

— третья порция технологической жидкости, представленная раство-

ром несшитого полиакриламида, имеет объем 150-300 м3 при кон-

центрации полиакриламида 0,1-0,2%.

Результаты внедрения МБГС в ОАО «Юганскнефтегаз» в 2001 г. приве-

дены в Табл. 3.

ВыводыТаким образом, приведенные результаты фильтрационных и

физико-химических экспериментов позволяют констатировать следу-

ющие основные положения:

1. Зависимость фактора сопротивления и остаточного фактора сопро-

тивления от проницаемости для СПС и обычного полимерного завод-

нения отличаются коренным образом. С ростом проницаемости для

СПС значения R и Rост увеличиваются. Этот факт объясняется увеличе-

нием влияния мехдеструкции на СПС с уменьшением проницаемости

пористой среды.

2. Возможность регулирования времени сшивки позволяет закачивать

в пласт жидкость со свойствами обычного раствора полимера, а обра-

зование геля проводить в удаленной (расчетной) зоне пласта.

3. Наличие в разрезе суперколлекторов приводит к необходимости

применения предоторочки дисперсии ограниченно набухающего поли-

мера (суперабсорбента) в растворе линейного полимера с последую-

щей закачкой СПС.

4. Для всех типов неоднородных по проницаемости коллекторов есть

возможность регулировать заводнение с помощью различных вариан-

тов СПС, в том числе радиационно-сшитыми образцами ПАА типа Тем-

поскрина или суперабсорбентами.

РЕГУЛИРОВАНИЕ РЕОЛОГИЧЕСКИХ И ФИЛЬТРАЦИОННЫХ СВОЙСТВ СШИТЫХ ПОЛИМЕРНЫХ СИСТЕМ С ЦЕЛЬЮ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ПЛАСТ

ÇÇ ÖÖ ëë íí çç àà ää àà çç ÜÜ àà çç àà êê àà çç ÉÉ éé ÇÇ éé ÉÉ éé ññ ÖÖ çç íí êê ÄÄ ûû ää éé ëë

����������

1. ��� �� �.�., ������� �.�. ������-���������� ������ ��� ���-

��! ��"�������� # �����. ��� �� � #�������������. $�����, %��-

��&���� #���������� '���� �� �������& ���#���� «)& *���� �+-

�� )������ ,�����-� �������», 2000, �.336

2. II ������-#��������������! ���"���� �! «$����!��� � #���#������

��4�� #� #���-���5 ��"�������� # �����» )�) «�6 «�76)8�»,

1998 ;., �.63.

3. III ������-#��������������! ���"���� �! «$����!��� � #���#������

��4�� #� #���-���5 ��"�������� # �����» )�) «�6 «�76)8�»,

1999 ;., �.54

4. IV ������-#��������������! ���"���� �! «$����!��� � #���#������

��4�� #� #���-���5 ��"�������� # �����» )�) «�6 «�76)8�»,

2001 ;., �.84

5. ,����������� ������ ��� �����! ��"�������� # ����� � �� ' ��-

#������� �;�&. *���� ������-#����������& ���"���� ��. ?�;� '-

��, 25-26 ��!4�! 1997 ;. — 6����': ����� C�����, 1998, �.360.

6. ,���-���� �����! ��4��� ��"�� �� �������+����!� )�) «��-

!4�'����"��;��» � 1998-2005 ;;. ������� � ���"���� ��. ������,

)�) «����)D�E», 1998, �.408.

7. *������ � ����� �;�! ��4��� ��"�� �� ����������� F��#�. $4. ���-

���� ������-#����������& ���"���� �� � '���'����, 1997, $.276.

8. �����-�� �.G., ,�#�� �.�., )����� �.�., 6� '��;�� �.$., %��!-

��� �.�., *� �� �.E. $#���4 ; �4���& �4��4���� # ���� �!����#��-

;��� ���������. ,����� %� № 2125155, I 21 � 43, 22, 20.01.99 ;.

9. $��;���� �.�. ��������� � ��������� ������ ��� �����! ��"��-

������ # �����.— �.: �����, 1985, 308 �.

10. *� �� �.E., C�&�������� *.�., �����-�� �.G., 6� '��;�� �.$.,

6�J��� �.E. $��&����' �!����#��;�� �������� �� ������ ��������

;���� ��������;� #� ����� ����� � ������� ����� ���� �� �

�����4�� �;��������, ������������� � ��������� ��� '����

�����&����5 � �� ���!� ������!���;� ��"�!��;� # ���� //?�--

������& ���������& +���� , 1997, �.4, ��#.1, �.55-58.

11. C�&�������� *.�., *����� �.�., L������ �.�., *� �� �.E. $���-

���� '��! � ���� ����� �;������& F""���������� �4��� �� #� �-

���� ����� ������ ����� ������� �������� ���+���� //��"��-

#����� ���� �� �, 1999, № 3, �.23-27.

12. E������ �.�., E�"�� �� �.E., ��������!��� %.�., ,�� �� �.�.,

E� ��������� �.�., E������ �.�. ,���-���� �����! ��4��� ��"-

�� �� �������+����!� )�) «��!4�'����"��;��» � 1998-2005 ;.;.

������� � ���"���� ��, ;. ��!4�'��, 1997, �.231-243.

13. L �4����� �.�., � ���� %.L., ?������� �.�., �����;� ��� G.%.

� �!��� #� ������ �� ���&���� ;������� ���������. ?�-������&

���������& +���� , �.7, № 1, 2000, �.52-57.

14. ��� �� �.�., 6�4� �.M., %��!� ��� I.�., G���� �.�. ����� ���-

�� �;�� #��������! #� ������� ���;����� � ��4��� ��"��. II ��-

����-#��������������! ���"���� �! «$����!��� � #���#������

��4�� #� #���-���5 ��"�������� # �����» )�) �6 «�76)8�»,

1998 ;., �.45-47

15. 6��-�����& G.�. )������#�������! #� ������-;� ���! �������

«*��#������» ��� ����� �;�! "�����-���������;� �����&����!

�� ��"�!��� # ����. II ������-#��������������! ���"���� �!

«$����!��� � #���#������ ��4�� #� #���-���5 ��"�������� # �-

����» )�) �6 «�76)8�», 1998 ;., �.40-43.

ukos 12++ 5/21/02 16:19 Page 45