Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
СПОСОБ РАЗРАБОТКИ НЕФТЯНОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ
СПОСОБ РАЗРАБОТКИ НЕФТЯНОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ

СПОСОБ РАЗРАБОТКИ НЕФТЯНОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Изобретение относится к нефтяной промышленности и может найти применение при разработке месторождений с помощью химических агентов. Целью изобретения является увеличение нефтеотдачи. Поставленная цель достигается тем, что в способе разработки нефтяного месторождения, заключающемся в закачке через нагнетательные скважины водного раствора соли аммония, прогрева раствора соли аммония, прогрева раствора в пласте и добычи нефти через добывающие скважины, в качестве солей аммония используют карбонат аммония и нитрат аммония, закачивают водный раствор карбоната аммония в виде оторочки размером 0,2 - 0,4 порового объема, затем закачивают водный раствор смеси нитрата аммония и кислоты с рН 3 в виде оторочки размером 0,1 - 0,4 порового объема, после чего закачивают воду. Кроме того, между оторочками водного раствора карбоната аммония и водного раствора смеси нитрата аммония и кислоты закачивают оторочку воды размером 0,05 - 0,2 порового объема. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

   С помощью Яндекс:  

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2021496
Класс(ы) патента: E21B43/22, E21B43/24
Номер заявки: 4935159/03
Дата подачи заявки: 12.05.1991
Дата публикации: 15.10.1994
Заявитель(и): Всесоюзный нефтегазовый научно-исследовательский институт
Автор(ы): Степанова Г.С.; Розенберг М.Д.; Бокша О.А.; Губкина Г.Ф.; Ненартович Т.Л.
Патентообладатель(и): Всероссийский нефтегазовый научно-исследовательский институт
Описание изобретения: Изобретение относится к нефтяной промышленности и может найти применение при разработке месторождений с помощью химических агентов.
Известен способ разработки нефтяного месторождения, заключающийся в закачке через нагнетательные скважины карбонизированной воды и добыче нефти через добывающие скважины.
Недостатком известного способа является необходимость наличия источника двуокиси углерода, дополнительные затраты, связанные с ее доставкой на промысел и растворением в воде на специальных установках.
Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ разработки нефтяного месторождения, заключающийся в закачке через нагнетательные скважины водных растворов солей аммония, таких как сульфит и бисульфит аммония в концентрациях 0,01-1,0 моль/литр (1-10% р-р в воде) при температурах до 50оС, прогреве раствора в пласте до температуры 50-140оС за счет естественного прогрева или закачки теплоносителя, необходимого для разложения соли аммония на газообразные агенты, и добыче нефти через добывающие скважины.
Недостатком способа является высокая коррозионная активность реагентов, их дефицитность и высокая стоимость.
Целью изобретения является увеличение нефтеотдачи.
Поставленная цель достигается тем, что в способе разработки нефтяного месторождения, включающего закачку через нагнетательные скважины 1,0-10,0% водного раствора соли аммония, прогрев раствора в пласте и добычу нефти через добывающие скважины, в качестве соли аммония закачивают карбонат аммония и нитрат аммония в виде оторочек размером 0,2-0,4 порового объема, а затем закачивают водный раствор смеси нитрата аммония и серной или соляной кислоты с рН ≅ 3 в виде оторочки размером 0,1-0,4 порового объема с последующей закачкой воды.
Кроме того, между оторочками водных растворов карбоната аммония и смеси нитрата аммония и соляной или серной кислоты закачивают оторочку воды размером 0,05-0,2 порового объема.
Характеристика компонентов.
Карбонат аммония (аммоний углекислый) - ГОСТ 3770-75.
Карбонат аммония - бесцветные кристаллы. Находит применение в медицине, хлебопекарном деле, при крашении тканей.
Нитрат аммония (аммоний азотнокислый, аммиачная селитра) - ГОСТ 22867-77.
Нитрат аммония - бесцветные кристаллы, в зависимости от температуры существующие в нескольких модификациях. Нитрат аммония хорошо растворим в воде; весьма гигроскопичен. При хранении и перевозке поглощает влагу и слеживается. Применяется главным образом в качестве азотного удобрения, а также в производстве взрывчатых веществ.
Сущность изобретения.
Карбонат аммония (NH4)2CO3 начинает разлагаться уже при комнатной температуре, а при 60оС реакция идет интенсивно:
(NH4)2CO3 NH3 + NH4HCO3 NH + CO + H2O
При разложении 1 молекулы карбоната аммония образуется 2 молекулы аммиака и 1 молекула двуокиси углерода, т.е. из 1 тонны карбоната аммония образуется 466 м3 аммиака и 233 м3 двуокиси углерода. Образующиеся при разложении карбоната аммония аммиак и двуокись углерода растворяются в воде и нефти. Исходя из того, что растворимость аммиака в воде значительно превышает его растворимость в нефти, а растворимость двуокиси углерода в воде ниже, чем в нефти, в системе будет происходить перераспределение газов: аммиак будет в основном растворяться в воде, а двуокись углерода - в нефти. При этом в водной фазе будут происходить ионные процессы, которые отражают следующие уравнения:
H2O H+ + OH-;
NH3 + CO2 + H2O NH+4 + HCO-3 ;
NH3 + HCO-3 NH2COO_ + H2O ;
NH3 + HCO-3 NH+4 + CO23-;
Из уравнений видно, что в водной фазе будут присутствовать ионы аммония, образующие с гидроксил-ионом гидрат окиси аммония NH4OH и ионы карбоновой кислоты СО32-.
Таким образом, суммируя сказанное относительно процессов, происходящих с карбонатом аммония в его водных растворах при нагревании, можно сделать следующий вывод: вследствие его термического разложения в пласте будут присутствовать как газы аммиак и двуокись углерода, растворимые в водной и нефтяной фазах, так и ионы аммония NH4+ и карбоновой кислот СО32-, находящиеся в водной фазе.
По этой причине в пласте будут действовать механизм воздействия двуокисью углерода и механизм, подобный щелочному заводнению.
При контакте гидрата окиси аммония с нефтью снижается межфазное натяжение на границе нефть-раствор NH4OH, что в конечном итоге приводит к эмульгированию нефти в зоне пласта, охваченного воздействием. Образование эмульсии типа "нефть в воде" способствует увеличению охвата пласта. Взаимодействие раствора NH4OH с породой приводит к улучшению ее смачиваемости, что также положительно сказывается на увеличении нефтеотдачи.
Взаимодействие двуокиси углерода с пластовыми флюидами сопровождается интенсивным массопереносом в результате многоконтактного процесса и изменением физических свойств флюидов (плотности вязкости, объемов, межфазного натяжения). При определенных условиях, в зависимости от состава нефти, температуры и давления, двуокись углерода способна неограниченно смешиваться с нефтью.
Кроме того, происходит лучший отмыв нефтяной пленки с поверхности породы; при этом уменьшается поверхностное натяжение на границе с водой и увеличивается смачиваемость породы.
Водный раствор двуокиси углерода вступает в реакцию с карбонатными породами и растворяет их. При этом увеличивается проницаемость коллектора и возрастает поглощающая способность нагнетательных скважин.
Сочетание двух механизмов: воздействия двуокисью углерода и процесса, подобного щелочному воздействию, и будет определять эффективность применения карбоната аммония в качестве химреагента, способствующего повышению нефтеотдачи.
Разложение нитрата аммония NH4NO3 может протекать по нескольким направлениям в зависимости от чистоты реагента и условий проведения реакции:
При нагреве свыше 270оС
2NH4NO3 = 2N + O + 4H2O
При нагреве до температуры ниже 270оС описаны различные реакции, приводящие к выделению оксидов азота. Суммарная реакция выражается в следующем виде:
12NH4NO3 9N + 2NO + 4HNO3 + 22H2O
При очень медленном нагревании до невысокой температуры:
NH4NO3 NH + HNO3
Добавление кислоты в систему сдвигает реакцию влево, т.е. предотвращает выделение аммиака.
Таким образом, при температурах в пределах 100-150оС, по всей видимости, разложение нитрата аммония сопровождается выделением азота и небольших количеств окислов азота, но без образования аммиака. При этом из 1 тонны нитрата аммония может образовываться 210 м3 азота и 47 м3окислов азота. При комнатной температуре нитрат аммония является нейтральным соединением.
Таким образом, эффективность применения нитрата аммония в качестве химреагента, способствующего повышению нефтеотдачи, определяется образованием азота (при нагревании до температуры в пределах 100-150оС) или аммиака (при нагревании до невысоких температур).
Предлагаемый способ осуществляется следующим образом.
В поверхностных условиях подготавливают водный раствор карбоната аммония (1-10%). Концентрацию раствора и объем оторочки определяют предварительными лабораторными экспериментами на моделях пласта, исходя из оптимального режима с точки зрения нефтевытеснения.
В пласт закачивают оторочку карбоната аммония, которую затем проталкивают водой.
Если используется водный раствор нитрата аммония в качестве нефтевытесняющего агента, то в приготовленный раствор рекомендуется добавлять кислоту, например, соляную в количестве 1% от концентрации нитрата аммония в растворе для увеличения выхода азота при разложении нитрата аммония.
Полученную смесь закачивают в пласт в соответствии с той концентрацией и размером оторочки, которые определены лабораторным путем на моделях пласта.
Возможна комбинация оторочек карбоната и нитрата аммония. В этом случае в качестве первой оторочки закачивается карбонат аммония, так как выделяющиеся при его разложении двуокись углерода и аммиак лучше растворяются в воде и нефти, чем азот.
После этого в пласт закачивается оторочка воды для проталкивания оторочки карбоната аммония, затем оторочка нитрата аммония и затем опять вода для проталкивания водного раствора нитрата аммония.
Примеры конкретного выполнения.
Опыты по вытеснению осуществлялись на трубчатой модели пласта, представляющей собой змеевик из нержавеющей стали внутренним диаметром 6,3 мм и длиной 10 м, снабженный запорным вентилем на входе и вентилем тонкой регулировки на выходе из пласта. Модель пласта заполнялась кварцевым песком с размером зерен 0,2-0,3 мм.
Поровый объем составил 190 см3; пористость 30%, проницаемость 15 дарси.
Вытеснение нефти Южно-Гвиздецкого месторождения (Прикарпатье) осуществляли при температуре 77оС и давлении 30 МПа закачкой чередующимися оторочками растворов карбоната аммония (NH4)2CO3 и нитрата аммония NH4NO3. Кроме того, было проведено вытеснение нефти водой, а также вытеснение нефти оторочкой до 0,5 порового объема пласта 5% водным раствором сульфита аммония (NH4)2SO3 (по прототипу).
В процессе вытеснения оторочка раствора сульфита аммония проталкивалась водой объемом до 2 поровых объемов пласта.
Опыты по вытеснению растворами солей аммония осуществляли следующим образом: закачивался 5% раствор карбоната аммония в виде оторочки 0,2 (0,3; 0,4) порового объема пласта, которая проталкивалась оторочкой воды в виде 0,2 порового объема пласта. Затем закачивался 10% раствор нитрата аммония в виде оторочки 0,1 (0,2; 0,4) порового объема пласта, которая проталкивалась водой в объеме 2 поровых объема пласта.
Примеры конкретного выполнения и результаты испытаний представлены в таблице 1.
Из таблицы следует, что способ, согласно примерам 2-5, позволяет увеличить добычу нефти из пласта по сравнению с прототипом (пример 6). Контрольные примеры показывают, что заводнение без солей аммония (пример 1) приводит к весьма низкой нефтеотдаче. Кроме того, было установлено, что повышенный размер оторочки солей аммония свыше 0,4 пороговых объемов приводит лишь к увеличению расхода компонентов практически без увеличения нефтеотдачи.
Варьирование в примере 5 размера оторочки воды в пределах от 0,05 до 0,2 поровых объемов приводит к такому же уровню нефтеотдачи, а свыше 0,2 - к некоторому снижению нефтеотдачи.
Применение предложенного способа позволит существенно увеличить нефтеотдачу пластов.
Формула изобретения: 1. СПОСОБ РАЗРАБОТКИ НЕФТЯНОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ, включающий закачку через нагнетательные скважины 1,0-10,0%-ного водного раствора соли аммония, прогрев раствора в пласте и добычу нефти через добывающие скважины, отличающийся тем, что, с целью увеличения нефтеотдачи, в качестве солей аммония закачивают карбонат аммония и нитрат аммония в виде оторочки размером 0,2-0,4 порового объема, а затем закачивают водный раствор смеси нитрата аммония и серной или соляной кислоты pH ≅ 3 в виде оторочки размером 0,1-0,4 порового объема с последующей закачкой воды.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что между оторочками водных растворов карбоната аммония и смеси нитрата аммония и соляной или серной кислоты закачивают оторочку воды размером 0,05-0,2 порового объема.