УДК 622.276

Использование водонефтяных эмульсии пластовых нефтей для изоляции водопритока к добывающим скважинам

Ахметкалиев А.Р.-магистрант.

Центрально-азиатский университет, Алматы, Казахстан.

Рассмотрен процесс образования и преобразования водонефтяной эмульсии в пластовых условиях и их использование для изоляции водопритока к добывающим скважинам. Показано существование связи капель с дисперсионной средой и её влияние на устойчивость и вязкость нефтяной дисперсной системы.

Су-мұнай эмульсиянің бөліну жылдамдығына дисперсиялық құрылысының әсері зерттелген. Су бөлшектердің дисперсиялық орталықпен байланысы көрсетілген, және осы байланыстық дисперсия тұтқырлығына, эмульсия біртектілінген әсері қарастырылған.

The analysis of dehydration of water-in-oil emulsion from dispersed сontent is carried out. It is shown that the dispersed system has the connection with drops water-in-oil emulsion and its influence on viscosity and on stability these systems.

Одним из эффективных методов поддержания пластового давления является заводнение пластов, которые могут обеспечить высокие темпы разработки и достижение максимального нефтеизвлечения. Однако, неизбежным следствием этого метода является обводнение нефтяных пластов и скважин, которое может привести к снижению дебита скважин. Поэтому проблема ограничения притока воды в нефтяные скважины имеет большое значение.

Процесс добычи нефти из нефтеносных пластов сопровождается непрерывным перемешиванием нефти с водой и образованием водонефтяных эмульсий (ВНЭ). Этот процесс происходит при подъеме обводненной нефти от забоя скважин до ее устья и далее в промысловых коммуникациях. Смешение нефти с водой и образование ВНЭ часто происходит уже в пластовых условиях в процессе вытеснения нефти водой. В призабойной зоне скважины ( ПЗС ) движение эмульсии происходит в условиях уменьшения давления. Уменьшение давления в жидкости происходит и при ее подъеме к устью скважины. Изменение термобарических условий сопровждается частичным отделением газовых компонент нефти, образованием микродисперсий из высокомолекулярных соединений. Последние могут сорбироваться на поверхности капель воды в эмульсии, отлагаться на стенках коллекторов в ПЗС, на стенках труб, транспортирующих нефть. На поверхности капель воды сорбируются также природные стабилизаторы эмульсий, имеющиеся в нефти. В результате этих сорбционных и гидродинамических процессов происходит изменение дисперсного состава в сторону уменьшения размеров капелек воды и увеличение устойчивости эмульсии [ 1, 2].

Процесс добычи нефти из нефтеносных пластов сопровождается добычей попутной воды, которые после смешения образуют водонефтяные эмульсии (ВНЭ). Содержание воды в нефти может достигать значительных величин. Процесс обводнения скважин ухудшает состояние разработки месторождения. Ограничение водопритока представляется проблемой не только технологического характера, но и непосредственным образом связанной с нефтеотдачей пластов. Поэтому проведение изоляционных работ необходимо для выравнивания профиля нагнетания нефти водой и исключения прорыва воды по высокопроницаемым зонам пласта.

Существуют различные методы изоляции водопритока к добывающим скважинам: полимерная и силикатно-гелевая технологии, пенная технология, осадкообразование, изоляция использованием водонефтяных эмульсий обратного типа [ 1, 2, 5 ].

Указанные реагенты закачивают в продуктивный пласт призабойной зоны скважин через добывающие скважины и они закупоривают высокопроницаемые зоны, по которым поступает вода. Это приводит к выравниванию профиля нагнетания нефти водой и увеличению нефтеотдачи пластов.

Метод электровоздействия основан на явлениях изменения фазовых проницаемостей фильтрата (вода и нефть) и изменении фильтрационных свойств среды при пропускании через нее электрического тока в специальных режимах.

При пропускании электрического тока через продуктивный пласт происходят следующие физические явления:

--нагрев и охлаждение флюида в узких местах поровых каналов породы, что приводит к циклическим, резким перепадам давления и будут способствовать отделению смоло-асфальтеновых отложений от стенок поровых каналов в нефтяную и водную фазу;

--термопластические напряжения, возникающие как результат различных термических и электрических параметров породы и флюида также будут способствовать отделению смоло-асфальтеновых отложений;

--процессы нагрева среды при пропускании тока через горную породу будут сопровождаться выделением газа из нефти и парообразованию воды следствием которых является рост давления и образование ударных волн.

Указанные явления более интенсивно протекают в капиллярах, заполненных водой. В «более нефтяных капиллярах» эти процессы протекают в меньшей степени.

Образование смоло-асфальтеновых отложений на стенках поровых каналов происходит при фильтрации нефти по ним. Это сопровождается уменьшением их проницаемости, которое проявляется в большей степени в менее проницаемых коллекторах. С более проницаемых пластов нефть отделяется быстрее и по этим каналам начинаеся интенсивное поступление воды к добывающим скважинам.

При нагреве или других воздействиях смоло-асфальтеновые отложения отделяются от стенок коллекторов, диспергируются и образуют водонефтяные эмульсии, обладающие высокой агрегативной и седиментационной устойчивостью. Образовавшиеся эмульсии обладают вязкостью, значительно большей чем нефть и вода. Их фильтруемость через поровые каналы очень мала, поэтому поток такой ВНЭ направляется в более высокопроницаемые поры и их закупоривает. Это приводит к перераспределению и выравниванию профиля нагнетания нефти, происходит рост нефтеотдачи пластов.

Данный способ электровоздействия реализуется следующим образом [ 3 ].

Фаза напряжения опускается в забойную зону обрабатываемой скважины на кабеле, второй контакт- нулевая фаза- подключается на устье скважины-сателлита к обсадной колонне, который должен быть на расстоянии не более 500 м. Время электрообработки призабойной зоны скважины переменным током 10-12 ч.

Была проведена обработка по методу электровоздействия на 34 скважинах месторождения Узень. Были получены следующие результаты:

успешность по снижению обводненности 85%, по увеличению дебита нефти на 94%, обводненность снизилась в среднем на 9%, дебит нефти вырос на скважину на 3,2 т/сут.

При электровоздействии на пласт процесс обработки скважин значительно упрощается, нет необходимости в приготовлении изолирующего материала и закачки его в продуктивный пласт. Приготовление изолирующего состава происходит в самом пласте, что значительно упрощает процесс его доставки до места назначения.

Указанные преимущества обеспечивают получение более надежного результата по изоляции водопритока к добывающим скважинам при меньшей трудоемкости и с меньшим количеством технологических операций.

При течении ВНЭ, образованной в пластовых условиях, происходит ее перемешивание с необводненной нефтью. Это будет способствовать росту ее устойчивости.

Изменение устойчивости ВНЭ в пластовых условиях может происходить при некоторых физических воздействиях на продуктивный пласт призабойной зоны скважин. Это акустическое воздействие, в котором звуковая волна большой интенсивности производит очистку стенок коллекторов в ПЗС от АСПО и других отложений и электровоздействие, где этот процесс производится за счет выделения тепла, пара и газов при прохождении тока [ 3,4 ].

При указанных физических воздействиях происходит диспергирование эмульсии и рост толщины АСС капелек воды от обогащения дисперсионной среды дополнительным количеством эмульгаторов.

Другой причиной роста устойчивости рассматриваемой эмульсии является ее прохождение через призабойную зону скважины. В этой зоне происходит значительное отложение асфальтосмолистых веществ (АСПО) на стенках коллекторов [ 1, 2 ].

При прохождении потока через ПЗС капельки воды эмульсии сталкиваются не только между собой, но и со стенками коллектора.

В результате столкновений капель со стенкой коллектора часть отложений АСПО переходит в состав потока и сорбируется на каплях.

Диспергирование эмульсии, увеличение толщины АСС капелек воды, рост сил взаимодействия капель с дисперсионной средой и их устойчивости является причиной увеличения вязкости эмульсии. Указанные процессы называют старением эмульсии ( рис.1 ).

η, мПа∙с

t, сут.

Рис. 1. Изменение эффективной вязкости водонефтяной

эмульсии при ее хранении, t = 70 ˚С.

Литература

1.Тронов В.П. Разрушение эмульсий при добыче нефти. М., Недра, 1974,272с.

2. Хисамутдинов Н.И., Телин А.Г., Тазиев М.З. Проблемы извлечения остаточной нефти физико-химическими методами. М., ВНИИОЭНГ, 2001,181c.

3.Инновационный патент РК №29428 «Способ изоляции промытых высокопроницаемых зон продуктивного пласта» //Бюллетень изобретений РК №12, 2014 г. Ахметкалиев Р.Б., Насибуллин Б.М., Ахметкалиев А.Р.

4. Инновационный патент РК №29858 «Способ изоляции промытых высокопроницаемых зон продуктивного пласта» //Бюллетень изобретений РК №5, 20157. Ахметкалиев Р.Б., Насибуллин Б.М., Ахметкалиев А.Р.

5. Ахметкалиев Р.Б., Титов В.И., Утегалиева Ш.Ж. Промысловые исследования снижения обводненности скважин изоляцией водопритока //Журнал ”Нефть и газ Р.К.”, 1998, №4, с. 51-55.