Email this article Increased oil recovery through the use of combined technology
- Authors: Mamalov E.N.1, Gorshkova E.V.1
-
Affiliations:
- Azerbaijan National Academy of Sciences
- Issue: Vol 4, No 1 (2022)
- Pages: 89-93
- Section: Articles
- URL: https://vestnik-ngo.kz/2707-4226/article/view/107859
- DOI: https://doi.org/10.54859/kjogi107859
- ID: 107859
Cite item
Full Text
Abstract
There is a growing number of fields in the world that are at the last stage of development. These fields are characterized by high residual oil saturation and water saturation. In addition, newly discovered fields are characterized by the content of high-viscosity oil. The development of such reservoirs is associated with great difficulties. This paper considers a combined technology that allows to intensify oil production from oil reservoirs. The studies were carried out on a homogeneous reservoir model in the following sequence. First, we carry out the displacement of oil by injecting electrochemically modified water (catholyte). Then we pump in a gas-liquid emulsion slug, which we push through with water or catholyte. The combined action of the emulsion and catholyte leads to an increase in the pressure drop and a change in the filtration rate. As a result, this leads to an increase in the oil recovery factor.
Full Text
Введение
С ростом числа нефтяных месторождений, содержащих высоковязкие нефти и битумы, снижается эффективность извлечения нефти из них. В пласте остаются огромные запасы нефти. Для эффективной разработки нефтяных месторождений и дальнейшего увеличения нефтеотдачи пласта предусматривается внедрение различных технологий добычи нефти. Целью данной работы является исследование комбинированной технологии воздействия на нефтяной пласт для увеличения коэффициента вытеснения нефти из пласта. Комбинированная технология состоит из двух способов воздействия на пласт:
1) вытеснение нефти закачкой электрохимически модифицированной воды (католита);
2) закачка оторочки газожидкостной эмульсии с последующим проталкиванием её водой или католитом.
Основные свойства католита хорошо рассмотрены в работах [1, 2]. Католит обладает щелочными свойствами, но, в отличие от растворов NaOH и KOH, он менее агрессивен. Католит может сохранять щелочные свойства длительное время (20–30 сут). В зависимости от времени электролиза и свойств вод можно получать католит с заданным рН [1]. Кроме того, в работе [1] показано, что при прохождении католита через чистую пористую среду происходит снижение её проницаемости. На этом этапе, скорее всего, происходит осаждение щелочных составляющих католита на зернах кварцевого песка, что подтверждается снижением рН выходящего из пористой среды католита. После полного смачивания поверхности кварцевого песка католитом снижение проницаемости замедляется, а рН выходящего из пористой среды католита растет. Через некоторое время проницаемость среды стабилизируется.
Результаты исследований
Экспериментальные исследования были проведены на трубной модели пласта длиной 1,025 м и диаметром 0,026 м. Исследования были осуществлены как на однородной модели пласта. Данная модель пласта удовлетворяет всем требованиями теории подобия [3–5].
В качестве пористой среды использовался кварцевый песок определенной фракции, позволяющий создавать пористую среду нужной проницаемости. В экспериментах использовалась нефть вязкостью 176,5 мПа*с и плотностью 917 кг/м³ при 20°С. В табл. 1 приведены исходные данные и основные результаты опытов.
Таблица 1. Результаты экспериментальных исследований
№ | Параметры | Номера опытов | |||
1 | 2 | 3 | 4 | ||
1 | Проницаемость по воде, мкм² | 1,02 | 1,42 | 0,87 | 1,82 |
2 | Начальные: | ||||
нефтенасыщенность, % | 85,7 | 77,6 | 83,3 | 81,5 | |
водонасыщенность, % | 14,3 | 22,4 | 16,7 | 18,5 | |
3 | Остаточная нефтенасыщенность, % | ||||
до закачки оторочки | - | 25,5 | 50,7 | 28,5 | |
после закачки оторочки | 38,5 | 14,7 | 46,5 | 23,7 | |
4 | Коэффициент вытеснения нефти, % | ||||
общий | 55 | 85,3 | 53,5 | 71 | |
до закачки оторочки | - | 75 | 49 | 65 | |
после закачки оторочки | - | 10,3 | 4,5 | 6 | |
5 | Объем оторочки, поровый объем | - | 0,87 | 0,39 | 0,3 |
6 | Фактор остаточного сопротивления, R | - | 5,32 | 4,43 | 2,57 |
7 | Количество отобранной воды, пор. об. | 2,66 | 5,34 | 5,52 | 2,70 |
8 | Количество закачанной воды, пор. об. | 3,66 | 6,5 | 5,96 | 3,28 |
Для сравнения результатов, полученных в ходе осуществления экспериментов, на однородной модели пласта был проведен чистый эксперимент (опыт № 1). Вытеснение нефти в нем осуществлялось дистиллированной водой. Из табл. 1 видно, что коэффициент вытеснения нефти в этих опытах небольшой. В пласте остается значительное количество остаточной нефти. Для интенсификации извлечения нефти из таких пластов был предложен комбинированный способ воздействия на пласт. Рассмотрим влияние газожидкостной оторочки и электрохимически активированной воды (католит) на процесс вытеснения нефти из однородного пласта. В опытах № 2 и № 4 процесс вытеснения шел в последовательности, показанной на рис. 1. На первом этапе осуществляли закачку католита. Щелочное действие католита улучшает смачиваемость породы, снижает поверхностное натяжение, тем самым происходит гидрофилизация поверхности и улучшается подвижность флюидов в пласте. Вытеснение нефти характеризуется небольшим ростом перепада давления, вызванного образованием эмульсии в пласте. Скорее всего, в пласте образуется высоковязкая эмульсия «вода в нефти», которая резко повышает коэффициент вытеснения нефти (далее – КВН), по сравнению с опытом №1.
Рисунок 1. Зависимость КВН и перепада давления от объема закачанного католита: 1 и 3 – в опыте № 2, 2 и 4 – в опыте № 4
КВН в опытах № 2 и № 4 вырос на 20% и 10% соответственно. Остаточная нефтенасыщенность в опытах № 2 и № 4 составила 25,5% и 28,5% соответственно. Как видим, в пласте осталось ещё достаточное количество нефти. Поэтому после прокачки 2–2,5 пор. об. воды перешли ко второму этапу, т.е. к закачке оторочки газожидкостной эмульсии. Из рис. 1 видно, что закачка оторочки газожидкостной эмульсии приводит к росту перепада давления. Кроме того, наблюдается снижение фильтрации жидкости. Это приводит к росту фактора остаточного сопротивления, который определяется по следующей формуле (1), [6]:
R = np·nq (1)
np = ∆Pп /∆Pо , nq = qо /qп (2)
где
∆Pп, qп – перепад давления и расход жидкости при наличии оторочки газожидкостной эмульсии в пласте соответственно;
∆Pо, qо – начальные значения перепада давления и расхода жидкости соответственно.
В табл. 1 приведены значения фактора остаточного сопротивления в опытах. Чем больше объем оторочки, тем больше фактор остаточного сопротивления. Газожидкостная эмульсия способствует улучшению соотношения подвижностей на фронте вытеснения нефти оторочкой. На этом этапе наблюдается как снижение отбора воды, так и небольшой рост нефти. Дальнейшее продвижение оторочки и вытеснение нефти осуществляли закачкой католита. Закачка католита приводит к дополнительному снижению поверхности натяжения и к улучшению смачиваемости пористой среды. Переход на закачку католита способствовал росту дополнительной добычи нефти на 10,3% и 6% соответственно в опытах № 2 и № 4 соответственно. Сходная картина наблюдается и в опыте № 3 (рис. 2). Отличительной особенностью этого опыта является изменение характера вытеснения нефти на первом этапе. На первом этапе сначала осуществляли закачку дистиллированной воды. За этот период коэффициент вытеснения нефти составил 46%. Последующая закачка католита привела к небольшому росту перепада давления и дополнительному приросту коэффициента вытеснения нефти на 3%. После прокачки 2,1 пор. об. католита процесс стабилизировался, а в отбираемой продукции наблюдаются лишь следы нефти. Остаточная нефтенасыщенность составила 50,7%. Для извлечения дополнительного количества нефти перешли на закачку газожидкостной эмульсии и католита. Дополнительная добыча составила 4,5%.
Рисунок 2. Зависимость КВН и перепада давления от объема закачанной воды: 1 – КВН, 2 – перепад давления в опыте № 3. Черточками отмечены начало и конец закачки оторочки газожидкостной смеси.
Таким образом, видим, что закачка оторочки газожидкостной эмульсии изменяет фильтрационные характеристики пласта, приводит к росту фактора остаточного сопротивления. Применение данного способа в слоисто-неоднородных пластах позволит увеличить эффективность вытеснения нефти из малопроницаемого пласта за счет выравнивания скорости вытеснения, вызванного перераспределением потока закачиваемой жидкости по слоям разной проницаемости, за счет роста фактора остаточного сопротивления в высокопроницаемом слое.
About the authors
E. N. Mamalov
Azerbaijan National Academy of Sciences
Author for correspondence.
Email: evgeniy_mamalov@rambler.ru
канд. техн. наук, ведущий научный сотрудник, Институт Нефти и Газа
Azerbaijan, BakuE. V. Gorshkova
Azerbaijan National Academy of Sciences
Email: jenyagarshkova@rambler.ru
PhD
Azerbaijan, BakuReferences
- Мамалов Е.Н. Основные свойства электрохимически модифицированной воды, необходимые при использовании её в нефтедобыче. – Материалы международной научно-практической конференции «Состояние и перспективы эксплуатации зрелых месторождений». – Актау, 2019, т. 1, с. 289–296. // Mamalov E.N. Osnovnye svoistva elektrohimicheski modificirovannoi vody, neobhodimye pri ispol'zovanii eyo v neftedobyche [The main properties of electrochemically modified water, which are necessary when using it in oil production]. – Materialy mezhdunarodnoj nauchno-prakticheskoj konferencii «Sostojanie i perspektivy jekspluatacii zrelyh mestorozhdenij» [Materials of the international scientific-practical conference "State and prospects for the exploitation of mature fields]. – Aktau, 2019, t. 1, pp. 289–296.
- Мугатабарова А.А. Исследование влияния электрохимической активации минерализованных вод на фильтрационные характеристики. – Автореф. дисс. канд. техн. наук, Уфа, 2012, 25 с. // 2. Mugatabarova A.A. Issledovanie vliyaniya elektrohimicheskoi aktivacii mineralizovannyh vod na fil'tracionnye harakteristiki [Study of the effect of electrochemical activation of mineralized waters on filtration characteristics]. – Avtoref. kand. tehn. nauk diss., Ufa, 2012, 25 p.
- Эфрос Д.А. Исследование фильтрации неоднородных систем. – М., Гостоптехиздат, 1963, 351 с. // Efros D.A. Issledovanie fil'tracii neodnorodnyh system [Investigation of the filtration of inhomogeneous systems]. – Moscow, Gostoptehizdat, 1963, 351 p. .
- Гиматудинов Ш.К., Ширковский А.И. Физика нефтяного и газового пласта. – М., Альянс, 2005, 311 с. // Gimatudinov Sh.K., Shirkovskij A.I. Fizika neftyanogo i gazovogo plasta [Physics of an oil and gas reservoir]. – Moscow, Al'jans, 2005, 311 p.
- Мамалов Е.Н. Приближенное моделирование влажного внутрипластового горения применительно к слоисто-неоднородным пластам. Материалы Международной научно-практической конференции «Инновационное развитие нефтегазового комплекса Казахстана». – Актау, 2013, ч. 2, с. 185–192. // Mamalov E.N. Priblizhennoe modelirovanie vlazhnogo vnutriplastovogo goreniya primenitel'no k sloisto-neodnorodnym plastam. Materialy Mezhdunarodnoi nauchno-prakticheskoi konferencii «Innovacionnoe razvitie neftegazovogo kompleksa Kazakhstana» [Approximate modeling of wet in-situ combustion as applied to layered-heterogeneous formations. Proceedings of the International scientific and practical conference "Innovative development of the oil and gas complex of Kazakhstan"]. – Aktau, 2013, ch. 2, pp. 185–192.
- Мамалов Е.Н., Горшкова Е.В. Регулирование перемещения фронта вытеснения и повышение охвата слоисто-неоднородного пласта процессом внутрипластового горения за счет применения пенных систем. – Материалы международной научно-практической конференции «Современные методы разработки месторождений с трудноизвлекаемыми запасами и нетрадиционными коллекторами». – Актау, 2019, т. 1, с. 276–287. // Mamalov E.N., Gorshkova E.V. Regulirovanie peremeshheniya fronta vytesneniya i povyshenie ohvata sloisto-neodnorodnogo plasta processom vnutriplastovogo goreniya za schet primeneniya pennyh system [Controlling the migration of the displacement front and increasing the coverage of a layered-heterogeneous reservoir by the process of in-situ combustion through the use of foam systems]. – Materialy mezhdunarodnoi nauchno-prakticheskoi konferencii «Sovremennye metody razrabotki mestorozhdenii s trudnoizvlekaemymi zapasami i netradicionnymi kollektorami» [Proceedings of the international scientific-practical conference "Modern methods of field development with hard-to-recover reserves and unconventional reservoirs"]. – Aktau, 2019, v. 1, pp. 276–287.
Supplementary files
