Довытеснение нефти в условиях изменения физико-химических свойств вытесняющих флюидов

В данной серии опытов использовали нефтенасыщенные керны пашийского горизонта Мухановской площади АО "Са-маранефтегаз" НГДУ "Первомайнефть". Подготовку образцов пористой среды, жидкостей и модели пласта для проведения фильтрационных исследований осуществляли согласно отрас­левому стандарту.

Для создания связанной воды использовали модель пласто­вой воды Мухановской площади, представляющую собой ми­нерализованную воду, соотношение солей, а также вязкость и плотность которой соответствовали промысловым парамет­рам. Пористую среду насыщали изовискозной нефтью, пред­ставляющей собой смесь петролейного эфира и дегазирован­ной нефти из фонтанирующей скв. 930 Мухановской площади.

Параметры образцов пористой среды в исследуемых моделях пласта и физические свойства опытных жидкостей представ­лены соответственно в табл. 3.1.1 и 3.1.2.

После соответствующей подготовки моделей производили вытеснение из них нефти отобранной на промысле попутной водой, которая в определенные периоды вытеснения замеща­лась реагентным водным раствором. В качестве последнего использовали реагентную композицию Гипровостокнефти на основе водных растворов ПАВ. Фильтрационное вытеснение проводили при постоянных расходах, при скоростях фильтра-

Таблица 3.1.1 Параметры нефтенасыщенных кернов

 

Номер модели	Диаметр пористой среды, м	Проницаемость, мкм2	Пористость, %
2 3 4	0,028 0,028 0,028 0,028	0,143 0,147 0,146 0,147	14,5 15,0 15,0 14,9

Таблица 3.1.2 Физические свойства жидкостей

 

 

				Вода для
Параметры при	Нефть	Связанная вода	вытесне-	Компози-
т=тШ1	пластовая	в модели	пластовая	в модели	ния	ция ПАВ
Вязкость,	0,83	0,81	0,87	0,86	0,82	0,93
мПа-с
Плотность, г/см3 Давление на-	0,71	0,74	1,19	1,17	1,11	1,18

121,0 _ _ _ _ _ сыщения, МПа             Газовый фак- 131,2 — — — — — тор, м³/м             Пластовая             температура             Содержание 1,17 — — — — — асфальтенов, %             Содержание 5,65 — — — — — парафинов, %             Содержание 5,27 - - - - - смол, %             Содержание 0,51 - - - - - серы, %            

ции 100-500 м/год, с непрерывной записью на самописцах пе­репада давления на модели.

Оценку влияния упругих колебаний на процессы фазового довытеснения в условиях изменения физико-химических свойств вытесняющих флюидов выполняли в ходе этапов экс­перимента, показанных на рис. 3.1.13. Первый этап заключал­ся в вытеснении нефти водой из пористой модели пласта вплоть до полного прекращения выхода следов нефти из мо­дели (см. рис. 3.1.13, этап 1). Затем без прекращения фильтра­ции включали излучатель и осуществляли виброволновое воз­действие (этап 2). После прекращения инициируемого воздей­ствием довытеснения нефти излучатель выключали, а воду без изменения скорости фильтрации замещали реагентным рас­твором (этап 3). В ходе этапа 4 вновь включали излучатель и также без изменения скорости фильтрации исследовали вы­теснение нефти реагентным раствором уже в поле упругих ко­лебаний.

т_н>%

 

 

						^.р 0
	-
		.о
		о
		/
		о
	■j
	с		Этап 1	Этап 2	Этап 3	Этап 4
			без воздействия	виброволновое	закачка реагента	закачка реагента

    воздействие без воздействия и виброволновое   о о         воздействие  

 

                  1 1    

10 V/V_nop

Рис. 3.1.13. Динамика вытеснения нефти водой при сочетании виброволнового и физико-химического воздействия. Проницаемость керна по воздуху к = 0,143 мкм², пористость т = 14,5 %

Результаты эксперимента показали, что при вытеснении нефти водой из керна без воздействия коэффициент вытеснения т_н не превышает 37 %. Наложение поля упругих колебаний на порис­тую среду приводит к дополнительному вытеснению нефти, при этом коэффициент вытеснения т_н достигает значения 41%. По­следующая закачка композиции ПАВ дает увеличение вытесне­ния нефти только при включении поля упругих колебаний (этап 4). В целом сочетание виброволнового и физико-химического воздействия дает существенный добавочный прирост вытеснения нефти из пористой среды. Коэффициент вытеснения при этом до­стигает 46 %.

ИССЛЕДОВАНИЕ КАПИЛЯРНОЙ ПРОПИТКИ

НЕФТЕНАСЫЩЕННЫХ КЕРНОВ ПОД ВОЗДЕЙСТВИЕМ

УПРУГИХ КОЛЕБАНИЙ

Капиллярное пропитывание играет весьма существенную роль в процессах вытеснения нефти из пластов при их завод­нении. Его роль возрастает в неоднородных, а также низко­проницаемых пластах [174, 175].

Явление изменения скорости капиллярного пропитывания пористых материалов в поле ультразвуковых колебаний извест­но достаточно давно, на практике это явление используется в легкой промышленности (кожевенной, текстильной, медицин­ской и др.) Влияние низкочастотных пульсаций давления на прямоточную капиллярную пропитку нефтенасыщенных порис­тых сред экспериментально исследовалось в работе [42]. Одна­ко, согласно используемой лабораторной методике, там факти­чески моделировался процесс низконапорного вытеснения неф­ти, сопровождавшийся также капиллярным пропитыванием. Ка­пиллярная пропитка как отдельное явление на нефтенасыщен­ных образцах пористой среды при воздействии низкочастотны­ми упругими колебаниями практически не изучалась.

Для исследования процесса капиллярной пропитки насы­щенных кернов использовали экспериментальную установку, позволяющую проводить исследования при нормальных и приближенных к пластовым условиях с возможностью моде­лирования свободного акустического поля при воздействии упругими колебаниями.

Схема лабораторной установки показана на рис. 3.2.1.

Образец пористой среды 9 помещается внутри камеры вы­сокого давления, выше которой расположен мерник 5. Сбоку и

снизу камеры закреплены излучатели упругих колебаний 3. Образец пористой среды через систему согласующих пластин 11 соединен с акустическим волноводом свободного поля -фундаментом 8. Для питания излучателей служат звуковые генераторы 1 типа ГЗ-33 с усилителями мощности 2 типа 100У-101 или ТУ-600. Для контроля и регистрации параметров упругих колебаний используются датчики б, сигналы с кото­рых поступают на милливольтметр 4 типа ВЗ-56, ВЗ-55 или измеритель ВШВ-003. Для поддержания заданного рабочего давления служит буферная разделительная колонка 7. Через окно 10 можно наблюдать торцовую поверхность керна и ре­гистрировать появление и отрыв капель нефти. Установка раз­мещена внутри термостатируемой камеры с постоянной тем­пературой 27 °С.

Образцы пористой среды экстрагируются спиртобензоль-ной смесью, отмываются от солей и сушатся при температуре 70 °С. Производится определение их коллекторских свойств и насыщение водой под вакуумом с взвешиванием до и после насыщения. Путем капиллярной вытяжки по методу В.М. Бе-

Рис. 3.2.1. Схема лабораторной установки для исследования капиллярной про­питки нефтенасыщенных кернов при воздействии упругими колебаниями

резина в кернах создается определенное содержание связанной воды, после чего они насыщаются керосином, а затем нефтью посредством ее фильтрации через керн в объеме, равном двум-трем объемам пор. Такой же объем нефти профильтровывается еще через 2 сут - после завершения адсорбционных процессов. Подготовленный таким образом керн помещается в камеру прибора капиллярной пропитки, камера заполняется дегазиро­ванной под вакуумом водой, в ней создается рабочее давление. Момент заполнения камеры водой фиксируется как время на­чала процесса капиллярной пропитки. Замер объема вытес­ненной нефти производится по мернику, в котором собирают­ся капли всплывающей нефти. Визуальное наблюдение через смотровое окно позволяет регистрировать появление капель нефти.

Используется также альтернативная методика, в которой обжим керна осуществляется при помощи сплава Вуда. При этом керн предварительно экстрагируется и сушится. Далее он помещается в камеру высокого давления и при температуре 80 °С зазор между керном и стенкой камеры заливается сплавом Вуда. Керн в камере насыщается нефтью под вакуумом или путем фильтрации под давлением. Далее камера разбирается для определения объема нефти в керне методом взвешивания. Данная величина может также определяться по разнице объе­мов вошедшей и вышедшей через керн в ходе фильтрации нефти. Для моделирования связанной воды керн сначала под вакуумом насыщается водой, которая затем вытесняется неф­тью при фильтрации по методике, принятой для кернодержа-теля с насыпным грунтом, и по количеству вытесненной воды определяется начальная нефтенасыщенность. Установку соби­рают, верхнюю и нижнюю части камеры высокого давления заполняют дегазированной водой, соединяют их урав­нивающей трубкой, поднимают давление до рабочего. С этого момента проводится отсчет процесса капиллярной пропитки.

Воздействие упругими колебаниями производится либо с начала процесса, либо после прекращения процесса самопро­извольного вытеснения нефти. Включением одного из двух излучателей колебаний осуществляется распространение уп­ругих колебаний либо по оси керна, либо поперек него.

Таблица 3.2.1 Характеристики образцов пористой среды

 

	и	насыщающих жидкостей
Номер образца	Месторож­дение, скважи­на	Проницае­мость, мкм2	Порис­тость, %	Эффективный диаметр поро-вых каналов, мкм	Насыща­ющая жид­кость
	Самотлор-	0,611	22,5		Нефть
	ское, 819
	Самотлор-	0,035	20,8		п
	ское, 6745
	Когалым-	0,0015	16,5		Керосин
	ское, 242
	Когалым-	0,0011	16,1		Нефть
	ское, 360
	Искусствен-	0,270	30,8		п
	ныи Мончаров-	1,580	25,1		п
	ское, 2126

Продолжение табл. 3.2.1

 

 

Номер образца	Месторож-	Плотность	Вязкость	Содержание	Статическое
дение, скважи­на	жидкости, кг/м^	жидкости, мПа-с	связанной воды, %	давление, МПа
	Самотлор-		8,3	—	0,8
	ское, 819
	Самотлор-		5,0	-	1,0
	ское, 6745
	Когалым-		2,0	10,2	0,9
	ское, 242
	Когалым-		5,0	5,9	0,8
	ское, 360
	Искусствен-		5,0	-	8,0
	ный
	Мончаров-		5,0	7,0	8,0
	ское, 2126

В опытах использовались естественные керны Мончаров-ского АНК "Башнефть", Когалымского АО "Лукойл-Кога-лымнефтегаз", Талинского АО "Кондпетролеум" месторожде­ний, а также искусственные керны, изготовленные в НИИСт-ройкерамике. Керны насыщались нефтью Максимовской пло­щади Югомашевского месторождения НГДУ "Красно-холмскнефть" АНК "Башнефть" или для изменения вязкости -смесью нефти с керосином.

Характеристики образцов пористой среды и насыщающих жидкостей представлены в табл. 3.2.1.

3.2.1. КАПИЛЛЯРНАЯ ПРОПИТКА С ТРАПНЫМИ НЕФТЯМИ ПРИВНЕШНИХ ДАВЛЕНИЯХ ДО 1 Мпа

Результаты данной серии экспериментов представлены на рис. 3.2.2 и 3.2.3 в виде кривых изменения коэффициента неф-тевытеснения во времени процесса самопроизвольного пропи­тывания нефтенасыщенных кернов водой.

Периоды колебательного воздействия показаны штрихо­ванными полосами. Образцы кернов 1 и 2 характеризуются близкими значениями пористости, но существенно различают­ся по значениям проницаемости (0,611 и 0,035 мкм²^ соответст­венно).

В образце 1 самопроизвольное пропитывание возникает с

12

24

42 t, сут

18

30

36

Рис. 3.2.2. Динамика капиллярной пропитки водой нефтенасыщенных кер­нов при циклическом включении поля упругих колебаний:

/ — нефтевытеснение для образца \; II — нефтевытеснение для образца 2; периоды включения излучателя и параметры воздействия: Г — со = 210 Гц, J= = 14,0 Вт/м, % = 4,0 м/с², % = 2,3 мкм; 2* - со = 500 Гц, J= 1,0 Вт/м², | = = 2,4 м/с², % = 0,2 мкм; 1 - со = 175 Гц, J= 5,5 Вт/м², I = 2,1 м/с², %= =1,7 мкм; 2 - со = 220 Гц, J= 5,5 Вт/м², \ = 2,4 м/с², % = 1,5 мкм; 3 - со = = 270 Гц, J= 7,9 Вт/м², \ = 3,3 м/с², % = 1,6 мкм; ¥ - со = 360 Гц, J = =7,0 Вт/м², г; = 4,3 м/с², \ = 0,8 мкм; 5 - со = 300 Гц, J= 4,3 Вт/м², | = =3,2 м/с², £ = 0,9 мкм; 6- со = 215 Гц, J= 6,7 Вт/м², | = 2,8 м/с², £ = 1,6 мкм;

7- со = 275 Гц, J= 5,5 Вт/м², г; = 3,3 м/с², % = 1,1 мкм

начала отсчета опыта без воздействия упругими колебаниями. В итоге коэффициент нефтевытеснения достигает 40 %. После прекращения процесса нефтевытеснения включение упругих колебаний не вызывает какого-либо возобновления процесса пропитывания керна.

С образцом 2 в обычных условиях самопроизвольного пропитывания водой нефтенасыщенной пористой среды не происходит. Воздействие упругими колебаниями инициирует процесс пропитки, происходит выделение нефти из пористой среды в течение 7 ч, после чего пропитка приостанавливает­ся, и дальнейшее воздействие в течение еще 12 ч не приводит к увеличению коэффициента нефтевытеснения. Далее в тече­ние 1 сут не наблюдается продолжения процесса пропитыва­ния керна. Тем не менее повторное, спустя 1 сут, наложение поля упругих колебаний вновь инициирует дальнейшее про­питывание образца, и коэффициент нефтевытеснения увеличи­вается. Подобное циклическое воздействие позволяет довести коэффициент вытеснения нефти за счет пропитывания водой до 30 %. т_н,%

Рис. 3.23. Динамика капиллярной пропитки естественных кернов при цик­ли­ческом включении поля упругих колебаний:

/—нефгевытеснение для образца 3; II — нефгевытеснение для образца 4; периоды включе­ния излучателя и параметры воздействия: 1* - со = 210 Гц, J= 22,0 Вт/м², \ = 5,0 м/с², \ = 2,3 мкм; 2* - со = 200 Гц, J= 50,0 Вт/м², % = 7,2 м/с², \ = = 4,6 мкм; 1 - со = 420 Гц, J = 56,0 Вт/м², \ = 1,6 м/с², % = 2,3 мкм; 2 - со = = 104 Гц, J= 22,0 Вт/м², \ = 2,5 м/с², % = 5,9 мкм; 3-со= ПО Гц, J= 18,0 Вт/м², \ = 2,4 м/с², \ = 5,0 мкм

На рис. 3.2.3 показаны кривые вытеснения нефти в процес­се капиллярного пропитывания образцов 3 и 4. Эти образцы характеризуются близкими значениями пористости и прони­цаемости (см. табл. 3.2.1). В процессе подготовки в них созда­вали связанную воду. Насыщение данных кернов в отличие от образцов первой серии опытов производили нефтями различ­ной вязкости. Из-за различия вязкости темп пропитки и коэф­фициент нефтевытеснения у данных образцов заметно разли­чаются.

У образца 3, насыщенного нефтью с малой вязкостью, влияние упругих колебаний на процесс капиллярного пропи­тывания обнаружено не было. Воздействие в опыте с образцом 4 привело к изменению характера пропитывания, а коэффици­ент вытеснения нефти возрос до значения достаточно близкого к значению, полученному в опыте с образцом 3. Таким обра­зом, колебательное воздействие снижает отрицательное влия­ние увеличения вязкости нефти на процесс пропитывания.