Самоотклоняющиеся кислотные системы на основе вязкоупругих пав: эксперимент и модель

А. В. Пестриков, М. Е. Политов

Аннотация


В последнее время для кислотной стимуляции карбонатных коллекторов используются самоотклоняющиеся кислотные системы (СКС) на основе вязкоупругих ПАВ. Изменение вязкости СКС во время ее взаимодействия с карбонатным коллектором связывают с преобразованием сферических мицелл ПАВ в палочкообразные по мере снижения концентрации кислоты и повышения минерализации раствора. Вязкая жидкость действует как временный барьер, отклоняющий кислотный состав в низкопроницаемые необработанные зоны. После обработки высоковязкий барьер разрушается при контакте с пластовыми углеводородами. Целью настоящей работы является детальное изучение влияния вязкоупругих ПАВ на реакцию соляной кислоты с карбонатами. Исследовано влияние концентрации ПАВ и кислоты на кажущуюся вязкость СКС. Для установления зависимости кажущейся вязкости СКС от скорости сдвига проводились реологические измерения на ротационном вискозиметре при температуре 25°C. Разработана полуэмпирическая реологическая модель, описывающая зависимость кажущейся вязкости от скорости сдвига и степени снижения концентрации соляной кислоты. Для определения способности СКС стимулировать конкретные типы пород были проведены фильтрационные исследования на карбонатных кернах. Эксперименты проводились на установке, моделирующей пластовые условия, с поддержанием необходимого давления и температуры и контролем расхода закачиваемых композиций кислотного раствора, фильтрующихся через модель пласта. Эксперименты проводились с разным расходом закачки кислотного состава, который остается постоянным в течение отдельного эксперимента. В ходе экспериментов наблюдался устойчивый рост градиента давления в результате увеличения вязкости раствора при изменении концентрации кислоты в ходе химической реакции. Получена немонотонная зависимость объема прорыва СКС от расхода закачки, устанавливающая минимальный объем прорыва, соответствующий максимальной эффективности процесса. На основе экспериментов построена модель кислотного растворения карбонатной матрицы с использованием СКС. Адекватность модели реальному физическому процессу устанавливается сравнением расчетных значений градиента давления в фильтрационном потоке с данными лабораторных экспериментов на кернах.

Ключевые слова


acid stimulation;carbonate formations;experiments;mathematical modeling;self-diverting-acid based on viscoelastic surfactant;вязкоупругий ПАВ;карбонатный коллектор;кислотная стимуляция;математическое моделирование;самоотклоняющиеся кислотные системы;экспериментальные исследования

Полный текст:

PDF

Литература


1. Комплексный подход к увеличению эффективности кислотных обработок скважин в карбонатных коллекторах / Телин А.Г. и др. // Нефтяное хозяйство. 2001. №8. С. 26-74.

2. Новые кислотные составы для селективной обработки карбонатных порово-трещиноватых коллекторов / Шипилов А.И. и др. // Нефтяное хозяйство. № 2. 2012. С. 80 – 83.

3. Albuquerque Marcos, Smith Chris. Eight success cases of VDA application in large limestone reservoir in the caspian region // Paper SPE-98221-PP. 2008.

4. Alleman D., Qi Qu, Keck R. The Development and Successful Field Use of Viscoelastic Surfactant-based Diverting Agents for Acid Stimulation // Paper SPE 80222. 2003.

5. Darren R. McDuff, Chris E. Shuchart, Shalawn K. Jackson еt.al. Understanding Wormholes in Carbonates: Unprecedented Experimental Scale and 3-D Visualization // Paper SPE 134379. 2010.

6. Gomaa A. M., Cutler J., Qi Qu, and Cawiezel Kay E. Acid Placement: An Effective VES System to Stimulate High-Temperature Carbonate Formations // Paper SPE 157316. 2012.

7. Lungwitz B.R., Hathcock R.L., Koerner K.R., Byrd D.M., Gresko M.J., Skopec R.A., Martin J.W., Fredd C.N. and, Cavazzoli G.D. Optimization of Acid Stimulation for a Loosely Consolidated Brazilian Carbonate Formation— Multidisciplinary Laboratory Assessment and Field Implementation // Paper SPE-98357. 2006.

8. Nasr-El-Din H.A., Al-Mohammad A.M., Al-Aamri A.D., Al-Fahad M.A., and Chang F.F. Quantitative analysis of reaction-rate retardation in surfactant-based acids // SPE Production and Operations. February. 2009. Pp. 107-116.

9. Nasr-El-Din H.A., Al-Nakhli A., Al-Driweesh S., Welton T., Sierra L., Van Domelen M. Optimization of Surfactant-Based Fluids for Acid Diversion // Paper SPE 107687. 2007.

10. Taylor D., Kumar P.S., Fu D et al. Viscoelastic Surfactant based Selfdiverting Acid for Enhanced Stimulation in Carbonate Reservoirs // Paper SPE 82263. 2003.

11. Toseef A., Beaman D.J., P. Birou. Viscoelastic Surfactant Diversion: An Effective Way to Acidize Low-Temperature Wells // Paper SPE 136574. 2010.

12. Yu M., Mahmoud M.A., Nasr-El-Din H.A. Propagation and Retention of Viscoelastic Surfactants Following Matrix Acidizing Treatments in Carbonate Cores // Paper 128047. 2010.

13. Zhou Fujian, Liu Yuzhang, Zhang Shaoli and et al. A Novel Diverting Acid Stimulation Treatment Technique for Carbonate Reservoirs in China // Paper SPE 123171. 2009.

14. Chang F.F., Love T., Affeld C.J., Blevins J.B., Thomas R.L., Fu D.K. Case Study of a Novel Acid-Diversion Technique in Carbonate Reservoirs // Paper SPE 56529-MS. 1999.

15. Alleman D., Qi Qu, Keck R. The Development and Successful Field Use of Viscoelastic Surfactant-based Diverting Agents for Acid Stimulation // Paper SPE 80222. 2003.

16. Мокрушин А.А., Шмидт А.А., Солодов А.Н. Применение самоотклоняющейся системы при проведении большеобъемных кислотных обработок на объектах ОАО «Самаранефтегаз» // Сборник научных трудов OOO «СамараНИПИнефть».2013. Вып.2. С.269-176.

17. Куряшов Д.А., Башкирцева Д.Ф., Дияров И.Н. Реологические свойства смешанных мицеллярных растворов цвиттерионного и анионного ПАВ // Вестник Казанского технологического университета. 2009. № 4. С. 260-267.

18. Куряшов Д.А., Башкирцева Д.Ф., Дияров И.Н. Структурные и вязкоупругие свойства смешанных мицеллярных растворов олеиламидопропилбетаина и анионного ПАВ // Вестник Казанского технологического университета. 2009. № 6. С. 385-390.

19. Мирзадажанзаде А.Х., Хасанов М.М., Бахтизин Р.Н. Этюды о моделировании сложных систем нефтедобычи. Нелинейность, неравновесность, неоднородность. Уфа: АН РБ, ГИЛЕМ. 1999. 464 с.

20. Smith C.L., Anderson J.L., Roberts P.G. New Diverting Techniques for Acidizing and Fracturing and Fracturing // Paper SPE 2751. 1969.

21. Sorbie K.S., Mackay E.J., Collins I.R. Placement using viscosified nonnewtonian scale inhibitor slugs: the effect of shear thinning // Paper SPE 100520. 2007.

22. Бродский А.Л. Влияние особенностей структуры порового пространства на фильтрационные характеристики низкопроницаемых коллекторов Красноленинского свода: дисс… канд. геол.-минер. наук. М., 1989. 177 с.

23. Глущенко В.Н., Пташко О.А., Харисов Р.Я. Кислотные обработки: составы, механизм реакций, дизайн. Уфа: АН РБ, ГИЛЕМ. 2010.392 с.

24. Fredd C.N., Fogler H.S. Influence of Transport and Reaction on Wormhole Formation in Porous Media // AIChE J., (September 1998). Pp. 1933-1949.

25. Fredd C.N., Fogler H.S. Optimum Conditions for Wormhole Formation in Carbonate Porous Media: Influence of Transport and Reaction // SPE J., 4 (3), (Sept. 1999).

26. Федоров К.М.Нестационарная фильтрация при наличии химической реакции с пористой средой // Изв. АН СССР. 1987. №1. С. 82-87.

27. Стромберг А. Г., Семченко Д. П. Физическая химия. М.: Высшая школа 2006. 396с.

28. Федоров К.М. Оптимизация технологических параметров кислотного воздействия на карбонатные пласты // Современные технологии гидродинамических исследований скважин на всех стадиях разработки месторождений. Томск: ТГУ. 2008. С. 31-34.

29. Эмануэль Н. М., Кнорре Д. Г. Курс химической кинетики. М: Высшая школа. 1984. 253с.

30. Нугайметов А.Г. Геотехнологические особенности нефтеизвлечения в карбонатных коллекторах. М: изд-во АГН, 1999. 167 с.

31. Годунов С.К., Рябенький В.С. Введение в теорию разностных схем. М.: Наука. 1997. 440 с.

32. Соловьева Е.Н., Успенский А.Б. Схемы сквозного счета численного решения краевых задач с неизвестными границами для одномерных уравнений параболического типа // Численные методы в газовой динамике. 1975. Вып. 15. С. 3-23.

33. Бахвалов Н.C., Жидков Н. П., Кобельков Г. М. Численные методы. М.:Наука, 2003, 632 с.


Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.