Способ увеличения нефтеотдачи пласта

(51) 21 43/24 (2006.01) 21 43/22 (2006.01) 21 43/18 (2006.01) МИНИСТЕРСТВО ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ попутного топливного газа в двигателе - реакторе. Создание зоны активизации цепных химреакций синтеза углеводородов достигается путем нагрева синтез газа до температуры 300 - 350 С, пропуска его под давлением в 20 - 30 атм. через катализаторы синтеза Фишера-Тропша и получение смеси паров жидких углеводородов и водяного пара. В случае высокого значения серосодержащих веществ в составе попутного нефтяного газа, то перед парциальным окислением он проходит очистку путем пропускания его через водный раствор щелочи или этаноламинов. В качестве катализаторов могут быть использованы природные катализаторы, входящие в состав геологических структур призабойной зоны скважины, если они соответствуют требованиям,предъявляемым к катализаторам синтеза ФишераТропша. Кроме того, в качестве катализаторов также могут быть использованы искусственно привнесенные в призабойную зону скважины катализаторы синтеза Фишера-Тропша, входящим в состав сменной гильзы каталитического реактора,спускаемого в скважину, в котором синтез газ превращается в смесь жидких углеводородов.(72) Пак Виссарион Владимирович Таиров Равшанбек Авасбекович Огай Евгений Кипониевич Фасхутдинов Марат Флурович Ю Валентина Константиновна(73) Пак Виссарион Владимирович Таиров Равшанбек Авасбекович(54) СПОСОБ УВЕЛЕЧЕНИЯ НЕФТЕОТДАЧИ ПЛАСТА(57) Изобретение относится к нефтяной промышленности в частности к третичным способам увеличения нефтеотдачи пласта,утилизации попутного газа и может быть использовано при реанимации старых нерентабельных месторождений нефти, в том числе и высоковязкой нефти. Способ увеличения нефтеотдачи, включает нагнетание горячего синтез газа в нефтегазоносный пласт и активизацию там цепных химических реакций синтеза углеводородов - растворителей. Нагнетаемый в призабойную зону скважины синтез газ получают путем парциального окисления Изобретение относится к нефтяной промышленности, в частности, к третичным способам увеличения нефтеотдачи пласта,утилизации попутного газа, и может быть использовано при реанимации старых нерентабельных месторождений нефти, в том числе и высоковязкой нефти. В настоящее время приоритетным направлением прироста запасов нефти в мировой нефтедобыче является развитие и промышленное применение современных интегрированных методов увеличения нефтеотдачи (МУН), которые способны обеспечить синергетический эффект в освоении разрабатываемых нефтяных месторождений, в том числе и месторождений высоковязкой нефти и на разрабатываемых истощенных месторождениях. Другим важным аспектом этого направления является утилизация попутного нефтяного газа,добываемого с нефтью и отсутствие выбросов парниковых газов в окружающую среду. К наиболее часто применяемым современным способам МУН относятся тепловые методы(вытеснение нефти теплоносителями, например,водяным паром,воздействие с помощью внутрипластовых экзотермических окислительных реакций и газовые методы (закачка углеводородных газов, жидких растворителей, углекислого газа,азота, дымовых газов). На долю этих методов приходится 95 всех третичных МУН.(А. Боксерман,И. Мищенко,Потенциал современных методов повышения нефтеотдачи пластов отраслевой журнал Нефть и Капитал,12 за 2006 г. Москва, ИД Нефть и Капитал) Известен способ увеличения нефтеотдачи путем парогазового воздействия на нефтяные пласты(Т.М. Магсумов, В.А. Фисейский, И.С. Галиев Комплекс оборудования для отработки технологии добычи природных битумов методом парогазового воздействия Научно-технический журнал Георесурсы 3 (39) 2011 г. Изд. Казанский(Приволжский) федеральный университет). Согласно приведенного способа в нефтяной пласт закачивается парогаз, массовый состав которого включает 50 паров воды, 12 углекислого газа(СО 2) и 38 азота (2). Приведенный состав парогаза производят в парогенераторе, в первой зоне которого сжигается горючее с воздухом при стехиометрическом соотношении топлива ( 1),где- коэффициент избытка окислителя (воздуха). Во второй зоне к продуктам сгорания добавляется вода. На выходе парогазогенератора получается парогаз с температурой 250-300 С, который и закачивается в пласт. Однако,парогенератор работает при стехиометрическом соотношении топлива, поэтому температура продуктов сгорания в первой зоне составляет примерно 2000 С. В условиях длительной работы установки трудно осуществить эффективное охлаждение теплонапряженной его первой зоны. Кроме того, при наличии попутного нефтяного газа, использование нефтепродуктов в качестве горючего экономически и экологически мало эффективно. 2 Известен также другой способ увеличения нефтеотдачи пласта (Патент 2038467, МПК Е 21 В 43/18, опубл.27.06.1995 г.). В известном способе осуществляют закачку рабочего агента через нагнетательные скважины, отбор нефти через добывающие скважины, отделение от нефти и сжигание попутного газа. Сжигание попутного газа производят в искусственном окислителе, состоящем из смеси кислорода и рециркулирующих продуктов сгорания попутного газа, содержащих углекислый газ и водяной пар. Образовавшиеся продукты сгорания в качестве рабочего агента в виде углекислоты или карбонизированной воды закачивают в нагнетательные скважины. Однако, рабочие агенты, в виде продуктов сгорания оказывают на пласт только физическое воздействие. В результате происходит снижение вязкости нефти за счет растворения в ней СО 2,увеличение объема нефти, и вытеснение е из пласта. Только физическое воздействие на пласт не достаточно для создания в нем зоны активизации цепных природных химических реакций синтеза углеводородов, а, следовательно, нефтеотдача тяжелой пластовой нефти, характерной при реанимации старых нерентабельных месторождениях нефти, в том числе высоковязкой нефти малоэффективна. Известен другой способ увеличения нефтеотдачи пласта (Патент 2490440, МПК Е 21 В 43/24,опубл. 20.08.2013 г.), осуществляющий комплексное термогазовое воздействие на нефтеносный пласт. Данный способ включает подачу рабочего агента в нагнетательную скважину, отбор нефтепродуктов через добывающую скважину с последующим отделением от нефти попутного газа и его сжигание. Сжигание попутного газа осуществляют с избытком атмосферного воздуха,продукты сгорания попутного газа охлаждают, последовательно отделяют воду и жидкий углекислый газ, а оставшуюся газовую фазу сбрасывают. Для получения рабочего агента жидкий углекислый газ смешивают с водяным паром, образующимся при нагревании подготовленной воды продуктами сгорания попутного газа. На границе прогретой зоны, где температура равна начальной пластовой температуре, происходит вытеснение нефти водой,которая образовалась при конденсации водяного пара. Однако, используемый рабочий агент - жидкий углекислый газ, смешенный с водяным паром,образующийся при нагревании подготовленной воды продуктами сгорания попутного газа малоэффективен. Он не в состоянии активизировать цепные химические реакции синтеза углеводородов на границе прогретой зоны, и не может разжижить тяжелую пластовую нефть, характерную при реанимации старых нерентабельных месторождениях нефти, в том числе высоковязкой нефти. Следующий известный способ увеличения нефтеотдачи пласта осуществляется термогазовым воздействием на пласт (Патент 2139421 МПК Е 21 В 43/24, опубл. 10.10.1999 г). Известный способ включает закачку в нагнетательную скважину кислородосодержащей смеси,например атмосферного воздуха в пласт повышенной пластовой температуры порядка 60-70 С. Под действием этого фактора, внутри пласта происходит самопроизвольное инициирование внутрипластовых низкотемпературных окислительных реакций, в результате чего воздух трансформируется в высокоэффективные вытесняющие агенты,содержащие азот, углекислый газ и углеводороды широкой фракции (ШФЛУ). Однако самопроизвольное инициирование внутрипластовых низкотемпературных окислительных реакций позволяют обеспечить высокую эффективность отдачи пласта только для месторождений легкой нефти с обычными коллекторами при начальной пластовой температуре, уровень которой должен быть выше 60-70 С, что не позволяет использовать данный способ при реанимации старых нерентабельных месторождениях нефти, в том числе высоковязкой нефти. Кроме того, в этой технологии не предусмотрено целевое использование попутных топливных газов, что отрицательно сказывается на окружающей среде. Одним, из наиболее близких технических решений к заявляемому является способ увеличения нефтегазотдачи обводненныхместорождений путем термоводогазового воздействия (Рекламный буклет НПП Эко-Энерго-Маш, раздел Методы увеличения нефтеотдачи//.//., опубл.2011 г.). Известный способ включает закачку через нагнетательную скважину газообразной смеси в нефтегазоносный пласт, активацию природных нанокатализаторов пластовых вод нефтяных месторождений и создание в нем зоны активизации цепных химических реакций синтеза углеводородов. В качестве нагнетаемой в пласт газообразной смеси применяют горячий синтез газ, полученный путем плазмо - каталитического воздействия на пластовую воду проточным химическим реактором (далее ПХР) гидродинамическим плазмотроном,расположенным в призабойной зоне скважины. В самом ПХР происходят энергетические процессы активирования катализаторов, выделение из пластовой воды свободного Н 2 и связывание его в металлогидридные соединения (МеН). При этом также образуются металлоуглеродные соединения МеС, а в результате коллоидный раствор(трехфазный флюид жидкая, газовая и твердая фаза) представляющий из себя химаккумуляторнанореактор водорода и углеводородных газов т.е. синтетический газ. В результате обработки обводненной нефти и воды с содержанием высокоминерализованных пластовых вод, под воздействием природных и образующихся металлоуглеродных катализаторов происходят интенсивные неравновесные процессы на поверхности наночастиц, где напряженность электрического поля может достигать 108-1011 в/м. Это способствует возникновению большого количества различных цепных реакций синтеза углеводородов и плазмо-каталитическим процессам синтеза веществ. Недостатком данного способа является то, что используемый плазмотрон не обеспечивает оптимальное время проведения реакции при заданной мощности из-за малой длины электрического разряда, что приводит к снижению выхода синтез газа. Небольшой срок службы плазмотрона из-за быстрой эрозии электродов,повышает экономические затраты. Кроме того в известном способе не предусмотрено целевое использование попутных топливных газов, что отрицательно сказывается на окружающей среде из за вредных выбросов. Задачей предлагаемого изобретения является создание нового экологически безопасного способа увеличения нефтегазотдачи пласта при реанимации старых нерентабельных месторождениях нефти, в том числе и высоковязкой нефти. Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение экологической и экономической эффективности нефтеотдачи пласта за счет целевого использования попутных топливных газов и отсутствия вредных выбросов в окружающую среду. Технический результат достигается тем, что в способе увеличения нефтеотдачи пласта,включающем нагнетание горячего синтез газа в нефтегазоносный пласт и активизацию там цепных химических реакций синтеза углеводородов растворителей. Нагнетаемый в призабойную зону скважины синтез газ получают путем парциального окисления попутного топливного газа в двигателе реакторе. Создание зоны активизации цепных химреакций синтеза углеводородов достигается путем нагрева синтез газа до температуры 300 350 С, пропуска его под давлением в 20-30 атм. через катализаторы синтеза Фишера-Тропша и получение смеси паров жидких углеводородов и водяного пара. В случае высокого значения серосодержащих веществ в составе попутного нефтяного газа, то перед парциальным окислением он проходит очистки очистки путем пропускания его через водный раствор щелочи или этаноламинов. В качестве катализаторов могут быть использованы природные катализаторы, входящие в состав геологических структур призабойной зоны скважины, если они соответствуют требованиям,предъявляемым к катализаторам синтеза ФишераТропша. Кроме того, в качестве катализаторов могут быть использованы искусственно привнесенные в призабойную зону скважины катализаторы синтеза Фишера-Тропша, входящим в состав сменной гильзы каталитического реактора, спускаемого в скважину, в котором синтез газ превращается в смесь жидких углеводородов. На фигуре приведена блок - схема системы для осуществления заявляемого способа. Система включает в себя блок очистки от серосодержащих веществ 1, двигатель - реактор 2, теплообменник 3,компрессор 4,каталический реактор 5,3 конструктивно представленный в виде цилиндра со сменной гильзой, заполненной катализатором синтеза Фишера-Тропша,оборудованный необходимыми охлаждающими каналами. Способ увеличения нефтегазотдачи,осуществляют следующим образом. Попутный топливный газ, извлеченный вместе с нефтью через добывающую скважину, отделяется от нефтепродуктов и поступает в блок очистки от серосодержащих веществ 1, где при высоком содержании серосодержащих веществ, проходит стадию очистки, например пропусканием через водный раствор щелочи или этаноламинов. Далее очищенный от серы попутный газ направляется в качестве топливного газа в двигатель- реактор 2, где происходит его парциальное окисление с совершением полезной работы. Двигатель работает в атмосферных условиях и использует в качестве окислителя атмосферный воздух, в составе которого, наряду с кислородом,присутствует много нейтрального азота. Азот в реакции окисления (горения) практически не участвует, и выбрасывается с выхлопом, как балласт. Процесс работы двигателя настроен так, что горение в цилиндрах идет с переобогащенной смесью, то есть при нехватке воздуха. В результате топливный газ не догорая, выбрасывается в виде выхлопа - синтез-газа, который содержит угарный газ (СО), водород, азот, углекислый газ и пары воды. Далее выхлоп вышеописанного агрегата,состоящий в основном из нейтрального азота и синтез-газа, подогревается в теплообменнике 3 до температуры 300-350 С и под давлением в 20-30 атм. компрессором 4 закачивается в каталический реактор 5, спускаемый на время обработки в призабойную зону скважины. В каталическом реакторе 5, синтез газ пропускается через катализатор синтеза ФишераТропша. При этом идет синтез Фишера-Тропша,организованный с такими режимными параметрами,что в результате получаются углеводороды широкой фракции (ШФЛУ) в паро-жидкостном состоянии,легкие углеводородные газы и водяной пар. Реакция экзотермическая, с большим выделением тепла. Парожидкостная фаза, содержащая фракции С 5 С 11 (бензины, до 40), С 12-С 18 (дизель, до 25),олефины и изопарафиновые соединения, в качестве растворяющего и промывающего агента под давлением проникает в призабойную зону пласта. Такое воздействие не только прогревает пласт, но и разжижает тяжелую пластовую нефть, снижая тем самым ее вязкость и гидрофобизирует поры нефтеносной породы. Как вариант, в качестве катализаторов могут быть использованы природные катализаторы,входящие в состав геологических структур призабойной зоны скважины, если только они соответствуют требованиям, предъявляемым к катализаторам синтеза Фишера-Тропша. Пример 1. Предварительно перед осуществлением реанимации старого нерентабельного месторождения нефти, в том числе и высоковязкой нефти,осуществляли исследования состава геологических структур призабойной зоны скважины на предмет их соответствия требованиям,предъявляемым к катализаторам синтеза ФишераТропша. Проведенные исследования показали, что состав геологических структур призабойной зоны не соответствует предъявляемым требованиям,поэтому в дальнейшем в качестве катализатора были использованы искусственно привнесенные в призабойную зону скважины катализаторы синтеза Фишера-Тропша. При этом, извлеченный вместе с нефтью через добывающую скважину, попутный топливный газ с высоким содержании серосодержащих веществ отделяли от нефтепродуктов и направляли в блок очистки, где его пропускают через водный раствор щелочи или этаноламинов. Далее очищенный от серы попутный газ направляли в качестве моторного топлива в двигатель - реактор, где он подвергся горению в цилиндрах при нехватке воздуха. В результате произошло парциальное его окисление. Топливный газ не догорая, выбросился в виде выхлопа - синтез газа, который содержал угарный газ (СО), водород,азот, углекислый газ и пары воды. Далее полученный выхлоп, состоящий в основном из нейтрального азота и синтез газа, подогревался в теплообменнике до температуры 300 С и под давлением в 20 атм. компрессором закачивался в состав сменной гильзы каталитического реактора,спускаемого на время отработки в скважину. В каталическом реакторе синтез газ, проходя через катализатор синтеза Фишера-Тропша запустил процесс синтез Фишера-Тропша. Он был организован с режимными параметрами, которые способствовали получению углеводородов широкой фракции (ШФЛУ) в парожидкостном состоянии,легких углеводородных газов и водяного пара. Парожидкостная фаза, содержащая фракции С 5-С 11,С 12-С 18, олефины и изопарафиновые соединения, в качестве растворяющего и промывающего агента под давлением проникала в призабойную зону пласта. Такое воздействие прогрело пласт и разжижало тяжелую пластовую нефть. Пример 2. Предварительно проведенные исследования показали, что состав геологических структур призабойной зоны соответствует предъявляемым требованиям к катализаторам синтеза ФишераТропша, поэтому в дальнейшем в качестве катализатора была использована структура состава геологических структур призабойной зоны скважины. Извлеченный вместе с нефтью через добывающую скважину, попутный топливный газ с низким содержанием серосодержащих веществ отделили от нефтепродуктов и направили в качестве моторного топлива в двигатель - реактор, где он подвергается горению в цилиндрах при нехватке воздуха. В результате произошло его парциальное окисление Далее полученный выхлоп, состоящий в основном из нейтрального азота и синтез газа, был подогрет до температуры 350 С и под давлением в 30 атм. его закачали в призабойную зону скважины. В качестве катализаторов были использованы природные катализаторы, входящие в состав геологических структур призабойной зоны скважины, т.к. они соответствовали требованиям,предъявляемым к катализаторам синтеза ФишераТропша. В самой скважине синтез газ, проходя через катализатор запускает процесс синтеза Фишера-Тропша, который был организован с режимными параметрами,способствующему получению углеводородов широкой фракции(ШФЛУ) в парожидкостном состоянии, легких углеводородных газов и водяного пара. Таким образом, для увеличения нефтеотдачи пласта в скважину закачивается только горячий синтез газ, а растворяющие компоненты с высокой температурой синтезируются и действуют непосредственно внутри скважины. При этом фракционный состав работающей в качестве растворителя синтетической легкой нефти такой,что не нарушает физико-химических характеристик пласта и добываемой нефти, так как продукт получен из газов, растворенных в самой нефти данного месторождения. Такое совместное тепловое и газовое воздействие парогаза на нефтяной пласт снижает вязкость нефти и увеличивает нефтеотдачу пласта в несколько раз, способствует целевому использованию попутных топливных газов и отсутствию вредных выбросов в окружающую среду. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ увеличения нефтеотдачи пласта,включающий нагнетание горячего синтез газа в нефтегазоносный пласт и активизацию там цепных химических реакций синтеза углеводородов растворителей,отличающийся тем,что нагнетаемый в призабойную зону скважины синтез газ получают путем парциального окисления попутного топливного газа в двигателе - реакторе, а создание зоны активизации цепных химических реакций синтеза углеводородов достигается путем нагрева синтез газа до температуры 300-350 С,пропуска его под давлением в 20-30 атм. через катализаторы синтеза Фишера-Тропша и получение смеси паров жидких углеводородов и водяного пара. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что попутный нефтяной газ при высоком содержании серосодержащих веществ перед парциальным окислением проходит стадию очистки. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что стадия очистки попутного нефтяного газа при высоком содержании серосодержащих веществ осуществляют путем пропускания его через водный раствор щелочи или этаноламинов. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве катализаторов могут быть использованы природные катализаторы, входящие в состав геологических структур призабойной зоны скважины, если они соответствуют требованиям,предъявляемым к катализаторам синтеза ФишераТропша. 5. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве катализаторов могут быть использованы искусственно привнесенные в призабойную зону скважины катализаторы синтеза Фишера-Тропша. 6. Способ по п.1, отличающийся тем, что в искусственно привнесенные в призабойную зону скважины катализаторы синтеза Фишера-Тропша входят в состав сменной гильзы каталитического реактора, спускаемого в скважину, в котором синтез газ превращается в смесь жидких углеводородов.