А. Я., ХАВКИН, Л.С.ТАБАКАЕВА ипнгРАН
наука — производству
Воздействие на нефтяные залежи с целью интенсификации добычи нефти, повышения темпов отбора и коэффициента нефтеизвле-чения не может быть осуществлено без учета физико-химических особенностей системы «нефть-вода-порода» [1].
Большинство нефтяных месторождений с терри-генными коллекторами содержит значительное количество глинистых минералов. При изменении состава водной фазы в таких пластах происходит ионообмен с глинистыми минералами. При этом возможно набухание (диспергирование) глин, которое снижает их прочность, уменьшает сечение поровых каналов и приводит к снижению скорости фильтрации и проницаемости [1]. Ионообмен также может происходить при изменении водородного показателя (закачка
равного отношению молекулярной массы к валентности.
В случае, когда изменяется качественный состав закачиваемой воды относительно пластовой, т.е. меняется соотношение концентраций ионов Ca2+, ^+, М$+, С1-, НСО-3, зависимость проницаемости от Кшё имеет вид:
К=К0ехр[(К™А+В)1п
м_■
м ■
1-1
(2)
где С1 и С— концентрации (в г-экв/л) катионов в закачиваемой и пластовой воде, М — общее число видов катионов в закачиваемой и пластовой воде,
ВЛИЯНИЕ ГИДРОХИМИ КОЭФФИЦИЕНТОВ НА ПРОНИЦАЕМОСТЬ ГЛИНОСОДЕРЖАЩИ КОЛЛЕКТОРОВ
кислотных и щелочных реагентов) [2]. Гидрогеологическими исследованиями установлено, что подземные воды имеют значительную разницу по ионному составу [3]. Изменения в составе пластовых и закачиваемых вод также могут быть связаны с проникновением вод из других водоносных горизонтов [4].
Известно, что изменение проницаемости при работе глин зависит от обменной емкости и удельной поверхности, поверхностной плотности заряда. Состав и характеристику обменных комплексов глинистых минералов позволяет учесть коэффициент активной глинистости [1], равного отношению физико-химической активности данной смеси глин к физико-химической активности Сй-монтмориллонита. Для ряда глин эти физико-химические параметры приведены в [5], где для постоянных гидрохимических коэффициентов (соотношении ионов различных типов в пластовой и закачиваемой воде) получена зависимость проницаемости от К"1:
К =КоехрГ(1ГА +В)1п^],
(1)
где А и В — постоянные для данного типа глин, К и С — текущие значения проницаемости породы (мкм2) и суммарной концентрации ионов (г-экв/л) в закачиваемой воде, К0 и С0 — начальные значения проницаемости породы и суммарной концентрации ионов в пластовой воде. С определяется как отношение концентрации ионов в г/л к эквиваленту иона,
Aj — весовые коэффициенты. Параметры Aj определяют степень влияния иона на проницаемость. Известно, что чем больше валентность иона, тем сильнее его влияние. В качестве первого приближения можно принять А. равное валентности иона X.
Формула (2) позволяет оценить влияние ионооб-мена при изменении гидрохимических коэффициентов на проницаемость при различной глинистости низкопроницаемых пропластков. Формула учитывает влияние валентности ионов и работает даже в тех случаях, когда при смене ионного состава появляются или исчезают отдельные ионы.
Зная состав пластовой и закачиваемой воды, а также количество и состав глинистых минералов коллектора, по этим уравнениям можно оценить изменение проницаемости. На рисунке представлены кривые, иллюстрирующие изменение проницаемости при снижении минерализации в зависимости от изменения содержания различных ионов при А. = X. Был посчитан конкретный пример для одной из скважин Западной Сибири. В начальной пластовой воде содержится 7,5 г/л одновалентных ионов и 29,08 г/л двухвалентных. Кривая 1 соответствует формуле (1), кривые 2 и 3 — формуле (2), причем кривая 2 соответствует изменению двухвалентных ионов, 3 — изменению одновалентных ионов.
Таким образом, если в пластовой воде низкое содержание двухвалентных катионов, то при закачке воды, не содержащей этих ионов, изменение проницаемости менее значительно, чем при высоком содержании в пластовой воде двухвалентных катионов. Если же пластовая вода содержала двухвалентные
26
2/2003
наука — производству £
K/K0
1
0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0
С 1 '
с V1^
1 _ 2
□ 3
0,00
0,20
0,40
0,60
0,80
1,00
1,20 C/C0
Изменение проницаемости при различных гидрохимических коэффициентах в закачиваемой воде
ионы Са2+ и М^+, а в закачиваемой воде их содержание мало или таких ионов совсем не было, то падение проницаемости значительно возрастет с ростом глинистости.
Следовательно, если пластовая вода содержит мало или не содержит вовсе двухвалентные катионы и проницаемость пластов мала, то ее можно увеличить за счет добавления этих катионов (при условии рН > 8,5, чтобы исключить выпадение солей этих катионов в осадок).
При последовательном снижении минерализации закачиваемой воды наблюдается тенденция усиления эффекта падения проницаемости при каждой следующей закачке более разбавленной воды. Это означает, что в процессе разработки при закачке в пласт воды, с минерализацией отличной от пластовой,
уменьшение проницаемости будет тем значительнее, чем чаще происходило изменение ионного состава воды в сторону уменьшения минерализации. Чем больше коэффициент активной глинистости, тем больше будет снижение проницаемости.
Таким образом, присутствие многовалентных ионов в закачиваемой воде позволяет уменьшить влияние глинистости на снижение проницаемости при изменении минерализации.
Полученные результаты означают, что при разном ионном составе пластовой и закачиваемой воды, в зависимости от активной глинистости пород-коллекторов, можно регулировать изменение проницаемости и повышать нефтеотдачу и приемистость пластов.
Литература
1. Хавкин А.Я. Гидродинамические основы разработки залежей нефти с низкопроницаемыми коллекторами // М., МО МАНПО, 2000, 525 с.
2. Valdya R.N., Fogler H.S. Fines migration and Formation Damage. Influence of pH and Ion Exchange //SPE Production End. Vol 7, № 4, 1992.
3. Геология и разработка крупнейших уникальных нефтяных и нефтегазовых месторождений России // ВНИИОЭНГ, 1977, т.1, 277 с.
4. Результаты щелочного заводнения на месторождениях Пермской области/ Михневич В.Г., Гудков Е.П., Юшков И.Р. и др. // Нефтяное хозяйство, 1994, № 6, с. 26-29.
5. Хавкин А.Я., Табакаева Л.С. Влияние состава глинистого цемента на проницаемость нефтяных коллекторов // Нефтяная и газовая промышленность, сер. Геология, геофизика и разработка нефтяных месторождений, 1998, №8, с. 27-31.
2/ 2003
27
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.