Способ обработки пласта, обеспечивающий выборочную интенсификацию притока нефти и выборочное сокращение притока воды

006568 Предпосылки создания изобретения Область изобретения Настоящее изобретение относится в целом к способу обработки подземных пластов. Более конкретно, настоящее изобретение относится к способу выборочной кислотной обработки первичной нефтеносной зоны в пласте, состоящем из первичной нефтеносной зоны и первичной водоносной зоны. Описание предшествующего уровня техники Некоторые нефтедобывающие скважины формируют или заканчивают в пластах, содержащих и нефтеносные, и водоносные зоны. Если не принять меры к изменению или не воздействовать на дебит из обеих этих зон, то количество воды и нефти, добытое из скважины, будет определяться конкретными характеристиками пласта (т.е. увеличением и тенденцией обводненности, увеличением и тенденцией общей интенсивности притока жидкости, зависимостью кумулятивной добычи нефти и воды и профилями поступления текучей среды в скважину). Кислотная обработка является технологией, при которой реактивная текучая среда, например, состав для кислотной обработки, содержащий растворители и присадки, вводят в контакт для раскупорки пор призабойной зоны. Выбор зон может осуществляться механическими способами, например, применяя колонну гибких труб с пакерами, или используя текучую среду или присадку, которые по мере необходимости отводят реактивную текучую среду от зоны к зоне. Обычно зоны, подвергающиеся обработке,изолируют механическими способами и инструментами, такими как пробка-мост, надувные пакеры или временные блокирующие химические системы, или их комбинациями в зависимости от заканчивания и условий скважины. Альтернативно, водоносную зону или слой можно блокировать путем закачивания в этот слой текучей среды с увеличенным временем загустевания или с увеличенным временем осаждения. Для обеспечения правильного и точного выбора зоны необходимо идентифицировать расположение и источник воды, после чего применить механический или химический способ его изоляции. Также было показано применение вязкоупругих поверхностно-активных гелей для отвода кислоты или реактивной текучей среды для предпочтительного входа в конкретную зону или слой, и которая даже может избегать водоносные зоны, подвергающиеся кислотной обработке. Недавно были разработаны вязкоупругие поверхностно-активные гели не только для стимуляции трещинообразования, но и для кислотной обработки. Хорошим примером является применение вязкоупругого поверхностно-активного вещества для введения в текучую среду, содержащую расклинивающее вещество для гидроразрыва пласта. Применение вязкоупругих поверхностно-активных гелей или подобных веществ, как вспененных,так и не вспененных, дает более эффективную временную изоляцию, поскольку эти текучие среды способны глубоко проникать в геологические формации. Краткое описание изобретения Согласно настоящему изобретению предлагается способ обработки пласта, имеющего множество зон или слоев. В частности, пласт может иметь по меньшей мере одну зону, которая дает или содержит первичную нефть и/или углеводороды ("нефтеносные слои"), и по меньшей мере одну зону, которая дает первичную воду ("водоносные слои"). Следует понимать, что нефтеносные слои могут давать любой тип углеводородов, включая углеводородные газы. Способ состоит в том, что сначала избирательно изолируют водоносные зоны, тем самым минимизируя или сокращая приток воды из этих зон. Типично водоносные слои изолируют перекрывающим воду составом или гелем. Составы для перекрытия воды, применяемые в настоящем изобретении, обычно составляют или готовят для избирательного воздействия на водоносные зоны пласта. Вторая операция по настоящему изобретению заключается в подаче в пласт вязкоупругой поверхностно-активной текучей среды. Эта текучая среда проникает и в нефтеносные слои, и в водоносные слои, однако, поскольку эти среды могут составляться так, чтобы разлагаться или расщепляться в присутствии углеводородов, то они могут загустевать в водоносных зонах и сохранять первоначальную вязкость или существенно снижать вязкость в нефтеносных слоях. Загустевшая или вязкая эта текучая среда в водоносных слоях помогает предотвратить или препятствует попаданию или проникновению дополнительных воздействующих текучих сред в водоносные слои или взаимодействию с перекрывающим воду гелем. Третьей операцией способа по настоящему изобретению является закачивание в пласт реактивной текучей среды, например, состава для кислотной обработки. Эта текучая среда избирательно проникает или поступает в нефтеносные зоны, благодаря отсутствию в этих слоях вязкоупругой поверхностноактивной текучей среды или геля, перекрывающего воду. Наоборот, загустевшая вязкоупругая поверхностно-активная текучая среда и перекрывающий воду гель в водоносных слоях по существу предотвращают проникновение реактивной текучей среды в водоносный слой или взаимодействие с ним. Выборочно в способ может быть включена дополнительная операция, следующая после закачивания перекрывающего воду геля, но перед закачиванием вязкоупругой поверхностно-активной текучей среды. В пласт можно закачивать воду или буферный рассол. Буферный рассол может способствовать разделению перекрывающего воду геля и вязкоупругой поверхностно-активной текучей среды, если они-1 006568 несовместимы друг с другом или совместимы лишь частично. В некоторых случаях буферный рассол может также служить для дополнительной стабилизации перекрывающего воду геля. Этот способ представляет собой механизм для выборочного снижения добычи воды и увеличения добычи нефти из пласта. Перекрывающий воду гель может способствовать снижению добычи воды из водоносных слоев, одновременно предотвращая возбуждение или интенсификацию притока в этих слоях при применении реактивной текучей среды. Применение реактивной текучей среды в нефтеносных слоях дополнительно интенсифицирует добычу нефти из этих слоев обычно путем растворения или иным способом раскупоривания пор призабойной зоны. Это может привести к существенному и экономически эффективному сдвигу в соотношении нефти и воды, добываемых из пласта, обработанного таким способом. Краткое описание чертежей Фиг. 1 изображает нефте- и водоносный пласт после закачки перекрывающего воду состава. Фиг. 2 - пласт по фиг. 1 после закачки рассола. Фиг. 3 - пласт по фиг. 2 после закачки вязкоупругой поверхностно-активной текучей среды. Фиг. 4 - пласт по фиг. 3 после закачки реактивной текучей среды. Подробное описание предпочтительных вариантов Способ по настоящему изобретению позволяет выборочно увеличить добычу нефти из обводненного нефтеносного пласта и снизить добычу воды из того же пласта. Следует понимать, что нефтеносные зоны могут давать некоторое количество воды или других жидкости или газа. Точно так же водоносные зоны могут давать некоторое количество нефти или другой жидкости или газа. Путем закачки перекрывающего воду геля, который избирательно проникает в водоносные слои пласта, в сочетании с вязкоупругим поверхностно-активным гелем, который расщепляется или разлагается при контакте с углеводородами, можно эффективно изолировать и закрыть водоносные слои перед воздействием на пласт реактивной текучей средой, например, кислотой. На фиг. 1 показан подземный пласт 10, в который проходит скважина 12. Пласт содержит множество слоев или зон 14, 16. В частности, пласт содержит по меньшей мере одну нефтеносную зону 14 и по меньшей мере одну водоносную зону 16. Дополнительно к водоносным и нефтеносным зонам 14, 16 пласт может содержать газоносные зоны (не показаны). Скважина 12 предпочтительно проходит в или сквозь по меньшей мере одну нефтеносную зону и одну водоносную зону. Первая операция в способе обработки пласта по настоящему изобретению заключается в нагнетании или закачке в пласт перекрывающего воду состава или геля 18. Перекрывающий воду состав 18 может быть любой подходящей текучей средой или материалом, способным формировать загустевшую гелевую или гелевидную пробку или барьер в зоне пласта. В предпочтительном варианте перекрывающий воду состав избирательно или выборочно входит или проникает в водоносные зоны 16. Хотя избирательное размещение перекрывающего воду состава в водоносных зонах является предпочтительным,следует понимать, что определенная часть состава может попасть или проникнуть также и в нефтеносную зону. Распределение перекрывающего воду геля определяется несколькими факторами, включая вязкость самого геля, давление в каждом слое, приемистость каждого слоя и отношение приемистости между нефте- и водоносными слоями. Перекрывающий воду состав может быть органическим или неорганическим, но предпочтительно свободным от твердых частиц. К подходящим перекрывающим воду составам относятся, помимо прочего, неорганические системы с увеличенным временем осаждения, органические системы с увеличенным временем осаждения, системы на основе мономеров или полимеров с увеличенным временем образования межмолекулярных связей, системы на основе мономеров или полимеров для абсорбции или покрытия породы резервуара, системы замедленного гелеобразования на основе смол, системы вспененного геля и тиксотропные гелевые системы. Когда пласт образован песчаником, предпочтительным является перекрывающий воду состав на основе кислоты. Более предпочтительно перекрывающий воду состав основан на воде, имеет вязкость приблизительно менее, чем приблизительно 10 сП при 100 с-1 (т.е., по существу, такую же, как и у воды) и будет растворим в кислоте. Без ограничения вышеизложенного, особенно полезными для настоящего изобретения являются следующие системы: текучая среда на основе полиакриламида в сочетании с органическим сшивающим агентом; текучая среда на основе полиакриламида в сочетании с хромом; текучая среда на основе гидроксихлорида алюминия или модификаторы относительной проницаемости, включая полиакриламидные полимеры, блоксополимеры и сополимеры и тройные сополимеры. В одном варианте настоящего изобретения перекрывающий воду гель может содержать (либо изначально, либо как присадку) механизм задержки для поддержания уменьшенной вязкости геля в течение некоторого периода времени. В зависимости от параметров графика воздействия на пласт механизм задержки может меняться во избежание существенного увеличения вязкости перекрывающего воду геля до нагнетания вязкоупругой поверхностно-активной текучей среды. После нагнетания перекрывающего воду состава 18, как показано на фиг. 2, выборочно в пласт 10 может закачиваться вода или рассол 20. Это может быть необходимо, например, когда перекрывающий воду состав 18 и вязкоупругая поверхностно-активная текучая среда (не показана) несовместимы. В та-2 006568 ком случае вода или рассол 20 действуют как прокладка между перекрывающим воду гелем и указанной текучей средой. В некоторых обстоятельствах и в зависимости от конкретного применяемого перекрывающего воду геля рассол или вода могут также улучшить стабильность перекрывающего воду геля. Предпочтительно содержание соли (если она имеется) в воде будет совместимо с вязкоупругой поверхностно-активной текучей средой во избежание или для задержки преждевременного снижения вязкости этой текучей среды. Вода может подаваться из любого подходящего источника, включая скважинную воду, любую поверхностную воду (озера, пруды, реки) или морскую воду. В предпочтительном варианте эта прокладка избирательно проникает в водоносные зоны отчасти благодаря неблагоприятному взаимодействию между водой и углеводородами, присутствующими в нефтеносных слоях. Как показано на фиг. 3, второй операцией способа обработки пласта по настоящему изобретению является закачка в пласт 10 вязкоупругой поверхностно-активной текучей среды 30. В предпочтительном варианте текучая среда 30 закачивается в пласт до того, как в перекрывающем воду геле 18 существенно увеличится вязкость. Таким образом текучая среда 30 более легко и эффективно проникает или попадает в водоносные зоны 16. Когда она попадает в водоносные зоны, ее вязкость может снизиться. В настоящем изобретении можно использовать любые подходящие вязкоупругие поверхностно-активные текучие среды. Например, подходящие составы этих текучих сред описаны в патенте США 5979557 (содержание которого включено в настоящее описание путем отсылки). Предпочтительно эти текучие среды имеют такой состав, что воздействие углеводородов, например, имеющихся в нефтеносных слоях, "устраняет" или существенно снижает их вязкость. Более предпочтительно она является одной из вязкоупругих текучих сред фирмы Шлюмберже ClearFRAC или OilSEEKER. Как показано на фиг. 4, четвертой операцией способа по настоящему изобретению является закачка или введение в пласт реактивной текучей среды 40 для кислотной обработки. Текучую среду 40 закачивают в пласт 10, где она избирательно входит или проникает в нефтеносные слои 14. Перекрывающий воду гель, который был избирательно размещен в водоносных зонах 16, в сочетании с вязкоупругой текучей средой 32 увеличенной вязкости, которая остается в водоносных зонах, заставляют реактивную текучую среду избирательно перетекать или проникать в нефтеносные зоны. "Разрушенная" вязкоупругая поверхностно-активная текучая среда 34 в нефтеносных зонах вытекает обратно или извлекается или иным образом перестает препятствовать проникновению реактивной текучей среды в нефтеносные слои. Реактивная текучая среда после этого может вступить во взаимодействие с нефтеносными зонами или воздействовать на них. Реактивная текучая среда подается избирательно для взаимодействия с нефтеносными зонами для увеличения добычи из этих зон. Любой перекрывающий воду гель и/или вязкоупругая поверхностно-активная текучая среда, остающиеся в нефтеносной зоне, могут быть удалены из нее реактивной текучей средой. Например, когда пласт состоит из песчаника, реактивная текучая среда может растворять гель. Если пласт состоит в основном из карбоната, реактивная текучая среда может растворять породу пласта, и гель вытекает из нефтеносного пласта. Альтернативно, реактивная текучая среда может растворять или удалять определенную часть пласта, в предпочтительном варианте реактивная текучая среда раскупоривает или расширяет по меньшей мере часть пор призабойной зоны. Реактивной текучей средой может быть любая подходящая текучая среда, но предпочтительно составом для структурной кислотной обработки является такая кислота, как НСl, HF или любая подходящая органическая кислота и/или хелатный агент. Реактивная текучая среда дополнительно может содержать любое количество необходимых присадок. Например, в реактивную текучую среду могут добавляться ингибиторы коррозии, поверхностно-активные вещества, растворители и агенты, контролирующие уровень железа. Хотя выше описано нагнетание или закачивание в пласт различных текучих сред, гелей и композиций через скважину, следует понимать, что согласно настоящему изобретению можно использовать любой подходящий механизм подачи. Например, воздействующие композиции могут подаваться по колонне или по открытой скважине. Альтернативно, воздействующие композиции могут подаваться по гибким трубам. Кроме того, может возникнуть необходимость механической изоляции некоторых зон и/или слоев перед воздействием. Это может осуществляться любым подходящим способом. Например, над или под подлежащими воздействию зонами могут устанавливаться пакеры для изоляции конкретного количества таких зон. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ обработки подземного пласта, имеющего по меньшей мере одну нефтеносную зону и по меньшей мере одну водоносную зону, содержащий следующие операции:(a) закачивание в пласт перекрывающей воду композиции;(c) закачивание в пласт реактивной текучей среды. 2. Способ по п.1, в котором перекрывающую воду композицию и вязкоупругую поверхностноактивную текучую среду избирательно закачивают по меньшей мере в одну водоносную зону и реактивную текучую среду закачивают избирательно по меньшей мере в одну нефтеносную зону.-3 006568 3. Способ по п.1, дополнительно содержащий операцию закачивания воды в пласт после операции(а) и до операции (b). 4. Способ по п.3, в котором вода является рассолом. 5. Способ по п.1, в котором перекрывающую воду композицию выбирают из группы, состоящей из неорганических систем с увеличенным временем осаждения, органических систем с увеличенным временем осаждения, систем на основе мономеров или полимеров с увеличенным временем образования межмолекулярных связей, систем на основе мономеров или полимеров для абсорбции или покрытия пород пласта, систем замедленного гелеобразования на основе смол, систем вспененного геля и тиксотропных гелевых систем. 6. Способ по п.1, в котором перекрывающей воду композицией является текучая среда на основе полиакриламида в сочетании с органическим сшивающим агентом. 7. Способ по п.1, в котором перекрывающей воду композицией является текучая среда на основе полиакриламида в сочетании с хромом. 8. Способ по п.1, в котором перекрывающей воду композицией является текучая среда на основе гидроксихлорида алюминия. 9. Способ по п.1, в котором перекрывающей воду композицией является модификатор относительной проницаемости. 10. Способ по п.9, в котором модификатором относительной проницаемости является сополимер. 11. Способ по п.1, в котором перекрывающая воду композиция имеет вязкость около 10 сП при 100 с-1. 12. Способ по п.1, в котором реактивной текучей средой является органическая кислота. 13. Способ по п.1, в котором реактивной текучей средой является соляная кислота (НСl) или плавиковая кислота (HF). 14. Способ по п.1, в котором реактивной текучей средой является хелирующий агент. 15. Способ по п.1, в котором вязкоупругая поверхностно-активная текучая среда уменьшает вязкость при воздействии углеводородов.