Исследование фильтрации полимерных растворов в слабосцементированном коллекторе

Abstract

A promising way to develop high-viscosity oil fields is polymer flooding. The reservoirs of such deposits are often represented by unconsolidated sandstone. Injection of high viscosity solutions in such conditions is associated with the risk of negative geomechanical changes, which affects the efficiency of the method of reservoir development as a whole. This article presents the analysis of results of laboratory studies of polymer solutions filtration in unconsolidated sandstone. In particular, it performs a unique research experiment aimed at identifying possible geomechanical changes in the samples of a weakly-cemented core during the pumping of the polymer solution. The authors reveal the main factors determining the efficiency of oil displacement (such as the concentration of the polymer solution and its rheology), as well as the permeability and initial oil saturation of the reservoir. In particular, when the filtration rate decreases, the viscosity of the polymer solution increases, resulting in more effective displacement. The authors have assessed geomechanical risks of development during a polymer flooding. When using high concentrations of the solution and high-pressure drops, negative geomechanical changes can be observed in the core samples. During the development of the field, these effects lead to the emergence of breakthrough channels, an increase in the water cut, and a significant decrease in water flooding efficiency. In conclusion, the analysis has confirmed the high technological prospects of flooding with high-molecular polymer solutions in this field.

Перспективным способом разработки месторождений высоковязкой нефти является заводнение полимерными растворами. Коллектора данных месторождений нередко представлены слабосцементированным песчаником. Закачка растворов повышенной вязкости в таких условиях связана с рисками негативных геомеханических изменений, что сказывается на эффективности способа разработки в целом. В статье выполнен анализ результатов лабораторных исследований фильтрации полимерных растворов для одного из месторождений с высоковязкой нефтью и слабосцементированным коллектором. В том числе выполнен уникальный исследовательский эксперимент, нацеленный на выявление возможных геомеханических изменений в образцах слабосцементированного керна при прокачке полимерного раствора. Выявлены основные факторы, определяющие эффективность вытеснения нефти, как концентрация полимерного раствора, его реология, а также проницаемость и начальная нефтенасыщенность пласта. В частности, при снижении скорости фильтрации возрастает вязкость раствора полимера, в результате чего происходит более эффективное вытеснение из-за действия вязкоупругих сил. Выполнена оценка геомеханических рисков разработки при внедрении полимерного заводнения. При применении высоких концентраций раствора и перепадов давления наблюдаются негативные геомеханические изменения, происходящие в образцах керна. При разработке месторождения данные эффекты приводят к возникновению каналов преимущественной фильтрации, росту обводненности скважин и значительному снижению Кохв заводнением. В целом анализ подтвердил высокую технологическую перспективность заводнения высокомолекулярными полимерными растворами на данном месторождении.