Увеличение нефтеотдачи за счет улучшения реологических свойств пластовых флюидов

Много лет в технологии нефтедобычи используется заводнение энергетически истощенных пластов (вторичный метод добычи) как один из наиболее эффективных методов увеличения нефтеотдачи.При благоприятных физико-геологических условиях этот метод позволяет обеспечить коэффициент нефтеотдачи 0,7. Однако, при заводнении месторождений с трудноизвлекаемыми заиасами (высокая вязкость, малая проницаемость, неоднородность пластов) коэффициенты нефтеотдачи уменьшаются до 0,3 даже при увеличении кратности промывки до 5-7. При вязкости нефти более 25 мПа*с заводнение становятся малоэффективным.

Баланс остаточных запасов нефти на месторождениях, находящихся на завершающих стадиях разработки, превышает 50%. Эти запасы нефти не могут быть извлечены традиционными методами, поэтому нефтяники все более широко внедряют новые методы нефтеотдачи пластов: гидродинамические, физико-химические,газовые и тепловые. Из названных кратко рассмотрим те методы, которые позволяют увеличить нефтеотдачу за счет воздействия на реологические свойства пластовой нефти.

Метод перемены направления фильтрационных потоков заключается в том, что закачка воды переносится из одних скважин на другие. При обычном заводнении пластов образуются целики нефти, обойденные фильтрующей водой. Стабильная гидродинамическая обстановка в пласте обуславливает малую подвижность нефти в застойных зонах.При переносе фронта нагнетания в пласте создаются другие по величине и направлению градиенты давления, в результате нагнетаемая вода внедряется в застойные малопроницаемые зоны, разрушает пространственную структуру нефти, придавая нефти подвижность, и вытесняет нефть в зоны интенсивного движения воды.

Полимерное заводнение пластов обеспечивает выравнивание вязкости (подвижности) пластовой нефти и вытесняющего агента. Этот прием увеличивает охват пласта гидродинамическим воздействием. Для этого в воде растворяется высокомолекулярный реагент-полиакриломид,который даже при малой концентрации (0,01- 0,1%) повышает вязкость воды до 4 мПа*с. Этот прием исключает условия прорыва воды, обусловленные различием вязкостей чистой воды и нефти. Кроме того, полимерные растворы, обладая повышенной вязкостью, лучше вытесняют не только нефть, но исвязанную пластовую воду из пористой среды.

Щелочное заводнение нефтяных пластов основано на взаимодействии щелочей (до 0,4% едкого натра, жидкого стекла и др.) с органическими кислотами в составе нефти. В результате образуются ПАВ, снижающие межфазное натяжение на границе раздела фаз нефть-раствор. Из-за низкого межфазного натяжения образуются мелкодисперсные эмульсии типа «нефть в воде», обладающие высокими нефтевытесняющими свойствами. Кроме того, наличие щелочи в пластовой воде улучшает проницаемость пласта для активной нефти при насыщенности водой более 70%, когда обычная нефть становится неподвижной.

Заводнение с углекислотой основано на том, что диоксид углерода, растворяясь в нефти, увеличивает ее объем и уменьшет вязкость, а растворяясь в воде, повышает ее вязкость.Таким образом, растворение СО₂ в нефти и воде приводит к выравниванию подвижности нефти и воды.Двуокись углерода в воде способствует размыву пленочной нефти, покрывающей зерна породы. Вследствие этого капли нефти при малом межфазном натяжении свободно перемещаютс в поровых каналах и фазовая проницаемость нефти увеличивается.

Увеличение объема нефти в 1,7 раза при растворении в ней СО₂ вносит большой вклад в повышение нефтеотдачи пластов, содержащих маловязкую нефть. При вытеснении высоковязкой нефти основным фактором, увеличивающим коэффициент вытеснения, является уменьшение вязкости нефти при растворении в ней СО₂.

Мицеллярно-полимерное заводнение направлено на устранение капиллярных сил в заводненных пластах и вытеснение остаточной нефти. Метод основан на последовательной закачке мицеллярного и полимерного растворов, продвигаемых по пласту водой.

Мицеллярные растворы-это коллоидные системы, компонентами которых являются углеводородная жидкость и вода, стабилизированные масло- и водорастворимыми ПАВ. В качестве углеводородной жидкости (до 70%) применяют сжиженный газ, керосин, сырую легкую нефть. В качестве ПАВ (до 10%) применяют сульфонаты, фенолы и др. Закачка полимерного раствора вслед за оторочкой мицеллярной композиции предохраняет оторочку от разрушения проталкивающей водой.

Этот метод позволяет практически полностью вытеснить из пористой среды нефть благодаря низкому межфазному натяжению на границе нефть –раствор. Обладая повышенной и регулируемой вязкостью, эти системы увеличивают охват пластов за счет сближения подвижностей нефти и вытесняющего ее флюида.

Вытеснение нефти паром и горячей водой используют в пластах с низкой температурой и с высокой вязкостью нефти. Пар нагнетают через паронагнетательные скважины, расположенные внутри контура нефтеносности. Вокруг нагнетательной скважины образуется зона с температурой до 400 ^о С, в которой происходит экстракция из нефти легких фракций и перенос их по пласту.

Увеличение нефтеотдачи достигается за счет снижения вязкости нефти, перегонки ее с паром иэкстрагирования растворителем. При высокой вязкости нефти (800-1000 мПа*с) охват пласта вытеснением паром ниже, чем при заводнении.

Закачка горячей воды в пласт обязательна при внутриконтурном заводнении месторождений, нефть которых высокопарафинистаяи пластовая температура близка к температуре начала кристаллизации парафинов. В процессе нагнетания в пласт с маловязкой нефтью воды при давлении 20 МПа и температуре 300^о С нефть растворяется в воде и практически полностью вытесняется из пористой среды.

Виьросейсмическое воздействие на призабойную зону добывающих скважин увеличивает нефтеотдачу истощенных пластов. Прохождение сейсмических волн через насыщающую пласт жидкость при достаточной их амплитуде может многократно увеличить скорость фильтрации. Большинство флюидов в малопроницаемых коллекторах обладают пластическими свойствами. Главный эффект воздействия упругих колебаний на пласт заключается в разрушении структуры высокопластичных и вязкоупругих жидкостей, заполняющих поровое пространство продуктивного пласта. В результате пластовые флюиды переходят в другой реологический класс- класс нъютоновских жидкостей.При одновременном использовании нескольких поверхностных и скважинных источников вибрации можно охватывать воздействием весь объем пласта: от призабойных зон до наиболее удаленных зон.

Микробиологическое воздействие на пласт для увеличения нефтеотдачи привлекательно с точки зрения простоты реализации и безопасности для окружающей среды. В пластовых условиях существуют аэробные и анаэробные микроорганизмы, которые используют остаточную нефть в качестве органического субстрата. При этом они продуцируют ряд веществ, увеличивающих нефтеотдачу: углекислоту, метан, жирные кислоты, спирты, биополимеры и др.

Некоторые аэробные микроорганизмы способны окислять нефть и превращать сложные углеводороды в более простые, обладающие меньшей вязкостью. Анаэробные метанообразующие бактерии увеличивают запасы свободного или растворенного в гефти газа, отчего снижается вязкость и плотность флюидов. Технология микробиологического воздействия должна быть ориентирована на активизацию тех микроорганизмов и в тех зонах пласта, которые могут дать наибольший эффект.