Применение искусственных методов воздействия на пласты (законтурное и внутриконтурное заводнение, закачка в пласт воздуха или газа) позволяет восполнять пластовую энергию, расходуемую в процессе разработки нефтяных залежей, значительно сокращать сроки разработки залежей за счет более интенсивных темпов отбора нефти и в какой-то мере повышать степень использования геологических запасов нефти, содержащихся в недрах. Но следует учитывать, что конечная нефтеотдача пластов при любых известных методах воздействия на них даже в лабораторных условиях редко превышает 70 — 80 %. В недрах всегда остается значительное количество нефти, которая удерживается в порах пласта капиллярными силами или находится в «целиках» — в зонах пласта, не затронутых воздействием движущих сил. Чем больше вязкость пластовой нефти и меньше поровые каналы, тем сильнее проявляются удерживающие нефть капиллярные силы и больше в недрах остается нефти.
В современных условиях при проектировании процесса разработки нефтяных месторождений коэффициент конечной нефтеотдачи пластов даже в условиях применения методов поддержания пластовых давлений в большинстве случаев принимают в пределах 50 — 60 %. Поэтому в последнее время значительно усилены работы по нахождению путей повышения конечной нефтеотдачи пластов.
|
|
Известно несколько методов вытеснения нефти из пластов, обеспечивающих повышение их суммарной нефтеотдачи.
1. Закачка в пласт воды, обработанной ПАВ. Поверхностно-активные вещества (ПАВ) применяются во многих отраслях промышленности как моющие и пенообразующие средства, снижающие поверхностное натяжение на жидкой или твердой поверхности раздела фаз вследствие положительной адсорбции этих веществ на поверхности раздела.
Концентрация ПАВ в поверхностном слое в десятки тысяч раз превышает концентрацию его в объеме раствора. Благодаря этому процессами, происходящими в поверхностных слоях, можно управлять при ничтожно малых концентрациях ПАВ в растворе. Так, концентрация некоторых ПАВ в воде при заводнении пластов не превышает 0,05 %.
При закачке в пласт воды с добавкой ПАВ в нефтяном коллекторе изменяются поверхностно-молекулярные свойства полиминеральной среды — резко снижается поверхностное натяжение на границе нефти с водой или же на границе нефти с породой. Значительное снижение поверхностного натяжения на границах раздела фаз — одна из причин более полного вытеснения нефти из пористой среды растворами ПАВ, которые способствуют дроблению глобул нефти, охваченных водой, снижают необходимый перепад давления для фильтрации жидкостей в пористой среде и улучшают моющие свойства воды.
|
|
2. Вытеснение нефти оторочкой загущенной воды. Вытеснение нефти из неоднородного коллектора может быть эффективным, если применить воду повышенной вязкости. При этом создаются условия для более равномерного продвижения водонефтяного контакта и повышение конечной водоотдачи пласта. Для загущения воды применяют различные водорастворимые полимеры, из которых наиболее хорошие результаты получили после использования гидролизованного полиакриламида (ПАА). Этот полимер сравнительно хорошо растворяется в воде и при небольших концентрациях его в воде образуются вязкие растворы.
При практическом осуществлении процесса вытеснения нефти наиболее рационально закачивать на первой стадии небольшое количество загущенной воды для создания в пласте оторочки. Далее следует закачивать обычную воду, которая проталкивает оторочку в глубь пласта.
В качестве рабочего агента повышенной вязкости можно использовать пены, приготовленные на аэрированной воде с добавкой 0,2 — 1,0 % пенообразующих веществ. Вязкость пены в 5 — 10 раз больше вязкости воды. Оторочка из пены проталкивается в глубь пласта водой.
3. Закачка в пласт углекислоты. Для увеличения нефтеотдачи в пласт нагнетается углекислый газ в сжиженном виде и проталкивается далее карбонизированной водой. Также эффективно вытеснение нефти непосредственно водными растворами углекислоты. Повышение нефтеотдачи при вытеснении нефти углекислотой объясняется рядом причин. Происходит взаимное растворение углекислоты в нефти и углеводородов в жидком СО2, что сопровождается уменьшением вязкости нефти, возрастанием ее объема, снижением поверхностного натяжения на границе с водой.
4. Нагнетание в пласт теплоносителя. В качестве теплоносителя для нагнетания в пласт обычно используют горячую воду и водяной пар.
Интенсификация добычи нефти и увеличение нефтеотдачи пластов при нагнетании теплоносителей достигается за счет снижения вязкости нефти и теплового расширения пластовой нефти и скелета пласта.
Для более рационального использования тепла русскими учеными на основе теоретических и лабораторных исследований предложена следующая схема процесса нагнетания в пласт теплоносителя. Вначале в пласт в течение определенного времени нагнетают горячий агент. После образования в пласте нагретой зоны значительных размеров прекращают нагнетать горячий агент и начинают нагнетать холодный. При поступлении в нагретую зону холодный агент нагревается (т. е. превращается в теплоноситель) и во время дальнейшего движения прогревает более удаленные участки пласта. Пористая среда (порода-коллектор) действует как теплообменник с большой поверхностью теплообмена. По мере остывания первоначально нагретого участка пласта некоторая часть тепла постепенно возвращается обратно в пласт. Таким образом, тепло, аккумулированное в пласте (а также частично в окружающих его породах), реализуется для нагревания рабочего агента непосредственно в пластовых условиях.
5. Внутрипластовое горение. При этом методе после зажигания тем или иным способом нефти у забоя зажигательной (нагнетательной) скважины в пласте создается движущийся очаг горения за счет постоянного нагнетания с поверхности воздуха или смеси воздуха с природным газом. Образующиеся впереди фронта горения пары нефти, а также нагретая нефть с пониженной вязкостью движутся к эксплуатационным скважинам и извлекаются через них на поверхность.
6. Вытеснение нефти из пласта растворителями. Частичное или полное устранение отрицательного влияния на нефтеотдачу молекулярно-поверхностных сил может быть достигнуто путем создания в пласте условий, при которых вытесняемая фаза (нефть) полностью смешивалась бы с вытесняющей фазой (растворитель, газ) без образования границы раздела между ними. Это возможно лишь при условии, когда вытесняемая и вытесняющая фазы взаимно растворимы и образуют однофазную систему. В качестве вытесняющей фазы могут быть использованы пропан, бутан, пропан-бутановая смесь, газ высокого давления. При нагнетании в пласт при определенном давлении какого-либо из этих компонентов происходит их смешивание с нефтью и полное взаимное растворение в нефти, исчезают границы раздела между вытесняющей и вытесняемой средами, ослабляется прилипание нефти к стенкам пор.
|
|
Повышение газоотдачи газовых пластов достигается за счет режимных мероприятий и прежде всего своевременной изоляцией прорвавшихся вод по отдельным пропласткам. Кроме того, повышение газоотдачи может быть достигнуто путем доведения пластового давления до минимально возможного — отбор газа из скважин под вакуумом.
Повышение конденсатоотдачи в газоконденсатных месторождениях может быть достигнуто путем поддержания пластового давления, т. е. закачкой сухого газа в разрабатываемый пласт.