3.2 Механизмы вытеснения нефти из пласта
Нефтеотдача при вытеснении нефти водой определяется взаимодействием гидродинамических и капиллярных сил.
Отбор жидкости из добывающих скважин приводит к тому, что давление в нефтенасыщенной части пласта становится ниже, чем в водоносной.
Под действием разницы давлений контурная или подошвенная вода внедряется в нефтенасыщенные поры пласта и вытесняет из них нефть в сторону добывающих скважин.
По мере дальнейшего отбора нефти вода продвигается к центру залежи, охватывая все большие и большие объемы пласта, происходит стягивание контура нефтеносности.
Вследствие действия капиллярных сил и неоднородности коллектора вытеснение нефти водой не носит поршневого характера.
Вода, постепенно замещая нефть в пласте, и поэтому в нем формируются несколько зон с различной насыщенностью порового пространств (рис. 3.1.).
В зоне I, еще не охваченной заводнением, сохраняется начальная насыщенность коллектора. Часть порового пространства занимает неподвижная связанная вода, а в остальном объеме движется нефть.
В зоне II под действием гидродинамических сил происходит замещение основного объема нефти в поровом пространстве на воду. Насыщенность резко возрастает от SСВ до насыщенности на фронте вытеснения Sф.
В этой зоне из порового пространства может быть вытеснено до 70 - 80 % нефти.
Рисунок 3.1 - Распределение насыщенности в пласте при вытеснении нефти водой
Sсв - насыщенность связанной водой; Sф - водонасыщенность на условном контуре вытеснения; Sк-водонасыщенность на начальном контуре нефтеносности
В зоне III насыщенность меняется значительно медленнее. Здесь происходит доотмыв оставшейся нефти и движется в основном вода. Даже при длительной промывке порового пространства водой в нем остается некоторое количество нефти, удерживаемой капиллярными и поверхностными силами.
Механизм вытеснения нефти газом, находящимся в газовой шапке, во многом сходен с вытеснением нефти водой. Но из-за большого различия в вязкости газа и нефти нефтенасыщенность на фронте вытеснения снижается менее чем на 15 %. При газонасыщенности около 35 % в пласте движется только газ.
Поэтому при газонапорном режиме коэффициент нефтеотдачи обычно невысок. Однако при высокой проницаемости пласта, при большом его наклоне, малых темпах отбора нефти, когда благоприятны условия для гравитационного разделения нефти и газа, конечная нефтеотдача может достигать высоких значений, примерно 50-60%.
При режиме растворенного газа механизм вытеснения нефти из пласта представляется следующим образом.
После снижения пластового давления ниже давления насыщения нефти газом в пористой среде появляются отдельные пузырьки свободного газа. По мере дальнейшего снижения давления объем, занимаемый в пористой среде газом, увеличивается за счет расширения пузырьков и продолжающегося выделения газа из нефти.
Свободный газ вытесняет из пористой среды нефть в том объеме, который занимает сам. Такой процесс продолжается до тех пор, пока некоторые поровые каналы не окажутся полностью газонасыщенными.
С этого момента эффективность вытеснения нефти газом быстро снижается. Газ, обладающий малой вязкостью и, соответственно, большой подвижностью в пористой среде, опережая нефть, движется к скважинам в сторону пониженного давления, не совершая работы по вытеснению.