Нефтенасыщенной пористой среды

11.4. Вытеснение нефти из трещиновато-пористого пласта

В тех случаях, когда пористый коллектор нефти является гидрофильным, при контакте воды с этим коллектором происходит капиллярная пропитка. Если пористые блоки хорошо смачиваются водой, то при закачке в трещиновато-пористый пласт воды она вытесняет нефть из трещин, а из блоков породы в трещины поступает нефть вытесненная водой при капиллярной пропитке. Процесс капиллярной пропитки происходит медленнее, чем прямоточной.

Экспериментальные данные показывают, что скорость капиллярного впитывания воды (расход воды, впитывающейся в породу в единицу времени), равна расходу нефти, выходящей из породы. Будем предполагать, исходя из чисто практических соображений, что процесс капиллярной пропитки не продолжается бесконечно долго.

В трещиновато-пористом пласте процессом капиллярной пропитки охватываются не одновременно все блоки пласта.

Многие пласты, сложенные песчаниками и известняками подвергают заводнению, и во многих случаях оно проходит успешно – резкого обводнения скважин не происходит. Это указывает на то, что размер зоны капиллярной пропитки в таких пластах мал по сравнению с расстояниями между скважинами и с размером залежи в целом, и поэтому при узкой зоне капиллярной пропитки заводнение трещиновато-пористого пласта будет мало отличаться от «поршневого» вытеснения. Если же размер зоны капиллярного впитывания велик и превышает принятые на месторождении расстояния между скважинами или размер залежи, то вскоре в процессе заводнения будет наблюдаться сильное обводнение скважин. В таких случаях можно говорить, что заводнение пласта оказалось неэффективным.

Конечно, в реальных пластах вытеснение нефти водой из блоков происходит не только за счет противоточной капиллярной пропитки, но и под действием градиентов давления в трещинах.

Исследования фактической разработки пластов показывают, что скорость капиллярной пропитки пород, являющаяся сама по себе невысокой, может еще существенно снижаться из-за наличия прослоев очень малой проницаемости на контакте между пропластками или из-за ухудшения проницаемости на поверхности пористых блоков в трещиновато-пористых пластах. В этом случае, естественно, размер зоны капиллярной пропитки может существенно превышать размеры залежи, так что вскоре после начала заводнения вся площадь залежи будет обводнена, что, в конечном счете, приведет к добыче вместе с нефтью больших количеств воды.

Для ускорения капиллярной пропитки блоков и литологических неоднородностей может быть применен упруго-капиллярный циклический способ добычи нефти. Практическое осуществление этого способа заключается в периодическом изменении давления или расхода жидкости на границах пласта, приводящем к периодическому изменению этих параметров на контакте высокопроницаемых и низко проницаемых объектов пласта (прослоев, линз, блоков и т. д.). Во время цикла повышения давления нефть, находящаяся в пористых блоках, линзах или прослоях, сжимается и в них входит вода. При цикле же понижения давления содержимое пласта (нефть и вода) расширяется, но вода удерживается капиллярными силами в тех неоднородностях, в которые она проникла, а нефть выходит из них.

В механизме упруго-капиллярного циклического способа добычи нефти есть два эффекта, от которых зависит результативность этого способа. Один из эффектов заключается в ускорении внедрения воды в не охваченные водой неоднородности пласта за счет увеличения в среднем перепада давления между ними. Второй эффект состоит в капиллярном удержании воды в неоднородностях.

Согласно экспериментальным данным, весь процесс противоточной капиллярной пропитки происходит в 50 раз более медленно, чем процесс обмена жидкостью между блоками и трещинами за счет циклического воздействия при условии полного удержания в блоках проникшей в них воды.

Однако, недостаточно только «внедрить» воду в неоднородности – важно, чтобы в части цикла, когда давление снижается, вода могла удержаться в неоднородностях ка­пиллярными силами и из пород выходила нефть.

Экспериментальными исследованиями удержания воды в неоднородностях при циклическом воздействии было показано, что время, необходимое для внедрения воды в неоднородность и удержании там примерно равно времени, затрачиваемому на противоточную или прямоточную капиллярную пропитку данной неоднородности при хорошей связи данной неоднородности с остальным пластом. Циклическое воздействие позволяет ускорить «подачу» воды в неоднородность и извлечение из нее нефти, если данная неоднородность отделена от остального пласта слоем плохой проницаемости.