6.5 Тепловые методы увеличения нефтеотдачи пластов

Для повышения нефтеотдачи при определённых условиях целесообразно увеличивать температуру пласта, т. е. воздействовать на динамическую вязкость, плотность нефти и ее межфазное взаимодействие. Для этого применяют нагнетание в пласт нагретой воды. Вода обладает– наилучшими теплофизическими свойствами, то есть способна переносить гораздо большее количество тепла, приходящегося на единицу массы, чем любая другая жидкость в любом агрегатном состоянии (жидком или газообразном). Характеристикой влажного пара является так называемая «сухость» пара – массовая доля насыщенного пара во влажном. Однако следует отметить, что за исключением особых случаев для нагнетания в пласт нецелесообразно использовать перегретый пар [Ж. Бурже ].

Впервые опыты по тепловому воздействию на пласт в СССР были начаты в 30-е годы прошлого века А.Б. Шейманом и К.К. Дуброваем. В последующем те­пловые методы прошли этапы теоретических, лабораторных и промысло­вых исследований.

В результате следующие технологии были определены технологии:

1. закачивание в пласт горячей воды;

2. нагнетание в пласт пара;

3. создание внутрипластовых очагов горения (ВДОГ).

При нагнетании в пласт горячей воды происходит понижение вязко­сти нефти, расширение нефти и горных пород, улучшение смачиваемости пород водой, изменение характера проявления молекулярно-поверхностных сил.

По расчетам, при нагнетании горячей воды (t = 170 °С) прирост нефтеотдачи может составить 16-17 % при высокой начальной вязкости нефти (250-300 мПа·С) и продолжительности процесса не менее 8-10 лет. При вязкостях в 150 и 33 мПа·С приросты в КНО соответственно состав­ляют 8-11 и 4-5 %.

Закачка горячей воды ведется длительное время в пласты месторож­дений Мангышлака, нефти которых содержат около 28 % парафина. Закачивание пара ведется также на месторождениях о. Сахалина (г.Оха, Катанг-ли) и Республики Коми.

При нагнетании в пласт пара схематично можно выделить 4 зоны (рисунок 6.1).

Рисунок 6.1 - Схема распределения тем­пературы в пласте при нагнетании пара. Зоны: 1 - перегретого пара; 2 - насыщенного пара; 3 - горячего конденсата; 4 - остывшего конденсата

При проведении ВДОГ (внутрипластового движущегося очага горения) горная порода вместе с насыщающей ее нефтью может рассматриваться объекте горючим с высокой степенью зольности (95-85 %). Это го­рючее поджигается, и его горение поддерживается нагнетанием в порис­тую среду окислительных агентов (воздуха, смеси кислорода с газом). Нефть поджигается через скважину при помощи горелок различной конструкции (электрических, огневых) или химическим способом.

Нагретая порода прогревает движущийся через нее окислитель до температуры выше воспламенения «кокса» и нефти. При нагнетании окислителя расширяется зона (очаг горения), температура которого под­держивается высокой за счет сгорания части нефтепродуктов, граница которой продвигает­ся вглубь пласта. Продукты горения, продвигаясь по пласту, эф­фективно вытесняют нефть. Процесс протекает как автотермический, т.е. продолжается непрерывно за счет непрерывного образования продуктов горения (типа кокса). Схема процесса приведена на рисунке 6.2

EMBED Word.Picture.8

Рисунок 6.2 - Схема процесса внут­рипластового горения (по А.Б Шейману, Г.Е. Малофееву, А.И. Сергееву).

Графики: а - температуры; б - нефтенасыщенности; в - водонасыщенности

Зоны: 1 - пластовой температуры; 2' - с увеличенным содержанием нефти;

2 - предварительного нагрева; 3' - конденсации паров воды; 3 - испарения;

4 - термохимических реакций; 5 - зона горения; 6 - регенерации тепла;

7 - новообразования

По данным авторов, масса коксоподобного материала, расходуемого на горение, составляет 1-2 % от массы породы; по расчетным и экспери­ментальным данным КНО с легкими нефтями может достигать 80-85 %, с тяжелыми - более 70 %. Были отработаны технологии сухого и влажного горения. При сухом горении расход воздуха на 1 т добываемой нефти колеблется от 400 до 3000 м³. При сверхвлажном горении водо-воздушное отношение составляет 0,002-0,01 м³/м³, при сухом 0,0004-0,0002 м³/м³. В зоне горения расход воздуха на сгорание 1 кг топлива (кокса) составляет обычно 10-12 м³.

Промышленные испытания метод прошел на месторождениях Азер­байджана, Краснодарского Края (месторождение Павлова Гора), в Запад­ной Сибири (Русское месторождение).

Пароциклический метод используется наравне с методом непрерывного вытеснения нефти, который включает три последовательные фазы, создающие цикл:

• фаза нагнетания;

• фаза ожидания (скважина закрыта);

• фаза извлечения нефти (пуск скважины в работу).