3. Методы повышения нефтеотдачи пластов и интенсификации притока

В процессе разработки нефтяных месторождений происходит не только общее уменьшение остаточных запасов нефти, но и непрерывное изменение их распределения в объеме порового пространства залежи. Это связано с недостаточной эффективностью существующих систем заводнения не­фтяных пластов в условиях неоднородных коллекторов. При этом доля легко-извлекаемых запасов нефти непрерывно уменьшается, а трудноизвлекае-мых – увеличивается. Под трудноизвлекаемыми понимаются извлекаемые запасы нефти слабодренируемых участков, как по разрезу, так и по площади залежи, являющихся таковыми вследствие геологического строения, либо образованные в процессе разработки. Кроме этого, к трудноизвлекаемым приурочена высокая доля запасов нефти в низкопроницаемых коллекто­рах, нефтегазовых залежах с обширными подгазовыми зонами и залежах с водонефтяными зонами.

Различают два типа остаточной нефти. Первый тип представляет собой не вовлеченную в процесс фильтрации нефть, сосредоточенную в недрени-руемых зонах, не охваченных воздействием вытесняющих агентов. Другой тип остаточной нефти представляет собой нефть, оставшуюся в частично промытых объемах пласта. Для этого типа нефти большую роль играют взаимодействия в системе «порода – нефть – вытесняющий агент», в част­ности, характер смачиваемости поверхности породы. В связи с тем что большинство месторождений находится на поздних стадиях разработки, характеризующихся значительной выработкой запасов высокопродуктивных залежей и высокой обводненностью, для достижения проектных уровней до­бычи нефти проводится большой объем работ по повышению нефтеотдачи и увеличению производительности скважин.

3.1. Методы повышения нефтеотдачи пластов

По виду воздействия геолого-технические мероприятия разделены на 14 групп методов повышения нефтеотдачи пласта, входящих в три класса.

I класс – работы КРС, ПРС и ЦДНГ:

18. – технические мероприятия при ПРС и ЦДНГ,

19. – работы при КРС,

20. – работы при освоении,

21. – переводы и приобщения;

II класс – ОПЗ (обработка призабойной зоны):

22. – кислотные методы,

23. – изоляционные методы,

24. – перфорационные методы,

25. – комбинированные методы,

26. – депрессионные методы,

10 – газовые методы;

III класс – МУН (методы увеличения нефтеотдачи):

27. – физические методы,

28. – химические методы,

29. – гидродинамические методы,

30. – тепловые методы. Кислотные методы (5)

К кислотным методам относятся технологии на основе кислот с добав­ками ПАВ, гидрофобизаторов.

Солянокислотная обработка (СКО) основана на способности соляной кислоты проникать вглубь пласта, растворяя карбонатные породы. В резуль­тате на достаточно большое расстояние от ствола скважин простирается сеть расширенных каналов, что значительно увеличивает фильтрационные свойства пласта и приводит к повышению продуктивности скважин.

Глинокислотная обработка (ГКО) наиболее эффективна на коллекторах, сложенных из песчаников с глинистым цементом, и представляет собой смесь плавиковой и соляной кислот. При взаимодействии ГКО с песчани­ком или песчано-глинистой породой растворяются глинистые фракции и частично кварцевый песок. Глина утрачивает пластичность и способность к разбуханию, а ее взвесь в воде теряет свойство коллоидного раствора.

Изоляционные методы (6)

На завершающих стадиях разработки большое значение имеет ограниче­ние притоков пластовой и закачиваемой воды. Для этой цели применяются раз­личные методы ремонтно-изоляционных работ, в результате которых не только уменьшается обводненность продукции, но и повышается охват пласта процес­сом выработки запасов. Наиболее часто применяется изоляция обводненных пропластков или ликвидация заколонной циркуляции. В том случае, когда происходит прорыв воды по отдельным высокопроницаемым пропласткам, практически не отделенных глинистыми перемычками от необводненных ин­тервалов, используется метод селективной (избирательной) изоляции.

Перфорационные методы (7)

Перфорационные методы – это создание в обсадной колонне отверстий для сообщения между скважиной и пластом для извлечения пластового флюи­да, а также для закачки в пласт воды, газа и др. агентов. В настоящее время широко применяется кумулятивная перфорация, однако существенным ее недостатком является ударное воздействие на обсадную колонну и связанные с этим негативные последствия – нарушение целостности цементного кольца ниже и выше интервала перфорации, что приводит к заколонным перетокам, если поблизости находятся водонефтяные слои. При использовании кумуля­тивной перфорации, особенно в терригенных песчаниках, в приствольной части пласта образуется стекло и происходит уплотнение прилегающей горной по­роды, что жестко кольматирует призабойную зону. При щелевой перфорации скважин двухсторонним щелевым перфоратором с двумя режущими дисками вскрывают колонну методом пластической деформации металла. Перфоратор с твердыми режущими дисками совершает возвратно-поступательные дви­жения. Диски создают механическую нагрузку на обсадную трубу, вызывая усталость металла. При постепенном увеличении давления через некоторое время металлическая стенка трубы деформируется с образованием щелей

по линиям механической нагрузки. Давление вскрытия колонны создается гидравлической системой с помощью рабочей жидкости. Одновременно в об­садной колонне образуются две диаметрально расположенные щели. Щелевая перфорация скважин является невзрывной технологией вскрытия обсадных колонн и отвечает современным требованиям эксплуатации скважин.

Комбинированные методы (8)

Для комплексного воздействия по интенсификации притока с целью восстановления и улучшения фильтрационной характеристики призабойной зоны, снижения вязкости флюидов, увеличения трещиноватости пород, а также удаления парафина и смол применяют комбинированные методы, т.е. в сочетании друг с другом или последовательно проводимые техноло­гии ОПЗ. Выбор технологии воздействия на призабойную зону скважины определяется пластовыми условиями и геологическим строением.

Депрессионные методы (9)

К депрессионным методам воздействий относятся технологии интенсифи­кации добычи нефти методом регулируемых депрессионных воздействий, пред­назначенных для повышения производительности низкодебитного и реанимации простаивающего фонда скважин с применением комплекса оборудования. Сущ­ность способа заключается в создании по вскрытому разрезу скважины полного диапазона депрессионных воздействий в режиме «набор – сброс».

Газовые методы (10)

К технологиям газовых методов относятся:

31. Воздействие газом высокого давления (углеводородным газом, азо­том, дымовыми газами);

32. Водогазовое воздействие;

33. Воздействие двуокисью углерода;

4. Метод смешивающегося вытеснения на фронте вытеснения. Газовые методы вытеснения нефти – наиболее эффективные методы

повышения нефтеотдачи, особенно для низкопроницаемых коллекторов или разработке глубокозалегающих нефтяных месторождений с высокими давлением и температурой. Для реализации смешивающегося вытеснения потенциальным агентом может служить азот или топливные (дымовые) газы, основной составной частью которых является азот. Эффективности процес­са вытеснения нефти азотом может способствовать возможность создания в залежах высоких давлений нагнетания. Дымовые газы для повышения нефтеотдачи получают, как правило, в результате сжигания природного газа. Широкомасштабное внедрение газовых методов сдерживается из-за отсутствия отечественного оборудования для реализации данного метода.

Физические методы (11)

Физические методы предназначены для инициирования фильтрации флюидов в низкопроницаемых зонах путем разупрочнения кольматирующего материала, глинистых включений и очистки поровых каналов коллектора, а так­же устранения блокирующего влияния остаточных фаз газа, нефти и воды.

К физическим методам относятся:

– вторичное вскрытие;

– акустическое воздействие;

– низкочастотное воздействие;

– гидровоздействие;

– вибровоздействие.

Одним из эффективных методов физического воздействия на низкопро­ницаемые пласты является гидравлический разрыв пласта (ГРП). Метод ГРП отличается от других физических методов тем, что действие его приводит к коренному изменению фильтрационных зон пласта на большом расстоянии от ствола скважины, а не только в призабойной зоне пласта, в результате чего значительно увеличивается дренируемая зона и повышается произ­водительность скважины. По видам и технологиям гидравлический разрыв пласта распределяется следующим образом.

Вид ГРП:

– стандартный;

– объемный;

– многообъемный;

– многоэтапный;

– кислотный.

Технологии ГРП:

– стандартный;

– экраноустанавливающий;

– с технологической остановкой;

– в горизонтальных скважинах (боковых стволах);

– с циклической закачкой проппанта;

– в боковых стволах;

– струйный;

– селективный;

– пенный;

– TSO (Tip Screen Out);

– метод концевого экранирования.

Химические методы (12)

В основе всех химических методов увеличения нефтеотдачи пластов лежит заводнение, т.е. вода – основной компонент, к которому добавляются химические реагенты. В настоящее время применяется более 30 техно­логий химического воздействия, входящих в три группы:

34. методы, направленные на увеличение коэффициента вытеснения нефти из пористой среды путем улучшения нефтеотмывающих свойств закачиваемой воды;

35. методы, направленные на повышение охвата залежи воздействием воды;

36. методы комплексного воздействия на залежь, позволяющие одно­временно увеличить как коэффициент вытеснения нефти, так и охват пласта воздействием.

В технологиях первой группы применяются химические реагенты, улуч­шающие нефтеотмывающие свойства воды: ПАВ, щелочи и растворители. Процесс вытеснения основан на снижении межфазного натяжения на гра­ницах раздела фаз.

Технологии второй группы связаны с ограничением движения воды. При этом применяются методы, позволяющие отключить обводненный

пласт или пропласток из разработки либо снизить проницаемость обвод­ненных зон пласта для воды. Резкому обводнению подвергаются пласты, имеющие лучшие коллекторские характеристики, поэтому из разработки исключаются, в первую очередь, наиболее проницаемые пропластки и пласты, по которым вода прорывается в добывающую скважину. Основ­ными технологиями для повышения фильтрационного сопротивления об­водненных зон коллектора являются полимерные системы с дисперсными наполнителями, или сшивателями. Широко применяются эмульсионные составы, а также осадко- или гелеобразующие композиции.

К технологиям комплексного воздействия относятся совместные за­качки первой и второй групп или комбинированные технологии.

Гидродинамические методы (13)

К ним относятся:

– нестационарное заводнение;

– форсированный отбор жидкости;

– вовлечение в разработку недренируемых запасов;

– барьерное и очаговое заводнение.

К первой группе относятся методы, которые осуществляются через из­менение режимов эксплуатации скважин и, как следствие, через изменение режимов работы пласта. Эти методы объединяются общим понятием «не­стационарное заводнение» и включают в себя:

– циклическое заводнение;

– изменение направления фильтрационных потоков.

Они сравнительно просты в реализации, не требуют больших экономи­ческих затрат и получили широкое развитие.

Методы основаны на периодическом изменении режима работы залежи путем прекращения и возобновления закачки воды и отбора, за счет чего более полно используются капиллярные и гидродинамические силы. Это способствует внедрению воды в зоны пласта, ранее не охваченные воздействием.

Форсированный отбор жидкости применяется на поздней стадии раз­работки, когда обводненность достигает более 75%. При этом нефтеот­дача возрастает вследствие увеличения градиента давления и скорости фильтрации. При этом методе вовлекаются в разработку участки пласта, не охваченные заводнением, а также отрыв пленочной нефти с поверхности породы. Форсированный отбор – наиболее освоенный метод повышения нефтеотдачи. Приступать к нему следует постепенно, увеличивая дебит от­дельных скважин на 30–50%, а затем – в 2–4 раза. Предельное значение увеличения отбора регламентируется возможностями используемого спо­соба эксплуатации скважин. Для осуществления форсированного отбора необходимы насосы высокой подачи или использование газлифта.

Эксплуатация газонефтяных месторождений осложняется возможными прорывами газа к забоям добывающих скважин, что значительно усложняет, вследствие высокого газового фактора, их эксплуатацию. Суть барьерного заводнения состоит в том, что нагнетательные скважины располагают в зоне газонефтяного контакта. Закачку воды и отборы газа и нефти регулируют таким образом, чтобы исключить взаимные перетоки: нефти – в газовую часть залежи, а газа – в нефтяную часть.

Очаговое заводнение – это дополнение к уже осуществленной системе законтурного заводнения или внутриконтурного. При этом группы нагнета­тельных скважин размещаются на участках пласта, отстающих по интенсив­ности использования запасов нефти.

Тепловые методы (14)

При вязкости нефти более 50 мПа·с приоритетными методами повыше­ния нефтеотдачи пластов являются тепловые. При вводе тепла в продуктивный пласт происходит термическое расширение нефти, ослабляются структурно-механические свойства и снижается вязкость. При прогреве призабойной зоны АСПО расплавляются и выносятся потоком нефти на поверхность.

Среди тепловых методов воздействия на нефтяные пласты выделяют следующие направления:

– вытеснение нефти паром;

– закачка горячей воды;

– внутрипластовое горение.