9.1. Регулирование процесса разработки

С начала развития нефтяной промышленности до 40-х годов ХХ века залежи нефти разрабатывались на режимах истощения, при которых извлекали не более 25 % нефти от начальных запасов. Редко встречался естественный водонапорный режим. Отбор остаточных запасов производился с помощью так называемых вторичных методов добычи нефти – закачки воздуха и горячей газо-воздушной смеси, вакуум-процесса и др.

С конца 40-х годов начался качественно новый этап в развитии технологии нефтедобычи – интенсивное внедрение заводнения как на энергетически истощенных ( вторичный метод добычи нефти ), так и на вводимых в разработку ( первичный метод) месторождениях.

Внедрение методов заводнения имело достаточно длительную историю, в течение которой происходила борьба двух противоположных мнений. Из практики разработки нефтяных месторождений Апшеронского полуострова хорошо известно, что появление воды в скважине – явление нежелательное и всегда сопровождающееся уменьшением дебитов нефти, осложнениями нормальной эксплуатации скважин вследствие образования песчаной пробки, отложением в трубах различных минеральных солей, необходимости подъема на поверхность больших объемов воды и т. д. Поэтому у ряда специалистов было отрицательное отношение к нагнетанию воды в нефтяные пласты.

В США также проявляли значительную осторожность при внедрении методов заводнения для большинства нефтяных месторождений, предпочитая использовать нагнетание воды лишь в качестве вторичного метода разработки.

Особое значение приобрели исследования по научному обоснованию методов поддержания пластового давления (ППД) в связи с проектированием разработки Туймазинского нефтяного месторождения в Башкирии (Волго-Уральская нефтегазоносная провинция). Успешное осуществление в крупных промышленных масштабах законтурного заводнения на этом месторождении способствовало внедрению метода водного воздействия и в других нефтегазоносных районах страны. Вследствие доступности воды, относительной простоты закачки и высокой эффективности вытеснения нефти водой заводнение стало высокопотенциальным и основным способом воздействия на пласты при разработке нефтяных месторождений.

В настоящее время заводнение это наиболее интенсивный и экономически эффективный способ воздействия, позволяющий значительно уменьшить количество добывающих скважин, увеличить их дебит, снизить затраты на 1 т добываемой нефти. С его помощью в СССР в начале 80-х годов было добыто свыше 90 % нефти.

9.2.Показатели эффективности извлечения нефти из пластов при их заводнении

Опыт применения различных методов увеличения нефтеотдачи пластов показывает, что эффективность процессов зависит от того, насколько выбранный метод, запроектированная система размещения скважин и реализованная технология процесса учитывали реальное состояние остаточных запасов нефти, а также детерминированное распределение нефтенасыщенности и свойств нефти по всему объему залежи. Многие проекты применения методов увеличения нефтеотдачи пластов были безуспешными или с низким показателем эффективности потому, что перед их началом были неправильные представления о состоянии остаточной нефтенасыщенности, т.е. неправильные представления о том, как остаточная нефть рассредоточена в пласте и каковы ее свойства.

Для заводненных пластов эта проблема приобретает очень большое значение, в связи с тем, что нефть и вода в пластах, как несмешивающиеся жидкости по разному взаимодействуют с породой, с активными рабочими агентами и между собой в зависимости от насыщенности, компонентного состава нефти, минералогического состава воды, вещественного состава пород и структуры пористой среды. Заводнение нефтяных залежей при разработке может быть естественным,когда извлекаемая из пластов нефть замещается пластовой водой – контурной или подошвенной, подпирающей нефть, и искусственным , когда нефть из пластов вытесняют водой нагнетаемой с поверхности или других водоносных пластов через специальные скважины. Различие между этими видами заводнения нефтяных скважин могут быть очень большими, но выражаются они одними и теми же показателями:

• коэффициент дренирования залежей

• коэффициент охвата пластов заводнением

• коэффициент вытеснения нефти водой из пористой среды

Этих трех показателей достаточно для полной характеристики эффективности заводнения любого нефтеносного пласта, в целом – нефтеотдачи пласта, как произведения трех указанных коэффициентов и отдельных элементов ее при детальном изучении. При этом в каждый коэффициент вкладывается следующий физический и гидродинамический содержательный смысл.

Коэффициент дренирования залежей - определяет долю их общего нефтенасыщенного объема, в котором обеспечена фильтрация жидкостей данной системой скважин (, и выражается отношением

Коэффициент охвата пластов заводнением определяет долю объема дренируемого нефтенасыщенного пласта, охваченного (занятого) водойи выражается отношением

Коэффициент вытеснения нефти водой из пористой среды определяет степень замещения нефти водой в пористой среде и выражается отношением

где начальная насышенность пористой среды водой,

остаточная нефтенасыщенность пористой среды в зоне, занятой водой.

На показатели эффективности заводнения влияют следующие факторы:

1. на коэффициент дренирования залежей –

1. Расчлененность, прерывистость (монолитность), сбросы пластов.

2. Условия залегания нефти, газа и воды в пластах.

3. Размещение добывающих и нагнетательных скважин относительно границ выклинивания пластов.

4. Состояние призабойных зон пластов, как следствие качества вскрытия и изменения при эксплуатации.

2. на коэффициент охвата пластов заводнением –

1. Макронеоднородность пластов (слоистость, зональная изменчивость свойств).

2. Трещиноватость, кавернозность (тип коллектора).

3. Соотношение вязкостей нефти и вытесняющего рабочего агента.

3. на коэффициент вытеснения нефти водой –

1. Микронеоднородность пористой среды по размеру пор и каналов (средняя проницаемость).

2. Смачиваемость поверхности пор, степень гидрофильности и гидрофобности среды.

3. Межфазное натяжение между нефтью и вытесняющей водой.

Знание всех перечисленных факторов и степень их влияния на эффективность заводнения месторождения, очень важно на стадии прогноза заводнения, для обоснования методов повышения нефтеотдачи, систем размешения скважин и технологий извлечения остаточных запасов нефти.

Для успешного применения того или иного метода извлечения остаточных запасов следует точно знать, за счет какого показателя, в какой мере и за счет какого фактора снизилась эффективность заводнения.

Универсальных методов увеличения нефтеотдачи пластов вообще нет, и по-видимому не будет и в будущем. Поэтому методы увеличения остаточных запасов нефти из заводненных пластов должны подбираться и обосновываться (с точки зрения системы и технологии) исходя из основных факторов, снижающих показатели эффективности заводнения.

Большая часть из этих факторов относится к категории управляемых.

К числу управляемых факторов относятся:

• размещение добывающих и нагнетательных скважин относительно границ выклинивания;

• состояние призабойных зон пластов вследствии качества вскрытия и изменения при эксплуатации;

• трещиноватость пластов;

• соотношение вязкостей нефтей и вытесняющей воды;

• межфазное натяжение между нефтью и вытесняющей водой;

• смачиваемость поверхности пор (гидрофильность, гидрофобность).

К неуправляемым факторам влияющим на показатели эффективности заводнения относятся:

• расчлененность, прерывистость, сбросы пластов;

• условия залегания нефти, газа и воды в пластах;

• микронеоднородность пластов (слоистость, зональная изменчиваемость свойств);

• тип коллектора;

• микронеоднородность пористой среды по размеру пор и каналов, средняя проницаемость.