Лекция № 7 Методы повышения коэффициентов нефтеотдачи
Неполное вытеснение нефти водой из пластов обуславливается микро- и макронеоднородностью пластов, смачиваемостью пористой среды, межфазным натяжением, вязкостью нефти и условиями извлечения.
Гидродинамические МУНП подразделяются:
а) циклическое заводнение. Этот метод основан на периодическом изменении режима работы залежи путем прекращения и закачки воды и отбора, за счет чего более полно используются капиллярные и гидродинамические силы.
б) изменение направлений фильтрационных потоков. Этот метод предполагает одновременное ограничение отбора в одних скважинах и увеличение в других. Это же принцип применяется для нагнетательных скважин.
в) форсированный отбор. Применяется на последней стадии разработки, когда обводненность достигает более 80%, применяется в технически-исправных скважинах с устойчивыми коллекторами, при этом нефтеотдача.
г) создание высоких давлений нагнетания. При повышении давления нагнетания увеличивается толщина интервалов пласта принимающих воду, т.к. трещины пласта раскрываются, увеличивается их проницаемость. Применение данного метода требует наличия мощных насосов на КНС и высоконапорных водоводов.
При применении этих методов не изменяется система расстановки добывающих и нагнетательных скважин и не используются дополнительные источники энергии, вводимые в пласт с поверхности для вытеснения остаточной нефти. Данные методы функционируют внутри осуществляемой системы разработки.
Физико-химические МУНП
Наиболее изучены и испытаны физико-химические методы разработки нефтяных месторождений с вытеснением нефти из пластов углеводородными растворителями, включая обогащенный углеводородный и природный газ при высоком давлении, а также двуокисью углерода. Для вытеснения нефти используют газ, содержащий 65% метана 35% этан-пропановых фракций, а также обогащенный газ(35% метана и 65% этан-пропановых фракций). Коэффициент конечной нефтеотдачи при вытеснении нефти составляет 60%-70% и более. Результаты работ по использованию вытеснения нефти из пластов обогащенным газом при высоком давлении указывают на возможность достижения конечной нефтеотдачи 70% и выше. Необходимое условие достижения высокой нефтеотдачи – обеспечение условий в пласте, близких к смешиваемости нефти и газа. Для этого нефть должна быть маловязкой, содержать незначительное количество смол и асфальтенов. Физико-геологические условия пласта должны быть такими, чтобы для вытеснения нефти можно было использовать природный или обогащенный газ при высоком пластовом давлении, не ниже 20 МПа. Важное обстоятельство – наличие вблизи месторождения, в пласты которого предполагается нагнетать газ. В качестве ресурсов природного или обогащенного газа могут служить близлежащие газоконденсатные месторождения, а также нефтяные залежи, содержащие жирный нефтяной газ.
а) заводнение с углекислотой. Метод основан на том, что диоксид углерода растворяясь в нефти увеличивает ее объем и уменьшает вязкость, растворяясь в воде повышает ее вязкость. Опыт разработки нефтяных месторождений с использованием двуокиси углерода для вытеснения нефти показывает, что в этом случае при благоприятных условиях нефтеотдача пластов по сравнению с нефтеотдачей при обычном заводнении увеличивается на 10-15%. Наибольший эффект получают, если применяют оторочки СО2в жидком, закритическом и в газообразном состоянии. Оторочки продвигаются по пласту под воздействием закачиваемой в него воды. Процесс вытеснения нефти СО2 следует применять при разработке месторождений легких нефтей с незначительным содержанием тяжелых углеводородных компонентов, смол и асфальтенов, которые могут осаждаться в пористой среде при контакте нефти с двуокисью водорода выделении из нее легких фракций. Одна из основных проблем, возникшая при использовании растворителей и газа при высоком давлении является недопущение преждевременный прорыв газа в добывающие скважины и возрастание в несколько раз газовых факторов скважин. Сильные прорывы газа способствуют снижению коэффициента охвата пластов воздействием, вследствие чего в определенных условиях с возрастанием коэффициента вытеснения конечная нефтеотдача по сравнению с нефтеотдачей при заводнении может снизиться. В целях преодоления трудностей, связанных с указанной проблемой, следует нагнетать обычный или обогащенный газ при высоких давлениях в повышенные части структур, а если возможно, в их купола. В этом случае гравитационное разделение нефти газа будет несколько препятствовать прорывам последнего в добывающие скважины и снижению коэффициента охвата пласта процессом. Проблема развития методов разработки нефтяных месторождений с использованием закачки в пласты углеводородных растворителей, обогащенного газа обычного при высоком давлении носит также технико-экономический характер. Она заключается в том, что при использовании указанных методов в пласт необходимо закачивать значительное количество ценных углеводородов, далеко не полностью извлекаемых из него во время вымывания углеводородной оторочки нагнетаемыми в пласт водой или газом. В начале развития методов предполагалось, что оторочки будут составлять всего 0,05-0,10 порового объема пластов. Однако в дальнейшем, главным образом в связи с учетом повышенной литологической неоднородности и трещиноватости пластов, сформировалось мнение о том, что размер оторочек растворителя в пластах со сравнительно пологим залеганием должен составлять 0,2-0,25 порового объема пласта.
3 – пленочная нефть; 4 – вода
Если иметь в виду крупномасштабное применение процессов вытеснения нефти из пластов углеводородными растворителями, потребуется закачка в пласты и оставление в них на долгие годы (может быть навсегда) огромных количеств ценных углеводородов. Сорбция может приводить также к разрушению оторочек смесей физико-химических активных веществ.
б) сернокислотное заводнение. В основе применения концентрированной кислоты, для повышения нефтеотдачи пласта, лежит комплексное воздействие этого реагента, как на минералы, так и на содержащиеся в нем нефть погребенную воду.
в) Заводнение мицеллярными растворами. Мицеллярный раствор – это тонкодисперсная коллоидная система, состоящая из нефти, воды, водонефтяного ПАВ, стабилизированная спиртом. Мицеллярное заводнение обеспечивает снижение межфазного натяжения в пласте практически до нуля. Технология состоит в закачке последовательно порций растворов химических реагентов.
г) щелочное заводнение. Увеличение нефтеотдачи пласта при этом методе обеспечивается в результате снижения поверхностного натяжения на границах нефть-вытесняющая жидкость и нефть-порода, т.е. при добавлении к воде ПАВ улучшаются нефтевытесняющие свойства воды за счет снижения поверхностного натяжения, увеличивается фазовая проницаемость породы для нефти. Данный метод не рекомендуется применять при высокой вязкости нефти.
д) вытеснение нефти из пластов полимерами. Рекомендуется применять при проницаемости свыше 0,1мкм3Тпл= 900С. Сущность заключается в выравнивании подвижности нефти и вытесняющего агента для увеличения охвата пласта воздействием. Это можно достичь повышением вязкости вытесняющего агента при добавлении полимеров. Нельзя применять полимерное заводнение в пластах, содержащих глинистый материал, т.к. происходит взаимная коагуляция двух различных коллоидных систем.
Однако, несмотря на многие отрицательные явления, физико-химические методы повышения нефтеотдачи необходимо продолжать изучать, находить новые эффективные способы их применения для увеличения нефтеотдачи. Эффективность физико-химических методов подтверждена фактическими результатами реальных месторождений. Дальнейшие исследования в области физико-химических методов повышения нефтеотдачи и тщательный анализ опытно-промышленных работ помогут более точно определить эффективность этих методов.