5.4. Повышение эффективности извлечения углеводородов из недр

В мировой практике проблема полноты извлечения нефти из недр и повышения продуктивности скважин ставится как одна из первоочередных задач повышения рентабельности разработки и рационального использования природных ресурсов нефтяных месторождений, особенно с низкими фильтрационно-емкостными свойствами коллекторов. Снижение доли безвозвратных потерь в залежах приобретает весьма актуальное значение на истощенных, находящихся длительное время в эксплуатации месторождениях. Поиск и реализация новых методов повышения нефтеотдачи пластов является одним из важнейших направлений в нефтедобывающей отрасли.

Для обозначения всего комплекса технологий, используемых для увеличения нефтеотдачи из пластов сверх той, которая соответствует отбору нефти только в режиме истощения, в последние годы применяют единый термин – метод повышения нефтеотдачи (EOR – enhanced oil recovery). Лучшим методом можно признать тот, который обеспечивает наиболее полное использование всех природных и искусственно вводимых энергетических ресурсов в пласт, включая физико-химические возможности технологических процессов, материальные и людские затраты. Вследствие сложности процессов в пласте, отражающих как физико-химические, техногенные и гидродинамические факторы, так и напряженно-деформированное состояние коллектора, получили распространение комплексные методы воздействия на пласт, базирующиеся на различных технологиях. Практикой установлено, что общий эффект воздействия, благодаря синергетическим эффектам, оказывается значительно выше суммы эффектов отдельно взятых технологий, что позволяет снижать общий уровень затрат на производство работ.

Физическая сущность технологий повышения нефтеотдачи пластов базируется на основе следующих принципиальных направлений воздействия:

 восполнение природной пластовой энергии, снижение вязкости флюидов и гидродинамических сопротивлений их течения;

 управление и регулирование направления фильтрационных потоков.

Анализ уравнения Дюпюи (5.6) показывает, что повышение или поддержание пластового давления р_пл (восполнение пластовой энергии), снижение динамической вязкости жидкости  и фильтрационных сопротивлений (повышение проницаемости k) является необходимым условием для интенсификации разработки нефтяных месторождений.

Забойное давление р_з также является функцией управления притока жидкости, но оно оказывает влияние в основном на реакции призабойной зоны.

Как правило, коэффициент продуктивности скважины, гидропроводимость и проницаемость, определяемые по данным исследований при установившихся режимах, меньше значений, полученных по результатам исследований при неустановившихся режимах притока, вследствие того, что в призабойной зоне возникают дополнительные потери давления при прохождении флюида в скважину (скин-эффект). Скин-эффект выражается как фактор, который может быть положительным, когда проницаемость призабойной зоны ниже проницаемости пласта, и отрицательным для условий с повышенной проницаемостью ПЗП после проведения методов стимуляции притока.

Положительный скин-фактор может быть вызван повреждением естественной проницаемости залежи буровым раствором или цементом, выпадением парафина или асфальтосмолистых веществ, ограниченной перфорацией, когда флюидные потоки сходятся в перфорированных интервалах (эффект Вентури), а также турбулентностью потока.

Количественно влияние скин-фактора определяется введением в уравнение (5.8) постоянной величины S:

(5.21)

Изменение проницаемости в ПЗП оказывает влияние на приток при исследованиях методом восстановления давления только на начальных участках нелинейной зависимости р = f(lnt) при значениях времени меньше 1 ч. Поэтому, решая уравнение (5.21) относительно S при значении р, достигнутом по истечении 1 ч притока, получим выражение для определения скин-эффекта

(5.23)

Продуктивную характеристику скважин можно улучшить созданием дополнительных или увеличением существующих каналов перфорации микротрещин и макротрещин, удалением органических и неорганических кольматантов естественных пустот и пор. По виду и способу воздействия на ПЗП выделяют следующие основные методы повышения продуктивности скважин:

 химические – различные виды кислотной обработки преимущественно в карбонатных коллекторах;

 физические – воздействие физическими полями упругих колебаний, различного вида тепловые обработки, применение растворителей и поверхостно-активных веществ, термогазохимическое воздействие;

 механические – гидравлический разрыв пласта, гидропескоструйная перфорация, виброобработка.

Выбор метода определяется геолого-физической характеристикой пласта и причинами снижения продуктивности скважин.