16. Теплофизические методы повышения нефтеотдачи

Теплофизические методы повышения нефтеотдачи: вытеснение нефти паром и горячей водой.

Методы вытеснения нефти паром и горячей водой повышают коэффициент вытеснения нефти.

Коэффициент вытеснения нефти – отношение объема нефти вытесненной водой или другим агентом из образца породы или модели пласта до полного обводнения получаемой продукции к начальному объему нефти содержащейся в образце породы или модели пласта.

Параметр	Нагнетание горячей водой	Закачка пара
↑ коэффициента но		15÷35%
Вязкость	>5	>50
Толщина пласта, м	>3	>6
Глубина скважины	<1500	<1200
Пластовое	не ограничено
Нефтенасы	>50

Сущность тепловых методов заключается в том, что при ↑ температуры в залежи, ↓ вязкость нефти, ↑ ее подвижность и испаряются легкие фракции.

Объектами применения тепловых методов являются залежи высоковязкой смолистой нефти, вплоть до битумов. Залежи нефтей обладающие неньютоновскими свойствами, а также залежи, пластовая температура которых равна или близка температуре насыщения нефти парафином.

Лучшими теплоносителями и вытеснителями являются горячая вода и водяной пар при высоком давлении.

При подогреве воды до температуры кипения ей сообщается теплота жидкости, при кипении из воды выносятся пузырьки пара вместе с мельчайшими капельками влаги, смесь которых называют насыщенным паром с различной степенью сухости.

Степень сухости – это отношение массы сухой паровой фазы к массе смеси.

Если сухость пара Х_ПАРА=1 – сухой насыщенный пар (это мгновенное состояние).

0<Х_ПАРА<1 – влажный насыщенный пар.

Перегретым паром называют пар, который имеет температуру больше температуры кипения (t_ПАРА>t_{КИПЕНИЯ}).

Критическое состояние воды – это состояние, при котором исчезает различие между жидкостью и паром, наступает при:

критическом давлении – Р_{КРИТИЧ.}=22,115 МПа;

критической температуре – t_{КРИТИЧ.}=374,12 ºС.

Если снизить t: из воды выделяется вся растворенная в ней нефть.

Коэффициент охвата для горячей воды - выше, чем для пара.

Пар как маловязкий рабочий агент, обычно движется у кровли пласта, т.е. охват паром по толщине не превышает 0,4 (доли) или 40%.

Закачка в пласт теплоносителя может осуществляться с нагревом его на поверхности или на забое скважины.

Температура в стволе нагнетательной скважины для однофазного горячего теплоносителя обычно понижается с глубиной.

Технологические схемы нагнетания пара:

Применяются 3 варианта паротеплового воздействия на пласт:

1. циклический;

2. циркуляционный;

3. площадной.

1.циклический вариант – пар нагнетается в пласт насосно-компрессорным трубам НКТ (например: в течение 3÷6 недель), затем выдерживается (в течение 3÷6 суток), после скважина пускается в эксплуатацию, т.е. цикл можно повторять несколько раз.

Преимущества:

- высокий дебит нефти после обработки;

- меньшие потери тепла по сравнению с другими вариантами;

- меньше нагревание обсадной колонны по сравнению с другими вариантами.

Недостатки:

- периодичность (непостоянство) эксплуатации скважины;

- падение дебита при последующих циклах нагнетание-отбор;

- неполное извлечение нефти из пласта;

- трудности контроля за температурой на забое;

- ограниченность зоны прогрева;

- необходимость большого времени на операции по сборке, подъему и спуску труб;

- необходимость специальных насосов, которые работают при высокой температуре.

2.циркуляционный вариант – пар нагнетается по кольцевому пространству забою скважин оборудованных специальным (термостойким) пакером, т.е. идет в не насосно-компрессорные трубы НКТ, а в эксплуатационной колонне.

Преимущества:

- постоянная эксплуатация скважин.

Недостатки:

- большие потери тепла;

- высокая температура обсадной колонны, ее нагрев;

- необходимость термостойких пакеров;

- необходимость насосов, которые работают при высокой температуре.

3.площадной вариант – пар подается в нагнетательную скважину, а нефть добывается из эксплуатационной скважины.

Преимущества:

- высокая нефтеотдача пласта в результате прогрева большой зоны.

Недостатки:

- затраты значительного количества тепловой энергии, в результате чего вариант в некоторых случаях экономически не оправдывается.