Контрольні запитання

1. Що вивчає «Нафтогазова механіка»?

2. Хто започаткував «Нафтогазову механіку» як науку?

3. Як називається рух рідин та газів по поровому та тріщинному простору?

4. Назвіть вчених, що внесли значний вклад у розвиток даної науки.

5. У які роки почали використовувати заводнення продуктивних пластів?

6. З якими дисциплінами пов’язана «Нафтогазова механіка»?

7. Назвіть основні причини низької точності лабораторних аналізів відібраних зразків для вивчення колекторських властивостей гірських порід.

8. Що необхідно знати для ефективної розробки покладів вуглеводнів?

2 Стан розвитку нафтогазової галузі та проблеми нафтогазовидобутку

У сучасному світі нафта, газ та продукти, які з них одержують, мають досить широкий вжиток. Їх використання має значний вплив на науково-технічний прогрес нашого століття тому, що вони є основними енергоносіями. Практично немає такої галузі економіки, де б не використовувались нафта, газ та продукти їх переробки. Вони - «кров» сучасної економіки. Щорічний світовий видобуток, який ведеться майже у 80 країнах, досяг гігантських масштабів і становить понад 3 млрд.т нафти та приблизно 2 трлн.м³ газу.

На сьогоднішній день в Україні гостро стоїть проблема енергоносіїв, таких як нафта і газ, оскільки в Україні в останні роки видобувається біля 4 млн.т нафти та 17-18 млрд.м³ природного газу. Малий видобуток зумовлений виснаженням старих родовищ, невеликим введенням в розробку нових родовищ та значною тривалістю їх освоєння. Для нормального функціонування економіки країни необхідно 48-55 млн.т нафтопродуктів та 65-70 млрд.м³ газу, тобто необхідно значно більше, ніж видобувається.

На даний час в Україні розвідано дуже багато нафтових і газових родовищ на суші, а також проводиться інтенсивний пошук і розвідка родовищ на морі і акваторіях морів, де за прогнозами вчених лежить перспектива розвитку нафтогазової промисловості. Крім того, великі надії покладаються на великі глибини, де можливе знаходження нафти і газу. Гостро стоїть проблема збільшення ступеня вилучення нафти з пластів на старих родовищах, але це питання є дуже складним для вирішення.

Поглянемо на цю проблему ширше. Відомо, що переважна більшість нафти у світі видобувається за допомогою нагнітання в продуктивні пласти води. Разом з тим, більшість дослідників процесу витіснення нафти водою звертають увагу на нерівномірність розподілу залишкової нафти в пласті. Остання перебуває в пластах у вигляді крапель, плівок, а також мікро- та макроціликів нафти. Навіть в умовах максимальної оптимізації заводнення половина запасів нафти залишається в пласті.

Актуальність проблеми видобутку хоча б частини залишкової нафти вимагає створення нових методів та технічних засобів для підвищення нафтовіддачі пластів та інтенсифікації розробки нафтових родовищ. Оскільки можливості зміни дії на пласти досить обмежені, то збільшення нафтовилучення закономірно пов`язується з фізичною та хімічною дією на пластову систему.

Фізична дія базується на покращенні процесу витіснення нафти за рахунок зниження її в’язкості (нагнітання розчинників, теплоносіїв та ін.). Хімічна дія на пластову систему базується на зміні взаємодії фаз , які витісняють і які витісняються, з породою (зміна змочуваності), а також між собою (зміна міжфазного натягу). Фізичні та хімічні методи дії на пласта носять переважно комплексний характер.

У міру зростання розуміння механізму та особливостей процесу заводнення нафтових родовищ почали наполегливо шукати способи підвищення його ефективності. Але для того, щоб здійснювати науково обґрунтовану цілеспрямовану роботу в цьому напрямку, необхідно знати або хоча б мати достатню уяву про величину та стан залишкових запасів з одного боку та про комплекс сил та процесів, що відбуваються в надрах, з іншого.

За даними експертних оцінок залишкова нафта розподіляється таким чином:

1. У слабопроникних прошарках та на ділянках, які обійшла вода – 27 %.

2. У застійних зонах однорідних пластів – 17 %.

3. У лінзах, в які не потрапили свердловини – 16 %.

4. У вигляді плівок – 31 %.

5. Біля місцевих непроникних екранів – 9 %.

Більша частина залишкової нафти (60-65 %) не охоплена процесом заводнення або не дренується через високу макронеоднорідність пластів, що розробляються. Підвищити повноту виробку пласта за рахунок цієї нафти можна шляхом вдосконалення існуючих систем і технологій розробки.

Друга частина залишкової нафти (35-40 %) залишається в обводнених колекторах через їх макронеоднорідність, нестійку фільтрацію, дію різних фізичних та фізико-хімічних факторів і може підлягати повторній консолідації. Залишкова нафта в природних умовах у обводнених зонах пласта може перебувати одночасно в різних станах. Характер її розподілу залежить від структури порового простору та фізико-хімічних властивостей фаз, що стикаються.

На склад залишкової нафти впливає початкова диференціація її властивостей, яка, в свою чергу, визначається такими геологічними та геохімічними факторами, як: глибина залягання продуктивних пластів, фаціально-літологічні властивості пластів, умови залягання, гідрогеологічні умови.

Значний вплив на зміну властивостей пластової нафти може створювати вода, що нагнітається. Тому властивості залишкової нафти можуть значно відрізнятись від властивостей нафти, що була видобута. Разом з тим, дане твердження вимагає подальшого вивчення.

Всі відомі методи збільшення нафтовилучення передбачають пересування та мобілізацію залишкової нафти в обводнених зонах пласта. Мобілізації залишкової нафти можна добитись збільшенням співвідношення гідродинамічних сил (в’язкості та швидкості нагнітання) і капілярних сил (міжфазного натягу і пористості). Необхідно мати на увазі, що тут діють гравітаційні та пружні сили.

Слід відзначити, що всі процеси в пластах самі по собі відбуваються дуже повільно. Активізувати процес мобілізації та консолідації залишкової нафти і є основним завданням різних методів підвищення нафтовилучення.

Оскільки залишкова нафта в пластах перебуває у різноманітному стані, то значно відрізняються і властивості цієї нафти, змінюються колекторські властивості пластів, насиченість пластових рідин газом і, безперечно, не може бути єдиного універсального методу підвищення ступеня вилучення нафти.

Розвиток методів вилучення нафти з надр, як і будь-якого технологічного процесу, відбувається в двох напрямках: горизонтальному та вертикальному.

Рух технологічного процесу горизонтально відбувається шляхом його вдосконалення, що підвищує ефективність або покращує економічні показники, але не змінює його основи, механізму процесу. Наприклад, протягом більш як 50-ти років відбувається розвиток та вдосконалення штучного заводнення: покращується розміщення нагнітальних та видобувних свердловин, як і технологія і техніка нагнітання води, умов експлуатації свердловин, розвиваються способи контролю та регулювання видобутку нафти і т.п. Коли ж усі вдосконалення вичерпують себе, то виникає необхідність переходу на нову, якісно вищу технологію.

Науково-технічний прогрес визначається рухом технології у вертикальному напрямі, тобто переходом на якісно нову ступінь, ефективнішу, яка відрізняється від попередньої механізмом процесу.

Так, методи дії на нафту за допомогою міцелярних розчинів, двоокису вуглецю, внутрішньопластового горіння, пари характеризуються значно складнішими та якісно ефективнішими процесами, ніж заводнення. А от такі методи, як дія розчинами поверхнево-активних речовин низької концентрації, полімерів, водогазових сумішей є покращеними модифікаціями заводнення, оскільки вони тільки покращують витісні властивості води, хоча і супроводжуються досить складними процесами адсорбції, деструкції молекул, зміною фазових проникностей і т.п.

Слід підкреслити, що розвиток технології вилучення нафти у вертикальному напрямі повинен пройти такі обов’язкові фази:

1. Фундаментальні дослідження.

2. Прикладні дослідження.

3. Розробка технології.