ВЫТЕСНЕНИЕ НЕФТИ ИЗ ПЛАСТОВ-КОЛЛЕКТОРОВ РАЗЛИЧНЫМИ
АГЕНТАМИ
Вытеснение нефти водой
Вытеснение нефти водой в однородном пласте происходит за счет вертикальных и горизонтальных движений ВНК. Поэтому для характеристики перемещений ВНК употребляют два термина:
• Подъем ВНК
• Перемещение контуров нефтеносности
Нефть и вытесняющий ее агент движутся в пористой среде совместно, но полного вытеснения нефти заменяющими ее агентами никогда не происходит, так как размеры пор неоднородны и вытесняющая жидкость или газ с меньшей вязкостью, чем нефть в процессе замещения неизбежно опережает нефть. Механизм вытеснения нефти водой из однородного коллектора при закачке в нагнетательные скважины пресной воды можно представить следующим образом: При начальной насыщенности нефти в пласте и остаточная вода находится в ненарушенном состоянии и удельное электрическое сопротивление коллектора ρп будет высоким в эксплуатационной скважине. При подходе фронта закачиваемой воды к эксплуатационной скважине за счет солевого обмена происходит увеличение содержания ионов Cl- до значительной минерализации пластовой воды, то есть закачиваемая пресная вода осолоняется. Содержание ионов Cl- может возрастать до его содержания в пластовых водах или становится больше, так как при своем движении фронт захватывает все большую часть погребенной пластовой воды. Образуется вал осолоненной воды. Удельное электрическое сопротивление пласта в результате этого снижается, содержание воды в продукции скважины составляет первые проценты. На этапе интенсивной промывки скважины содержание Cl- в воде начинает снижаться по экспоненциальному закону, в соответствии с этим снижается и проводимость (или возрастает удельное электрическое сопротивление). На этапе конечной выработки содержание нефти в пласте достигает величины, близкой к остаточной нефтенасыщенности. Минерализация воды в пласте, включая и остаточную воду, становится равной минерализации закачиваемой воды, следовательно, удельное электрическое сопротивление коллектора на конечных этапах возрастает. На поздних стадиях разработки давление в пласте может снижаться до давления насыщения нефти газом (то давление, при котором растворенный в нефти газ выделяется из нее). Газ выделяется, и фильтрация нефти по пласту происходит в присутствии газа. Свободный газ в пористой среде способствует более полному вытеснению нефти. Для повышения эффективности заводнения в закачиваемую воду добавляют поверхностно-активные вещества (ПАВ). В воду добавляют и другие добавки: кислотные, отходы химической промышленности. Это позволяет повысить коэффициент нефтеотдачи на 10-15 %. Несмотря на широкое применение методов заводнения, закачка воды в пласт мало эффективна или не применима для месторождений со сложными геологическими условиями или при содержании в пласте высоковязкой нефти. В неоднородных, часто чередующихся пластах эффективность заводнения резко падает, а при вязкости нефти более 20-30 сантипуаз этот метод не дает положительных результатов, и трудно осуществим.
Вытеснение нефти закачиваемыми газами Помимо заводнения пластовое давление можно поддерживать путем закачки в пласт углеводородных газов. Можно закачивать эти газы под высоким давлением; или закачивать газ, обогащенный более тяжелыми углеводородными газами; или закачивать газ высокого давления с предварительным нагнетанием в пласт сжиженного газа. При нагнетании в пласт «сухого» газа происходит следующее: закачиваемый газ, попадая в пласт, насыщается углеводородами этаном (C2H4) и гексаном (C6H14). В результате фронт газа все больше и больше обогащается промежуточными компонентами нефти, и взаиморастворимость газа и нефти увеличивается. Течение такого флюида приближается к течению однофазного флюида, который движется по поровому пространству быстрее. Чтобы создавать при закачке сухого газа зону полной взаимной растворимости нефти и газа надо поддерживать давление 21 Мпа и более. Более простым способом смешивания нефти и газа является закачка жирного или обогащенного газа. При нагнетании такого газа C2H4 и C6H14 конденсируются в пласте, благодаря чему нефть этими элементами обогащается, и нефть и газ взаимно растворяются. К недостаткам указанных методов следует отнести то, что в условиях неоднородных коллекторов увеличение нефтеотдачи происходит лишь по отдельным пропласткам, обладающим большей проницаемостью.
Тепловые методы воздействия
Существует способ повышения нефтеотдачи пластов методом внутрипластового горения. Этот метод заключается в создании в нефтяном пласте высокотемпературной зоны с tпл~200єС и более, которая при нагнетании окислителя (воздуха) перемещается по пласту от нагнетательной к эксплуатационной скважине. После удаления фронта горения от нагнетательной скважины между нею и эксплуатационными скважинами образуется несколько характерных зон. Между забоем нагнетательной скважины и фронтом горения расположена выжженная зона пласта. Сам фронт горения представляет собой узкую зону с размерами несколько десятков см. Температура в этой зоне достигает 350-600єС. За данной зоной следует зона испарения остаточной воды и относительно легких фракций нефти. За зоной испарения идет зона конденсации. Здесь вода и легкие газы находятся в состоянии кипения, температура достигает 180-250єС. Вода здесь накапливается из-за испарения остаточной воды и в результате сгорания углеводородов. Перед зоной конденсации образуется вал легких углеводородов и воды, конденсирующейся из паров легких фракций нефти и воды. Таким образом вытеснение нефти из пласта осуществляется газообразующими продуктами, находящимися под давлением, превышающим пластовое. Внутрипластовое горение, как и закачка в продуктивный пласт углеводородных газов у нас не производится в широком масштабе. Перемещение воды в пласт в зависимости от его строения, взаимного расположения скважин, темпов отбора и закачки жидкости может происходить очень многообразно. При законтурном заводнении в пологозалегающих пластах платформенных месторождений чаще всего происходит опережение движения внутри контура нефтеносности. В результате этого граница между нефтью и водой увеличивается по площади. Водонефтяная зона пласта расширяется. Это приводит к длительному обводнению большого числа скважин, что осложняют процесс эксплуатации. Во многих случаях вода перемещается по всей мощности пласта, вскрытого нагнетательной скважиной. Обычно такая форма перемещения наблюдается вблизи нагнетательных скважин, когда вода закачивается в больших объемах. Такой характер движения воды обнаруживается в эксплуатационных скважинах по очень быстрому их обводнению. Вдали от нагнетательных скважин, в зависимости от литологического строения продуктивного пласта фронт закачиваемой воды может принимать любую произвольную форму. Известны случаи, когда фронт воды, передвигающейся по всей мощности пласта вытесняет нефть в первоначально водоносные части залежи, расположенные между внешним и внутренним контурами нефтеносности. Нередко при перемещении контуров нефтеносности происходит значительное искривление начальной, обычно приблизительно горизонтальной поверхности ВНК. При эксплуатации многопластовой залежи единой сеткой скважин с общим фильтром для обеспечения максимальной нефтеотдачи пласта наилучшим является одинаковый темп отбора нефти и равномерное продвижение контуров вытесняемой нефти по всем пластам. Добиться этого можно при поддержании одинакового давления на линии нагнетания, если все пласты представлены однородными коллекторами, но, как правило, вследствие неоднородности пластов, отбор нефти по пластам производится неравномерно. В этом случае наиболее благоприятным является опережающее заводнение пластов снизу вверх. Это возможно, когда коллекторские свойства улучшаются сверху вниз. При эксплуатации многопластовой залежи могут происходить перетоки жидкости из одного пласта в другой – происходит гидродинамическая связь. На наличие такой связи могут указывать: общая отметка ВНК, отсутствие в нижележащем пласте газовой шапки и т.д.