Методы повышения нефтеотдачи и газоотдачи пластов
Рассмотренные выше методы повышения производительности скважин применяют для интенсивной разработки пласта и получения максимальных дебитов. При этом работают с эксплуатационными скважинами. Заводнение проводят под нефтеносную залежь через сеть нагнетательных скважин.
На поздней стадии добычи «сливки сняты», примерно треть или четверть запасов уже извлечена, пласт истощен и в нем осталась вязкая нефть и отдельные целики нефти, запечатанные со всех сторон водой. Еще полвека назад разработка залежи на этом и кончалась. Ныне применяют вторичные методы воздействия непосредственно в самой залежи. Все они предусматривают воздействие на пласт через сеть нагнетательных скважин, причем для достижения хорошего эффекта приходится эту сеть сгущать и бурить новые скважины. Идея всех методов повышения нефтеотдачи пластов состоит в проталкивании нефти различными способами от нагнетательных к добычным скважинам (рис. 5.10).
а б а
Рис. 5.10. Схема вторичного воздействия на нефтяные пласты:
а – нагнетательные скважины; б – эксплуатационная скважина
Закачку в пласт воды применяют в неглинистых коллекторах. Глины в присутствии воды разбухают, закупоривают поры, и толку от такого вторичного заводнения в глинистых пластах нет. Большое значение имеет температура закачиваемой воды. Она должна быть достаточно высокой, чтобы в пласте из нефти не выпали парафины.
Для получения лучших результатов в воду добавляют реагенты:
1)Поверхностно-активные вещества (ПАВ) даже в концентрациях до 0,05 % уменьшают поверхностное натяжение на границе нефть–вода и нефть –порода, т.е. они хорошо промывают пласт. ПАВ – это аналоги стиральных порошков и мыла. Представьте себе испачканные нефтью руки. Их можно вымыть холодной водой. Горячая вода отмоет руки лучше. Вода со стиральным порошком отмоет руки наилучшим образом.
2) Водорастворимые полимеры, в особенности гидролизованный полиакриламид (ПАА), и пены образуют с водой вязкие растворы (загущенную воду), которые проталкивают нефть к эксплуатационным скважинам. Концентрацию полимеров берут 0,01–0,05 %, пенообразующих веществ 0,2–1 %. В целях экономии реагентов сначала закачивают расчетный объем воды, загущенной полимерами и пеной, а затем качают просто воду. Оторочка вязкой воды при этом проталкивает нефть к добывающим скважинам.
Нагнетание в пласт газов-растворителей (рис. 5.11) способствует гомогенизации и разжижению пластовых нефтей и снижению их вязкости.
а б
Рис. 5.11. Схема действия на пласт газов-растворителей:
а – нагнетательная скважина; б – эксплуатационная скважина
Метод, в отличие от нагнетания водных растворов, можно применять в любых, в том числе и глинизированных пластах. Он дороже закачки воды, потому что требует применения смеси углеводородных газов. При разработке многопластовых месторождений, где по соседству имеются залежи газа, экономически выгодно нагнетать газ из газовых залежей в отработанные нефтяные пласты. Но как быть, если рядом нет естественных источников газов-растворителей? Существует еще один газ – углекислота, которая еще лучше разжижает нефть. Объем нефти при растворении в ней СО2 увеличивается в 1,5–1,7 раза, что вносит особенно большой вклад в извлечение нефти из мелкозернистых коллекторов с капиллярными порами. Но производство углекислоты в настоящее время все еще дорого. Когда будут разработаны дешевые способы производства СО2 автономными установками на промыслах, метод найдет повсеместное применение. Во всяком случае, в США особые надежды возлагают именно на применение углекислоты при вторичной разработке мелкопористых коллекторов.
Термические методы направлены на снижение вязкости пластовых нефтей. Это самые дорогостоящие методы воздействия на пласт, потому что они энергоемкие и требуют применения специальных громоздких установок на территории промысла. Можно нагнетать в пласт горячую воду или пар с температурой до 400 оС, когда закачка воды невозможна. Достаточно эффективен метод внутрипластового горения. При нем на забой скважины-зажигательницы нагнетают окислитель (воздух) при одновременном разогреве призабойной зоны с помощью электронагревателя, газовой горелки, зажигательных химических смесей и т.п. Вследствие этого ускоряются экзотермические реакции окисления нефти, которые в конечном итоге приводят к возникновению процесса горения. Для его поддержания с поверхности нагнетают воздух или газовоздушную смесь. Очаг горения с температурой от 230 до 700 оС перемещается от зажигательной скважины в радиальных направлениях, 6–25 % пластовой нефти сгорают, а образующиеся впереди движущегося фронта горения пары и прочие горячие флюиды разжижают и толкают к эксплуатационным скважинам нефть.
При всех методах воздействия на пласт процесс идет со скоростью от 3 до 100 см в день, при хорошей проницаемости пород намного быстрее. Следовательно, положительного эффекта приходится ждать многие месяцы.