3.8. Методы повышения нефтеотдачи и газоотдачи пластов

Применение искусственных методов воздействия на плас­ты (законтурное и внутриконтурное заводнение, закачка в пласт воздуха или газа) позволяет восполнять пластовую энер­гию, расходуемую в процессе разработки нефтяных залежей, значительно сокращать сроки разработки залежей за счет более интенсивных темпов отбора нефти и в какой-то мере повышать степень использования геологических запасов не­фти, содержащихся в недрах. Но следует учитывать, что ко­нечная нефтеотдача пластов при любых известных методах воздействия на них даже в лабораторных условиях редко превышает 70 — 80 %. В недрах всегда остается значительное количество нефти, которая удерживается в порах пласта ка­пиллярными силами или находится в «целиках» — в зонах пласта, не затронутых воздействием движущих сил. Чем больше вязкость пластовой нефти и меньше поровые каналы, тем сильнее проявляются удерживающие нефть капиллярные силы и больше в недрах остается нефти.

В современных условиях при проектировании процесса разработки нефтяных месторождений коэффициент конеч­ной нефтеотдачи пластов даже в условиях применения мето­дов поддержания пластовых давлений в большинстве случаев принимают в пределах 50 — 60 %. Поэтому в последнее время значительно усилены работы по нахождению путей повыше­ния конечной нефтеотдачи пластов.

Известно несколько методов вытеснения нефти из плас­тов, обеспечивающих повышение их суммарной нефтеотдачи.

1. Закачка в пласт воды, обработанной ПАВ. Поверхнос­тно-активные вещества (ПАВ) применяются во многих отрас­лях промышленности как моющие и пенообразующие сред­ства, снижающие поверхностное натяжение на жидкой или твердой поверхности раздела фаз вследствие положительной адсорбции этих веществ на поверхности раздела.

Концентрация ПАВ в поверхностном слое в десятки тысяч раз превышает концентрацию его в объеме раствора. Благо­даря этому процессами, происходящими в поверхностных слоях, можно управлять при ничтожно малых концентрациях ПАВ в растворе. Так, концентрация некоторых ПАВ в воде при за­воднении пластов не превышает 0,05 %.

При закачке в пласт воды с добавкой ПАВ в нефтяном коллекторе изменяются поверхностно-молекулярные свойства полиминеральной среды — резко снижается поверхностное натяжение на границе нефти с водой или же на границе нефти с породой. Значительное снижение поверхностного натяжения на границах раздела фаз — одна из причин более полного вытеснения нефти из пористой среды растворами ПАВ, кото­рые способствуют дроблению глобул нефти, охваченных водой, снижают необходимый перепад давления для фильтрации жид­костей в пористой среде и улучшают моющие свойства воды.

2. Вытеснение нефти оторочкой загущенной воды. Вытес­нение нефти из неоднородного коллектора может быть эф­фективным, если применить воду повышенной вязкости. При этом создаются условия для более равномерного продвиже­ния водонефтяного контакта и повышение конечной водоот­дачи пласта. Для загущения воды применяют различные во­дорастворимые полимеры, из которых наиболее хорошие ре­зультаты получили после использования гидролизованного полиакриламида (ПАА). Этот полимер сравнительно хорошо растворяется в воде и при небольших концентрациях его в воде образуются вязкие растворы.

При практическом осуществлении процесса вытеснения нефти наиболее рационально закачивать на первой стадии небольшое количество загущенной воды для создания в пла­сте оторочки. Далее следует закачивать обычную воду, кото­рая проталкивает оторочку в глубь пласта.

В качестве рабочего агента повышенной вязкости можно использовать пены, приготовленные на аэрированной воде с добавкой 0,2 — 1,0 % пенообразующих веществ. Вязкость пены в 5 — 10 раз больше вязкости воды. Оторочка из пены протал­кивается в глубь пласта водой.

3. Закачка в пласт углекислоты. Для увеличения нефтеот­дачи в пласт нагнетается углекислый газ в сжиженном виде и проталкивается далее карбонизированной водой. Также эффективно вытеснение нефти непосредственно водными ра­створами углекислоты. Повышение нефтеотдачи при вытес­нении нефти углекислотой объясняется рядом причин. Про­исходит взаимное растворение углекислоты в нефти и угле­водородов в жидком СО₂, что сопровождается уменьшением вязкости нефти, возрастанием ее объема, снижением повер­хностного натяжения на границе с водой.

4. Нагнетание в пласт теплоносителя. В качестве теплоно­сителя для нагнетания в пласт обычно используют горячую воду и водяной пар.

Интенсификация добычи нефти и увеличение нефтеотда­чи пластов при нагнетании теплоносителей достигается за счет снижения вязкости нефти и теплового расширения пла­стовой нефти и скелета пласта.

Для более рационального использования тепла русскими учеными на основе теоретических и лабораторных исследо­ваний предложена следующая схема процесса нагнетания в пласт теплоносителя. Вначале в пласт в течение определенно­го времени нагнетают горячий агент. После образования в пласте нагретой зоны значительных размеров прекращают нагнетать горячий агент и начинают нагнетать холодный. При поступлении в нагретую зону холодный агент нагревает­ся (т. е. превращается в теплоноситель) и во время дальней­шего движения прогревает более удаленные участки пласта. Пористая среда (порода-коллектор) действует как теплооб­менник с большой поверхностью теплообмена. По мере осты­вания первоначально нагретого участка пласта некоторая часть тепла постепенно возвращается обратно в пласт. Таким обра­зом, тепло, аккумулированное в пласте (а также частично в окружающих его породах), реализуется для нагревания рабо­чего агента непосредственно в пластовых условиях.

5. Внутрипластовое горение. При этом методе после зажи­гания тем или иным способом нефти у забоя зажигательной (нагнетательной) скважины в пласте создается движущийся очаг горения за счет постоянного нагнетания с поверхности воздуха или смеси воздуха с природным газом. Образующи­еся впереди фронта горения пары нефти, а также нагретая нефть с пониженной вязкостью движутся к эксплуатацион­ным скважинам и извлекаются через них на поверхность.

6. Вытеснение нефти из пласта растворителями. Частич­ное или полное устранение отрицательного влияния на неф­теотдачу молекулярно-поверхностных сил может быть достиг­нуто путем создания в пласте условий, при которых вытесня­емая фаза (нефть) полностью смешивалась бы с вытесняю­щей фазой (растворитель, газ) без образования границы раз­дела между ними. Это возможно лишь при условии, когда вытесняемая и вытесняющая фазы взаимно растворимы и образуют однофазную систему. В качестве вытесняющей фазы могут быть использованы пропан, бутан, пропан-бутановая смесь, газ высокого давления. При нагнетании в пласт при определенном давлении какого-либо из этих компонентов происходит их смешивание с нефтью и полное взаимное растворение в нефти, исчезают границы раздела между вы­тесняющей и вытесняемой средами, ослабляется прилипание нефти к стенкам пор.

Повышение газоотдачи газовых пластов достигается за счет режимных мероприятий и прежде всего своевременной изоляцией прорвавшихся вод по отдельным пропласткам. Кроме того, повышение газоотдачи может быть достигнуто путем доведения пластового давления до минимально воз­можного — отбор газа из скважин под вакуумом.

Повышение конденсатоотдачи в газоконденсатных место­рождениях может быть достигнуто путем поддержания пла­стового давления, т. е. закачкой сухого газа в разрабатыва­емый пласт.