Новые методы увеличения нефтеотдачи пластов | |
Автор: student | Категория: Технические науки | Просмотров: 2671 | Комментирии: 0 | 24-02-2014 21:19 |
Новые методы увеличения нефтеотдачи пластов
При всех достоинствах освоенного промышленностью метода заводнения нефтяных залежей как метода извлечения нефти, он тем не менее уже не обеспечивает необходимую конечную степень извлечения нефти из пластов, особенно в условиях неоднородных пластов и повышенной вязкости нефти, когда достигается низкий охват пластов заводнением. По мере роста понимания механизма и особенностей процесса заводнения нефтяных залежей стали настойчиво искать способы повышения его эффективности.
В 50-х годах повышение эффективности заводнения осуществлялось в основном изменением схемы размещения нагнетательных скважин (законтурное, осевое, блоковое, очаговое, площадное). Много внимания уделялось оптимизации давления нагнетания воды, выбору объектов разработки, повышению эффективности заводнения за счет размещения добывающих скважин и др.
В начале 60-х годов начали усиленно изучать способы улучшения вытесняющей способности воды за счет добавки различных активных агентов. В качестве таких агентов стали изучать и применять углеводородный газ, полимеры, поверхностно-активные вещества, щелочи, кислоты и др. Цель заключается в том, чтобы повысить охват пластов заводнением и устранить или уменьшить отрицательное влияние сил, удерживающих нефть в заводненных зонах пластов.
К низкопотенциальным методам относятся циклическое воздействие на пласты, изменение направления потоков жидкости, применение водорастворимых поверхностно-активных веществ, кислот, щелочей и полимеров, увеличивающих нефтеотдачу на 2-8 % по сравнению с обычным заводнением. К наиболее высокопотенциальным относятся методы вытеснения высоковязкой нефти паром, внутрипластовым горением и маловязкой нефти мицелляр-ными растворами, увеличивающие нефтеотдачу на 15-20%. Эффективность вытеснения нефти углекислым и углеводородным газами совместно с заводнением занимает промежуточное положение (5-15%) (рис. 1, 2, 3).
Рис.1 Классификация методов увеличения нефтеотдачи пластов
Рис.2
Рис.3
По своему назначению и способу воздействия известные методы увеличения нефтеотдачи пластов можно классифицировать следующим образом (табл. 1).
Таблица 1
Классификация методов увеличения нефтеотдачи пластов
Назначение |
Способ воздействия |
Рабочий агент |
Воздействие на нефть, оставшуюся в пласте в макромасштабе - повышение охвата вытеснением |
Повышение вязкости вытесняющего агента Понижение вязкости нефти Увеличение (расширение) объема нефти Увеличение дренируемой (работающей) толщины пласта |
Полимеры Мицеллярные растворы Пар Воздух + вода (горение) Углекислый газ То же Пар Воздух -f- вода (горение) ПАВ Полимеры Водогазовые смеси Щелочи Вода (циклическое заводнение) |
Воздействие на нефть, оставшуюся в пласте в микромасштабе - вытеснение рассеянной остаточной нефти |
Достижение смешиваемости нефти и вытесняющего агента Снижение межфазного на- тяжения Повышение смачиваемости пласта водой Повышение фазовой проницаемости для нефти и снижение для воды |
Углекислый газ Газ высокого давления Мицеллярные растворы Щелочи Водорастворимые ПАВ Щелочи Водорастворимые ПАВ Водогазовые смеси |
Классификация и назначение методов повышения нефтеотдачи пластов
Распределение остаточной нефтенасыщенности пластов требует, чтобы методы увеличения нефтеотдачи эффективно воздействовали на рассеянную нефть в заводненных или загазованных зонах пластов, на оставшиеся с высокой нефтенасыщенностью (но ниже начальной) слабопроницаемые слои и пропластки в монолитных заводненных пластах, а также обособленные линзы в разрезе и зоны (участки) в плане, совсем не охваченные дренированием системой скважин. Представляется совершенно бесспорным, что при столь широком многообразии состояния остаточной нефтенасыщенности, а также при большом различии свойств нефти, воды и газа и проницаемости нефтенасыщенных зон пластов не может быть одного универсального метода увеличения нефтеотдачи пластов, устраняющего все причины остаточной нефтенасыщенности. Кратко причины образования остаточной нефти и пути ее извлечения представлены ниже.
Причины образования остаточной нефти и пути её извлечения
Причины образования |
Пути извлечения |
Расчлененность, прерывистость пластов составляет 0,1 - 0,8 объема залежи |
Повышение охвата дренированием за счет системы размещения скважин, выбора объектов, вскрытия пластов, оптимизации давления нагнетания. |
Неоднородность пластов по проницаемости от 0,01 до 3 - 4 мкм2 |
Выравнивание проводимости пластов за счет уменьшения фазовой проницаемости для воды, увеличения вязкости и др. |
Вязкость нефти больше вязкости воды и изменяется от 1 - 5 до 50 - 1000 мПа·с |
Снижение вязкости нефти, увеличение вязкости воды; объемное расширение нефти |
Межфазные, молекулярные силы на контакте нефти с водой и породой составляют 18 - 30 мН/м |
Устранение межфазного натяжения на контакте нефть - вода; гидрофилизация пористой среды |
Микронеоднородность составляет 1·10-4 -1см; удельная поверхность пористой среды - (0,05-3)104 см2/см3 или (0,02—1,5 м2/г) |
Ослабление молекулярных и проявление гравитационных сил |
Известные методы увеличения нефтеотдачи пластов в основном характеризуются направленным, кумулятивным действием, каждый из которых воздействует на одну-две причины, вызывающие остаточную нефтенасыщенность. По типу рабочих агентов классификацию известных методов увеличения нефтеотдачи пластов можно представить в виде схемы на рис. 1. В основе всех известных методов увеличения нефтеотдачи пластов лежит заводнение, т. е. вода - основной компонент всех рабочих агентов, к которому добавляются химические продукты, газ, воздух, теплоносители и растворители. А по целевому назначению их классификацию можно представить в виде схемы на рис. 2.
В рамках обычного заводнения нефтяных залежей, без добавок к воде активных агентов, повысить охват заводнением и нефтеотдачу пластов можно применением технологии и системы заводнения, наилучшим образом соответствующих особенностям геологического строения пластов (циклическое воздействие на слоистые, изменение направления потоков на зонально-неоднородные пласты, самостоятельные скважины на обособленные линзы, пропластки и др.).
Добавление к воде активных агентов (ПАВ, полимеров, щелочей, двуокиси углерода, углеводородного газа, мицеллярных растворов) осуществляется для повышения охвата пластов заводнением и вытеснения остаточной нефти из заводненных зон.
Все эти методы характеризуются различной потенциальной возможностью увеличения нефтеотдачи пластов (от 1,5-2 до 25-35% от балансовых запасов) и разными критическими факторами их применения (табл. 2).
Таблица 2
Потенциальные возможности и критические факторы методов
увеличения нефтеотдачи пластов
Рабочий агент |
Увеличение нефтеотдачи, % |
Критический фактор применения рабочего агента |
Вода + газ |
5-10 |
Гравитационное разделение. Снижение продуктивности |
Полимеры |
5-8 |
Соленость воды и пласта. Снижение продуктивности |
Щелочи |
2-8 |
Активность нефти |
Мицеллярные растворы |
8-20 |
Сложность технологии. Соленость воды и пласта. Снижение продуктивности |
Двуокись углерода |
8-15 |
Снижение охвата. Регенерация, коррозия |
Пар |
15-35 |
Потери теплоты. Малая глубина. Вынос песка. Технические проблемы |
Воздух + вода (горение) |
15-30 |
Осложнения при инициировании. Охват горением. Технические проблемы. Охрана окружающей среды |
Остаточную нефть из заводненных частей пластов могут эффективно вытеснять только мицеллярные растворы и углекислый газ, которые обеспечивают смешиваемость нефти с вытесняющим агентом, т. е. устраняют действие капиллярных сил, удерживающих эту нефть. Повышать охват заводнением неоднородно-слоистых и зонально-неоднородных пластов способны полимерные растворы, углекислый газ, водогазовые смеси, циклическое воздействие, изменение направления потоков жидкости, щелочи, уменьшающие подвижность воды и неоднородность потоков. С помощью пара и внутрипластового горения за счет снижения вязкости нефти одновременно увеличивается и вытеснение нефти, и охват пластов по сравнению с обычным заводнением только в случае высоковязких нефтей. Водорастворимые ПАВ и серная кислота обеспечивают повышение нефтеотдачи пластов в основном за счет увеличения работающей толщины пластов в скважинах, так как мало снижают межфазное натяжение.
Нефть, оставшуюся в обособленных линзах и пропластках, можно извлекать только с помощью специально пробуренных на них скважин или переведенных с других горизонтов. Исходя из потенциальных возможностей и назначения методов, можно отметить, что для наших нефтяных месторождений с маловязкими нефтями, разрабатываемых с использованием заводнения, к наиболее перспективным методам относятся применение:
1) двуокиси углерода; 2) водогазовых смесей; 3) мицеллярных растворов,
а для месторождений с высоковязкими нефтями:
1) пара; 2) внутрипластового горения.
Остальные методы будут использоваться в основном для интенсификации добычи нефти и регулирования процесса разработки с целью достижения проектных показателей, так как их потенциальные возможности ниже возможных погрешностей при расчетах эффективности заводнения.