Глава 2. Разведка и разработка нефтяных и газовых месторождений 85

Следует отметить, что методами заводнения искусственно создает­ся жестководонапорный режим работы залежи.

Рис. 2.3.2. Схема законтурного заводнения: 1 — нагнетательные скважины; 2 — эксплуатационные скважины; 3 — внешний контур нефтеносности; 4 — направление действия давления

Рис. 2.3.3. Схемы внутрикошпурного заводнения: 1 — нагнетательные скважины; 2 — эксплуатационные скважины; 3 — внешний контур нефтеносности; 4 — направление действия давления

Для поддержания пластового давления применяют также метод за­качки газа в газовую шапку нефтяного пласта (рис. 2.3.4). В этих це-лях используют нефтяной газ, отделенный от уже добытой нефти. Благодаря закачке газа увеличивается давление на нефтяную часть залежи, и дебиты нефтяных скважин растут.

86

Часть I. Основы нефтегазового дела

В качестве нагнетательных в этом случае используют отработавшие нефтяные скважины, вскрывшие верхнюю часть продуктивного пла­ста, или бурят специальные скважины. Нагнетание газа в пласт произ­водят при давлениях выше пластового на 10...20%.

Как видно, при закачке газа в газовую шапку искусственно созда­ется газонапорный режим работы залежи. В настоящее время этот метод применяют редко в связи с дороговизной процесса и дефицит­ностью самого газа.

Р ис. 2.3.4. Схема расположения скважин при закачке газа в пласт: 1 — нагнетательные скважины; 2 — эксплуатационные скважины; 3 — внешний контур нефтеносности; 4 — направление действия давления; 5 — контур газоносности

В процессе разработки нефтяных и газовых месторождений широко применяются методы повышения проницаемости пласта и призабой-ной зоны. По мере разработки залежи приток нефти и газа в скважину постепенно уменьшается. Причина этого заключается в «засорении» призабойной зоны — заполнении пор твердыми и разбухшими частицами породы, тяжелыми смолистыми остатками нефти, солями, выпадающими из пластовой воды, отложениями парафина, гидратами (в газовых пластах) и т. д. Для увеличения проницаемости пласта и призабойной зоны применяют механические, химические и физические методы.

К механическим методам относятся гидравлический разрыв пла­ста (ГРП), гидропескоструйная перфорация (ГПП) и торпедирование скважин.

Гидроразрыв пласта (рис. 2.3.5) производится путем закачки в него под давлением до 60 МПа нефти, пресной или минерализованной воды, нефтепродуктов (мазута, керосина, дизельного топлива) и других жид­костей. В результате этого в породах образуются новые или расширя-

Глава 2. Разведка и разработка нефтяных и газовых месторождений 87

ю тся уже существующие трещины. Чтобы предотвратить их последую­щее закрытие, в жидкость добавляют песок, стеклянные и пластмассо­вые шарики, скорлупу грецкого ореха.

Р ис. 2.3.5. Применение гидроразрыва пласта и кислотной обработки скважин: а — пласт перед воздействием; б — пласт после гидроразрыва; в — пласт (призабойная зона) после кислотной обработки; 1 — обсадная труба; 2 — ствол скважины; 3 — насосно-компрессорные трубы; 4 — трещины в породе, образовавшиеся после гидроразмыва; 5 — порода, проницаемость которой увеличена в результате кислотной обработки

Применение гидроразрыва дает наибольший эффект при низкой проницаемости пласта и призабойной зоны, и позволяет увеличить дебит нефтяных скважин в 2...3 раза.

Гидропескоструйная перфорация — это процесс создания отвер­стий в стенках эксплуатационной колонны, цементном камне и гор­ной породе для сообщения продуктивного пласта со стволом скважи­ны за счет энергии песчано-жидкостной струи, истекающей из наса­док специального устройства (перфоратора). Рабочая жидкость с содержанием песка 50...200 г/л закачивается в скважину с расходом 3...4 л/с. На выходе же из насадок перфоратора ее скорость составляет 200...260 м/с, а перепад давления — 18...22 МПа. При данных условиях

88 Часть I. Основы нефтегазового дела

с корость перфорации колонны и породы составляет в среднем от 0,6 до 0,9 мм/с.

Торпедированием называется воздействие на призабойную зону пла­ста взрывом. Для этого в скважине напротив продуктивного пласта по­мещают соответствующий заряд взрывчатого вещества (тротила, гексо-гена, нитроглицерина, динамита) и подрывают его. При взрыве торпеды образуется мощная ударная волна, которая проходит через скважинную жидкость, достигает стенок эксплуатационной колонны, наносит силь­ный удар и вызывает растрескивание отложений (солей, парафина и др.). В дальнейшем пульсация газового пузыря, образовавшегося из продук­тов взрыва, обеспечивает вынос разрушенного осадка из каналов.

К химическим методам воздействия на призабойную зону отно­сятся обработки кислотами, ПАВ, химреагентами и органическими растворителями.

Кислотные обработки осуществляются соляной, плавиковой, ук­сусной, серной и угольной кислотами. Соляной кислотой НС1 8...15% концентрации растворяют карбонатные породы (известняки, доломи­ты), слагающие продуктивные пласты, а также привнесенные в пласт загрязняющие частицы.

Плавиковая кислота HF в смеси с соляной предназначается для воз­действия на песчаники, а также для удаления глинистого раствора, попавшего в поры пласта во время бурения или глушения скважины.

Уксусная кислота СН₃СООН добавляется в соляную кислоту для замедления скорости растворения карбонатной породы. Благодаря этому активный раствор соляной кислоты глубже проникает в поры породы. Кроме того, уксусная кислота также растворяет карбонатную породу и предотвращает выпадение в осадок гидрата окиси железа Fe(OH)₃.

При закачке в скважину концентрированной серной кислоты H₂SO₄ положительный эффект достигается двумя путями. Во-первых, за счет теплоты, выделяющейся в процессе ее смешения с водой, сни­жается вязкость нефти и соответственно увеличивается дебит сква­жины. Во-вторых, при смешении серной кислоты с нефтью образу­ются ПАВ, также улучшающие приток нефти из пласта в скважину.

Концентрированная серная кислота предназначается для воздей­ствия на продуктивные пласты, образованные песчаниками. Дело в том, что при ее взаимодействии с карбонатными породами образу­ется нерастворимый в воде сульфат кальция CaSO₄, ухудшающий про­ницаемость призабойной зоны. Концентрированная серная кислота (98%) не разрушает металла. Коррозия начинается только при ее раз­бавлении водой.