Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги / Справочное руководство по проектированию разработки и эксплуатации нефтяных месторождений. Проектирование разработки

.pdf
Скачиваний:
11
Добавлен:
12.11.2023
Размер:
17.13 Mб
Скачать
Рис. XIII. 12. Накопленные отборы нефти, воды и жидкости (АОНЭЛ, АОВЭЛ, АОЖЭЛ), объем закачанной воды (АОВЗЭЛ), нефтеотдача (ЕТАЭЛ) и добыча воды в зависимости от времени

Применением БЭСМ-6, затраты машинного времени, несмотря на сравнительно большой объем перерабатываемой информации, невелики. Так, время расчета одного типичного варианта раз­ работки элемента нефтегазовой залежи в течение 25 лет состав­ ляет около 20 мин.

Сравнение | приближенных расчетов по предлагаемой гид­ родинамической модели с[эта­ лонным решением двумерной задачи, полученным методом ко­ нечных разностей, показало до­ статочную для практических расчетов точность.

Блочное построение методи­ ки и программ дает возможность их автономного использования для решения самостоятельных задач. Так, например, первый блок (построение модели неод­ нородного пласта) можно при­ менять в сочетании с другими

гидродинамическими моделями, отличными от предлагаемой в настоящей работе. Наряду с описанным гидродинамическим блоком используют разработанный во ВНИИ блок, позволяющий рассчитывать плоские многофазные течения.

Необходимость использования подобного блока может возникнуть в ряде случаев, когда залежь или ее отдельные участки разбурены по нерегулярной сетке, из­ менчивость коллекторских свойств и исходное распределение флюидов имеет сложный характер.

Дальнейшее совершенствование расчетной модели связано с более полным учетом неоднородности и в первую очередь прерывности. Для этого, в частности, определяют гидропроводность и функции осредненных фазовых nponimaeMocfeft путем решения соответствующих обратных задач.

Имеются определенные возможности обобщения методики, в частности, изменив соответствующим образом систему уравнении гидродинамического блока, можно учесть неизотермичность, многокомпонентность фильтрационного потока.

ГЛАВА XIV.

ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ МЕТОДОВ УВЕЛИЧЕНИЯ НЕФТЕОТДАЧИ ПЛАСТОВ ПРИ ЗАВОДНЕНИИ

§ 1. ХАРАКТЕРИСТИКА МЕТОДОВ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ЗАВОДНЕНИЯ НЕФТЯНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ

Широкое внедрение в практику разработки нефтяных месторождений про­ цессов поддержания пластового давления привело к существенному повышению средних значений коэффициентов нефтеотдачи. Следует, однако, отметить, что возможности обычных видов заводнения уже практически исчерпаны, н поэтому применяют дополнительные средства увеличения эффективности этих видов воздействия на залежи нефти. Для увеличения нефтеотдачи в пласт нагнетают воду с повышенными давлениями, с добавками поверхностно-активных веществ (ПАВ) и щелочей, растворы полимеров, повышающих вязкость воды. Значительно лучше вытесняется нефть из пористых сред оторочками двуокиси углерода,

26Э

горячей водой и термощелочными растворами. Упомянутые методы повышения эффективности заводнения основаны на направленном воздействии химическими реагентами на регулируемые параметры процесса (скорость нагнетания воды в за­ лежь, поверхностное натяжение и смачивающие свойства воды, ее вязкость, тем­ пература и плотность) таким образом, чтобы обеспечивались наилучшие физи­ ческие и физико-химические условия вытеснения нефти из коллекторов. Большой опыт лабораторных и промысловых исследований показывает, что с повышением вязкости и температуры вытесняющего агента получают хорошие результаты. Поэтому в настоящее время интенсивно испытываются и развиваются тепловые методы повышения нефтеотдачи и процессы нагнетания в пласт вод, загущенных полимерами.

Если по вопросам влияния температуры вытесняющего агента и соотноше­ ния вязкостей воды и нефти на нефтеотдачу среди исследователей существует единство мнений, то по влиянию на результаты вытеснения других регулируемых параметров заводнения в литературе опубликовано множество противоречивых взглядов. Многозначность и противоречивость результатов исследований — след­ ствие ряда причин. Одна из них заключается в том, что многочисленные исследо­ вания по изучению механизма вытеснения нефти водой проведены в условиях отсутствия подобия процессов, протекающих в лабораторных моделях пластов

ив естественных условиях. Многолетние исследования, проводившиеся в МИНХ

иГП им. Губкина [13], показали, что по данным лабораторных опытов затруд­ нительно судить о механизме процесса вытеснения нефти водой из реальных пластов, если в модели не воспроизводится неоднородность коллекторских свойств

пород, свойства которых изменяются по законам случайных величин (случайных функций). Причем необходимо воспроизводить (при изучении механизма вытес­ нения нефти водой и физико-химических основ проявления различных химиче­ ских реагентов, добавляемых в воду) местную неоднородность физических свойств пород, наблюдающуюся в пределах нескольких единиц или в крайнем случае десятков метров протяженности коллектора. Это связано с тем, что в механизме вытеснения из пористых сред нефти водой чрезвычайно важную роль играют капиллярные процессы, происходящие в зоне контакта воды с нефтью, область действия которых, по-видимому, здесь не превышает единиц или максимум не­ скольких десятков метров.

Другая причина многозначности результатов исследований влияния регули­ руемых параметров заводнения на нефтеотдачу заключается в многофункцио­ нальном характере зависимости результатов вытеснения из пластов нефти водой. Нефтеотдача зависит по меньшей мере от восемнадцати факторов, связанных со свойствами пластовых систем и условиями вытеснения. Причем вся упомянутая совокупность факторов изменяется от залежи к залежи в широких пределах и многообразие их оказывается бесконечно большим. Поэтому при лабораторных исследованиях всегда в той или иной степени получают частные результаты, действительные лишь для данной воспроизводимой в опытах пластовой системы.

С этой точки зрения результаты всех лабораторных исследований закономер­ ностей влияния регулируемых параметров заводнения на нефтеотдачу, проведен­ ных с соблюдением требований теории подобия, по-видимому, справедливы независимо от их противоречивости, так как целесообразно предположить, что различный характер наблюдающихся зависимостей объясняется различием ком­ плекса свойств пластовых систем. Это означает, что в условиях реальных пластов возможны различные зависимости нефтеотдачи, например, от скорости вытесне­ ния нефти водой, от поверхностного натяжения воды на границе с нефтью и сма­ чивающих свойств вод. При этом возникает необходимость поисков условий, которые обусловливают проявление тех или иных закономерностей. Решение этой задачи в общем виде и, следовательно, поиски средств повышения эффектив­ ности процессов заводнения нефтяных месторождений в различных условиях можно связать с теорией капиллярных процессов, протекающих в пористых средах при вытеснении нефти водой. Круг явлений, связанных с капиллярными процессами, протекающими в пласте, весьма обширен. Это — явления десорбции и адсорбции поверхностно-активных компонентов на различных границах раз­ дела, процессы прямоточной и противоточной пропитки и связанные с ними явления перераспределения флюидов в поровом пространстве коллектора, много­

264

численные эффекты Жамена, электрокапиллярные явления и т. д. В совокупности они влияют на нефтеотдачу сложным образом. Однако даже простейший учет роли капиллярных явлений в процессах формирования нефтеотдачи позволяет построить логически стройные физико-химические основы вытеснения нефти водой из пористых сред и, следовательно, установить теоретические принципы применения различных методов повышения эффективности заводнения. Например, важнейший вопрос физико-химии вытеснения нефти водой из пористых сред — вопрос о том, какое должно быть капиллярное давление на контакте нефти и воды (высокое или низкое), чтобы нефтеотдача была наибольшей. Для трещиноватых коллекторов считается, что воды, развивающие в капиллярных каналах породы на границе с нефтью высокое капиллярное давление, способствуют некоторому повышению нефтеотдачи за счет впитывания ее в блоки. В случае же неоднород­ ных по физическим свойствам коллекторов по данным лаборатории физики пласта МИНХ и ГП процессы капиллярного впитывания служат причиной нарушения сплошности нефти в зоне водонефтяного контакта, способствуют возникновению в каналах пористой среды смесей нефти и воды с многочисленными границами разделов, затрудняющих процесс вытеснения нефти. Прочность формирующихся смесей в порах тем выше, чем ниже проницаемость пород и чем больше капилляр­ ное давление, развиваемое менисками. Поэтому воды с высокой скоростью впи­ тывания в нефтенасыщенную породу тем интенсивнее закрывают себе путь, чем меньше проницаемость участков коллектора. Такие воды как бы проявляют и повышают степень неоднородности фильтрационных свойств пород. Это озна­ чает, что наилучшими вытесняющими свойствами в условиях неоднородных пород должны обладать такие воды, натяжение смачивания (о cos 0) которых в пластовых условиях равно нулю (о — поверхностные натяжения нефтей на границе с водой, 0 — угол избирательного смачивания). При этом необходимо особо подчеркнуть, что понятия вытесняющая способность вод и моющие свой­ ства — не синонимы. Например, водные растворы полимеров вследствие повы­ шенной вязкости обладают по сравнению с чистой водой большей вытесняющей способностью при слабых моющих свойствах. Наилучший результат будет на­ блюдаться в случае совпадения моющих и нефтевытесняющих свойств вод, что должно наблюдаться при условии о = 0 и 0 = 0. Из сказанного следуют условия выбора физико-химических добавок в воду, повышающих коэффициент нефтеот­ дачи неоднородных пород. Поверхностно-активные вещества (ПАВ), добавляемые в воду, только в том случае будут повышать нефтевытесняющие свойства вод, если они снижают поверхностное натяжение воды на границе с нефтью до значений, близких к нулю. (При этом должны соблюдаться и другие требования к поверх­ ностно-активным веществам — низкая необратимая адсорбция на поверхности породы, стойкость в пластовых условиях, высокая поверхностная активность и т. д.). При отсутствии таких ПАВ возможен другой путь достижения высоких нефтевытесняющих свойств вод — использование вод с нейтральной смачивае­ мостью (0 = 90° и cos 90° = 0; о cos 90° = 0 при значениях о, отличных от нуля). Как показали измерения, такими свойствами обладают собственные пластовые воды ряда месторождений нефти Татарии и других районов страны. Это — след­ ствие, по-видимому, проявления в природе второго закона термодинамики. На­ тяжение смачивания о cos 0 имеет энергетический смысл и в пластовых систе­ мах в течение геологических периодов протекали процессы, естественное направ­ ление которых связано с уменьшением п cos 0 до нулевых значений. Поверх­ ностное натяжение многих нефтей на границе с водой составляет 20—26 мН/м и поэтому в течение геологических периодов происходили все возможные для данной пластовой системы физико-химические реакции, процессы адсорбции и массообмена между нефтью и водой, которые способствовали приближению пластовых систем к нейтральной смачиваемости. Поэтому собственные пластовые воды имеют повышенную (по сравнению с пресными и другими посторонними водами) нефтевытесняющую способность. Их целесообразно нагнетать при низ­ ких значениях остаточной водонасыщенностп коллекторов в разрезающие ряды скважин в виде вала, движущегося впереди пресных вод. Низкая нефтеотдача коллекторов объясняется не плохими вытесняющими свойствами собственных пластовых вод, а неоднородностью строения коллекторов и плохим охватом пла­

стов заводнением.

265

Большой недостаток поверхностно-активных веществ как средств, повыша­ ющих моющие и нефтевытесняющие свойства нагнетаемых в пласты вод, — вы­ сокая адсорбция их на поверхности породы и образование на фронте вытеснения вала воды, обедненного ПАВ, что в значительной степени снижает эффектив­ ность их проявления. В этом смысле более благоприятен механизм воздействия на физико-химические свойства пластовых систем щелочных растворов, посто­ янно способных генерировать поверхностно-активные вещества* на фронте вытес­ нения за счет реакций взаимодействия с кислотными составляющими нефти щелочей, пока сохраняется наличие последних в вытесняющей воде. Опыт пока­ зывает, что при контакте с некоторыми нефтями, содержащими органические кислоты в достаточном количестве, растворы щелочей способны понижать по­ верхностное натяжение на границе с нефтью до очень низких значений (до тысяч­ ныхдолей мН/м). В неоднородных пористых средах именно в этом случае должны наблюдаться высокие значения коэффициента вытеснения.

Считается также, что благоприятное воздействие на нефтеотдачу неоднород­ ных коллекторов оказывают эмульгирующие свойства щелочных растворов. Эмульсии (или водонефтяные смеси) образуются более интенсивно при прорыве щелочных растворов в высокопроницаемые пропластки, что сопровождается возрастанием в них сил сопротивления процессу фильтрации с соответствующим выравниванием фронта вытеснения.

При недостатке кислотных составляющих остаточное поверхностное натяже­ ние на границе со щелочными растворами оказывается повышенным при хорошей смачивающей способности щелочных вод. Поэтому в этих случаях нежелательно применение щелочных растворов для нагнетания в пласт (имея в виду отрицатель­ ную роль^капиллярных процессов в неоднородных пористых средах).

В последнее время развиваются основы применения термощелочного завод­ нения коллекторов, содержащих нефти высокой вязкости. По мнению некоторых исследователей, в данном случае эффект благоприятного проявления тепловых процессов усиливается за счет снижения сйл капиллярного сопротивления, если щелочной раствор обладает достаточно низким поверхностным натяжением на границе с нефтью. Другие исследователи считают, что существенную роль при этом играют процессы формирования водонефтяных эмульсий, способствующих выравниванию фронта вытеснения в неоднородной пористой среде. Недостаточно изучены многие другие проблемы применения щелочных растворов для повыше­ ния нефтеотдачи пластов. Нет ясности в вопросах взаимодействия щелочей с гор­ ными породами пластов разного типа и учета снижения концентрации щелочей в процессе их фильтрации. Недостаточно изучены причинные связи в ряде случаев наблюдающихся сложных зависимостей поверхностного натяжения различных нефтей от концентрации щелочей в воде и т. д. Мало известно о динамике изме­ нения поверхностного натяжения растворов щелочей на границе с нефтью от времени их контакта, слабо изучены механические свойства пленок, образу­ ющихся на границах нефти и водных растворов щелочей, и их влияние на процесс фильтр!ации.

Остаются недостаточно развитыми теоретические основы выбора скоростей нагнетания вод, обеспечивающих наибольшие значения нефтеотдачи. По данным лаборатории физики нефтяного пласта МИНХ и ГП влияние скоростей вытесне­ ния (градиентов давления) на нефтеотдачу, так же как и механизм вытеснения-, по-видимому, тесно связано с физико-химическими и капиллярными свойствами пластовых систем и природой проявления капиллярных сил. Как показывают лабораторные опыты, нефтеотдача неоднородных моделей пластов (отражающих случайный закон распределения их коллекторских свойств) не зависит от ско­ рости вытеснения, если интенсивность проявления капиллярных процессов впи­ тывания воды на фронте вытеснения в нефтенасыщенные участки мала или от­ сутствует в пределах интервала изменения скоростей движения водонефтяного контакта, встречающихся на практике. Такие условия возникают в коллекторах высокой проницаемости (1—2 мкм2) при смачиваемости пород водой, близкой к нейтральной. Эти результаты опытов подтверждаются промысловыми наблю­ дениями. По данным Гипровостокнефть на ряде месторождений Самарской Луки не прослеживается влияние скоростей вытеснения нефти на нефтеотдачу пластов (проницаемость пород Зольненского месторождения составляет 1,5—2 мкм5;

266

воды хлоркальциевого^типа с высокой концентрацией солей; смачивающие свой­ ства вод близки к нейтральным). Нефтеотдача неоднородных пород возрастает

сувеличением скорости вытеснения нефти, если вода в статических условиях имеет повышенные положительные значения натяжения смачивания. При этом

сувеличением скорости движения ВНК вследствие проявления гистерезиса сма­ чивания уменьшается интенсивность проявления процессов капиллярного пере­ распределения нефти п воды в пористой среде, т. е. замедляются процессы, со­

провождающиеся нарушением сплошности нефтяной фазы в зоне действия ка­ пиллярных сил, что благоприятно сказывается на величине нефтеотдачи. Такие условия возникают при заводнении залежей малополярных нефтей речными и подрусловыми водами, смачивающими породы, проявляющими щелочные свойства при пластовых температурах 20—22 °С и более.

В естественных коллекторах влияние скорости вытеснения на нефтеотдачу (кроме физико-химических характеристик пластовых систем) определяется также строением коллектора, степенью его неоднородности. Считается, что с увеличе­ нием скорости вытеснения (градиентов давления) в работу включаются про­ пластки, которые при малых депрессиях не участвовали в притоке нефти.

Несмотря на некоторые неясности в механизме проявления поверхностно­ активных веществ и щелочей в нашей стране ведутся на ряде промыслов промыш­ ленные опыты по изучению их влияния на нефтеотдачу. В основу теоретических моделей, описывающих воздействие ПАВ и щелочей на процесс вытеснения нефти, положены уравнения двухфазной фильтрации, в которых влияние химических добавок на результаты вытеснения нефти учитываются по изменениям относитель­ ных проницаемостей нефти и воды, капиллярных скачков давления на границах фаз, их абсолютных подвижностей в пористой среде, происходящих под воздей­ ствием химических реагентов. Аналогичная идея используется для построения математических моделей, описывающих процесс вытеснения нефти водой, загу­ щенной полимерами. Это связано с тем, что добавки полимеров (как и поверх­ ностно-активных веществ) способствуют увеличению относительной фазовой проницаемости среды для нефти, они снижают подвижность воды и в ряде случаев изменяют физико-химические характеристики пластовой системы. Увеличение вязкости воды способствует повышению коэффициента охвата пласта заводне­ нием. Следует, однако, особо подчеркнуть, что применяющиеся в настоящее время математические модели не полностью учитывают специфические условия фильтрации в пористых средах растворов полимеров, ряд элементов которых еще недостаточно изучен. Требуются дальнейшие исследования для изучения механизма проявления и природы фактора сопротивления 1 и его динамики в про­ цессе движения полимерных растворов в пористой среде. При практическом использовании полимеров возникает ряд трудностей в связи с их нестабильностью

впластовых условиях под влиянием температуры и солей, содержащихся в воде

всвязи с закупоркой пор пласта полимером. Считается, что «полимерное» завод­ нение по сравнению с обычными его видами способствует увеличению нефтеот­ дачи реальных коллекторов в сравнительно небольших пределах (на 4—6%).

По данным лабораторных опытов значительно большее увеличение нефте­

отдачи ожидается при вытеснении нефти двуокисью углерода. Источниками СО? могут служить естественные ее залежи, отходы химических предприятий и ды­ мовые газы заводов.

§ 2. ВЫБОР МЕТОДОВ УВЕЛИЧЕНИЯ НЕФТЕОТДАЧИ ПЛАСТОВ ПРИ ЗАВОДНЕНИИ

Критерии эффективного применения методов

Наиболее эффективное применение методов увеличения нефтеотдачи пластов обусловливается правильным выбором объекта заводнения.

Можно выделить следующие категории критериев применимости методов:

1 «Фактор сопротивления» —параметр, учнтываКэщип влияние полимера на прони­ цаемость породи на вязкость раствора; оценивается отношением подвижности воды к под­

вижности полимерного раствора.

267

ТАБЛИЦА

XIV.l

 

 

 

 

 

 

 

ГЕОЛОГО-ФИЗИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ ЭФФЕКТИВНОГО ПРИМЕНЕНИЯ

 

 

 

 

Благоприятные факторы,

 

Методы вытеснения

Пластовая нефть

 

 

Вода

 

нефти

 

 

 

 

 

 

 

 

 

вязкость,

 

 

 

насыщен­

минерализация

 

 

мПа• с

 

 

 

ность

 

 

 

 

 

 

пор, %

 

 

Растворами ПАВ

До 50

Асфальтены

и

До 30

До 150—200 мг/л

 

 

 

смолы

 

 

 

 

 

Растворами

поли­

10—100

 

-

 

До 30

Ограниченное со­

меров

 

 

 

 

 

 

держание

ионов

Мицеллярными

До 10

 

 

 

До 70

Са+, Mg+

 

 

 

 

Ограниченное со­

растворами

 

 

 

 

 

 

держание

ионов

Растворами

щело­

До 100

Органические

 

До 60

Са+, Mg+

 

 

Содержание ио­

чей

 

 

кислоты

 

 

нов Са+

до

Серной кислотой

1—30

Асфальтены

и

До 30

0,025 г/л

 

 

 

 

 

 

смолы

 

 

 

 

 

Двуокисью

в чистом виде

Ограниченное со­

До 60

Ограниченное со­

углерода

до 50

 

держание асфаль­

 

держание

ионов

 

 

 

тенов и

смол

 

 

 

 

 

в сочетании с за­

Ограниченное со­

До 60

 

 

 

воднением до 100

держание асфаль­

 

 

 

 

 

 

тенов и

смол

 

 

 

 

 

газ высокого дав­

 

 

 

До 60

 

 

 

ления до 10

 

 

 

 

 

 

Углеводо­

водогазовая

 

 

 

До 60

 

 

родным

смесь до 50

 

 

 

 

 

 

газом

 

 

 

 

 

 

 

 

Внутрипластовым

10

Ограниченное

со­

50

 

 

горением

 

50

держание серы

 

30

 

 

Паром

 

Легкие

компо­

 

 

 

 

 

ненты

 

 

 

 

 

268

МЕТОДОВ УВЕЛИЧЕНИЯ НЕФТЕОТДАЧИ ПЛАСТОВ

характеризующие успешность процесса

Коллектор

Условия залегания

неоднородность

проницае­

тип и физико­

давление, МПа

мость,

химические свой­

 

мкм2

ства

 

Неоднород­

0,01 и

Глинистость,

ный, отсут­

более

не более

 

ствие трещин

Более

5—10 %

 

Неоднород­

Глинистость,

 

ный, отсут­

0,1

не более

 

ствие трещин

Более

5—10 %

 

Однородный

Ограниченное

 

 

0,1

содержание

 

Неоднород­

Более

карбонатов

 

Глинистость,

 

ный, отсут­

0,1

более

 

ствие трещин

Менее

5—10 %

 

Умеренно не­

Терригенный

 

однородный

0,5

с содержанием

 

 

 

карбонатов

 

 

 

1—2 %

 

Однородный

0,005

 

Выше давле­

 

и более

 

ния насы­

 

 

 

щения

Неоднород­

Более

Выше давле­

ный, отсут­

0,05

 

ния насы­

ствие трещин

 

 

щения

Однородный

0,005

 

Более 15,0,

 

и более

 

выше давле­

 

 

 

ния насы­

 

 

 

щения

Неоднород­

Более

 

Более 15,0,

ный, отсут­

0,05

 

выше давле­

ствие трещин

 

 

ния насы­

 

 

 

щения

Отсутствие

Более

трещин

0,1

—■

 

Более

 

 

0,1

 

 

темпера­

толщина

тура, °С

пласта, м

Менее

До 15

90

 

Менее

 

90

 

Менее

 

65—90 .

 

До 15 при пологом залегании, при кру­ том — не ограничена

До 15 при пологом залегании, при кру­ том —не ограничена

— Более 3

Более 6

269

г е о л о г о - ф и з и ч е с к и е (свойства пластовых жидкостей, глубина залегания и мощность нефтяного пласта, свойства нефтесодержащего коллектора, свойства насыщающих коллектор флюидов, насыщенность порового пространства пластовыми жидкостями, стадия разработки месторождения, особенности геоло­ гического строения залежи); т е х н о л о г и ч е с к и е (размер оторочки, концентрация агентов в растворе, сетка скважин, давление нагнетания и т. д.); т е х н и ч е с к и е (обеспеченность оборудованием, наличие в распоряжении источника сырья, климатические условия и др.). Критерии применимости методов включают в себя в определенной степени технико-экономические показатели применения метода на основании обобщения ранее полученного опыта примене­ ния метода в различных геолого-физических условиях.

Геолого-физические критерии применимости новых методов увеличения неф­ теотдачи пластов определены на основании анализа многочисленных теорети­ ческих, лабораторных и промысловых исследований как отечественных, так и зарубежных авторов и приведены в табл. XIV 1. Рассмотрим влияние геолого­ физических факторов на эффективность использования методов вытеснения нефти растворами поверхностно-активных веществ (ПАВ), водорастворимых полимеров (полиакриламид), щелочей, мицеллярными растворами, серной кислотой, дву­ окисью углерода и углеводородным газом (применение газа высокого давления и водогазовых смесей).

Расположение нагнетательных скважин для нагнетания рабочего агента — внутриконтурное. Не рекомендуется закачивать агенты в нагнетательные сква­ жины, находящиеся за контуром нефтеносности, ввиду непроизводительного его расхода из-за оттока его в водонасыщенную зону пласта. Кроме того, при закачке раствора щелочи он может нейтрализоваться при взаимодействии с со­ лями кальция и магния в пластовой воде.

Наилучшие результаты можно получить при использовании методов с начала разработки. Методы вытеснения нефти мицеллярными растворами, двуокисью углерода и растворами щелочей (для сверхактивных нефтей) можно применять и на конечной стадии разработки месторождения при заводнении. Малоэффективно использование методов вытеснения нефти растворами поверхностно-активных веществ (ПАВ) и серной кислотой на поздней стадии разработки.

Возможность и целесообразность применения физико-химических методов в значительной степени зависит от свойств пластовой нефти. К основным харак­ теристикам нефти для выбора методов относятся вязкость, плотность и состав нефти, обтем растворенного газа в нефти при пластовых давлении и темпера­ туре и т. д.

Методы вытеснения нефти растворами ПАВ, щелочей (частично), серной кислотой, мицеллярными растворами, двуокисью углерода и углеводородным газом в основном применимы там, где применимо обычное заводнение. При ме­ тоде вытеснения нефти мицеллярными растворами в первых промысловых опытах можно ограничиться вязкостью нефти до 10 мПа-с, однако в последующем может быть и расширение пределов применения метода.

Метод вытеснения нефти растворами щелочей целесообразно в первую оче­ редь применять на месторождениях с вязкостью нефтей до 50 мПа-с. Однако ла­ бораторные исследования процесса вытеснения нефти щелочными растворами показали, что этот метод применим с несколько худшими результатами также и при более вязких нефтях (до 100 мПа-с). Осуществление процесса щелочного заводнения возможно, при условии активного взаимодействия нефти с раствором щелочи, что обусловлено наличием в нефти компонентов кислотного харак­ тера.

Метод вытеснения нефти растворами полимеров дает наилучшие результаты при вязкости нефти в пластовых условиях от 10 до 100 мПа-с, хотя область эффек­ тивного применения метода, по-видимому, гораздо шире.

Минерализация пластовой (в том числе и связанной воды) существенно влияет на эффективность процесса. Так, например, методы вытеснения нефти растворами полимеров, щелочей и мицеллярными растворами можно использо­ вать только при ограниченном содержании ионов кальция и магния в воде (до 0,025 г/л>. При вытеснении нефти газом содержание солей в* пластовых водах практически не влияет на результаты.

270

Проницаемость пласта — один из важных параметров для реализации про­ цесса. Методы вытеснения нефти растворами полимеров, щелочей и мицеллярными растворами с наибольшим успехом можно использовать на месторождениях с проницаемостью пласта более 0,1 мкма, а методы вытеснения нефти растворами ПАВ, углеводородными газами и двуокисью углерода — на месторождениях с проницаемостью пород 0,005—0,01 мкм2.

Неоднородность коллектора также существенно влияет на успешность проведения процесса. Методы вытеснения нефти углеводородным и углекислым газами успешно применяют в основном в однородных коллекторах.

При пластовой температуре более 90 °С методы вытеснения нефти растворами ПАВ, полимеров и мицеллярными растворами вследствие деструкции макромоле­ кул реагентов использовать нецелесообразно. Глубина залегания и толщина пласта при физико-химических методах не лимитируются.

Осложняющим фактором практически для всех физико-химических методов является трещиноватость в породе продуктивной части пласта. Содержание глинистого цемента в породе (особенно более 15—25 %) также осложняет исполь­ зование методов вытеснения нефти растворами ПАВ, полимеров, щелочей и ми­ целлярными растворами. Практически не влияют на результаты глины, содер­ жащиеся в породе, при использовании методов вытеснения нефти газом. Наилуч­ шие результаты получают при применении любых методов увеличения нефте­ отдачи в терригенных коллекторах.

Выбор методов применительно к конкретным месторождениям

Метод увеличения нефтеотдачи пластов на стадии составления технологи­ ческих схем и проектов разработки нефтяных месторождений выбирают с учетом табл. XIV.1. Отбор месторождений осуществляется путем анализа их по крите­ риям применимости каждого из методов. Если в соответствии с табл. XIV. 1 на одном месторождении оказывается возможным рекомендовать два метода или более, а критерии применимости методов и дополнительные условия и ограниче­ ния не позволяют выбрать для месторождения один метод воздействия, делаются специальные технико-экономические оценки. На крупных месторождениях в принципе возможно*испытание и внедрение до трех методов увеличения нефте­ отдачи пластов одновременно.

Кроме того, возможно одновременное применение на одном и том же участке сочетания двух методов увеличения нефтеотдачи пластов (например, сочетание методов вытеснения нефти растворами ПАВ и полимеров).

§3. ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ

ИПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

Проектирование метода на месторождениях может проводиться как с самого начала их разработки, так и после определенного периода применения метода заводнения или метода истощения. В последнем случае необходимо учитывать

фактическое расположение скважин и фактическое распределение

газо-,

водо-

и нефтенасыщенности

в пласте.

 

 

сле­

Исходя из задач,

последовательность проектирования должна быть

дующей.

 

пластов при

заводнении

1. Обоснование метода увеличения нефтеотдачи

на основе критериев применимости методов (см. табл.

XIV.1).

 

 

2.Геологопромысловое, изучение нефтяного месторождения и выполнение гидродинамических и геофизических исследований скважин и пластов с целью Получения исходной информации для проведения расчетов по определению основ­ ных технологических показателей разработки месторождения с применением метода.

3.Лабораторные исследования при вытеснении нефти выбранным агентом

сцелью получения основных свойств и параметров процесса для использования

впоследующих расчетах.

?7|

4.Обоснование вариантов разработки без применения метода (базовый вариант) и с применением метода. Обоснование схем расположения нагнетатель­ ных и добывающих скважин и плотность их размещения.

5.Создание или выбор расчетного метода, выполнение гидродинамических расчетов с целью определения основных технологических показателей разра­

ботки месторождения (опытного участка) с применением и без применения метода.

6.Выполнение технико-экономических расчетов по определению основных показателей вариантов разработки месторождений и выбор оптимального вари­ анта разработки.

7.Обоснование технологии реализации технического обеспечения метода. Выбор оборудования для применения метода.

8.Разработка перспективного плана добычи нефти, закачки рабочих агентов (химреагенты, газ и вода) и использования оборудования.

9.Разработка мероприятий по технике безопасности и охране окружающей среды с применением метода.

Все основные технологические показатели разработки нефтяного месторо­ ждения определяют для базового варианта и варианта с применением метода. Базовый вариант — естественный режим разработки без применения какоголибо метода воздействия. Если до применения нового метода разработки приме­ няют заводнение, то базовым вариантом является метод заводнения.

Поскольку новые методы повышения нефтеотдачи пластов слабо испытаны в промышленных условиях, то в технологической схеме или в проекте разработки предусматривается большой объем работ по исследованию, контролю и регули­ рованию за процессом испытания и внедрения нового метода. Цель их — одно­ значное определение эффективности применения новых методов повышения неф­ теотдачи пластов по сравнению с методами заводнения или истощения.

Стадийность проектирования и испытания методов увеличения нефтеотдачи пластов

Для характеристики методов увеличения нефтеотдачи пластов при заводне­ нии требуется несоизмеримо больший объем исследований, чем с применением традиционных методов разработки нефтяных месторождений (методов заводнения и истощения). В связи с этим предусматривается задача предварительного опытно­ промышленного испытания метода в конкретных условиях нефтяного месторожде­ ния и многостадийность проектирования, испытания и внедрения новых методов увеличения нефтеотдачи пластов на месторождении или на группе месторождений со сходными физико-геологическими свойствами пластов и насыщающих их

жидкостей и газов.

проектирования технологическую схему разра­

На п е р в о й с т а д и и

ботки с применением метода

составляют не на всю площадь месторождения,

а на ее небольшую часть (опытный участок). На этой стадии проектирования и испытания метода решают следующие задачи:

1)устанавливают наиболее рациональную модификацию метода вытеснения

нефти;

2)определяют наиболее рациональную систему разработки (схему располо­ жения и плотность сетки скважин);

3)получают информацию о разработке залежи с применением метода, необ­ ходимую в последующем при составлении технологической схемы или проекта разработки всего месторождения или группы месторождений с аналогичными свойствами пластов и флюидов;

4)отрабатывают оборудование и технологию для реализации метода в широ­ ких промышленных масштабах, разрабатывают технические требования на не­ обходимое оборудование;

5)определяют эффективность применения метода в промышленных условиях;

6)разрабатывают нормативы для проведения технико-экономических расче­ тов с целью оценки эффективности метода при последующем составлении техно­ логических схем и технико-экономических обоснований применения метода.

На в т о р о й с т а д и и составляют комплексную технологическую схему разработки на основе информации и выбранной модификации метода увеличения

V2

Соседние файлы в папке книги