Open Library - открытая библиотека учебной информации. Вытеснение нефти растворами полимеров


Вытеснение нефти водными растворами полимеров.

Наиболее приемлемым для этого процесса считается раствор полиакриламида (ПАА) известкового способа нейтрализации. Добавка ПАА к нагнетаемой воде повышает ее вязкость и, следовательно, уменьшает относительную вязкость пластовой нефти: о=н/в. Это повышает устойчивость раздела между водой и нефтью (фронта вытеснения), способствуя улучшению вытесняющих свойств воды и более полному вовлечению объема залежи в разработку.

Метод рекомендуется для залежей с повышенной вязкостью пластовой нефти — 10—50 мПа с. Учитывая возможность снижения приемистости нагнетательных скважин вследствие повышенной вязкости раствора и соответственно низких темпов разработки залежей, метод целесообразно применять при значительной проницаемости пород-коллекторов—более 0,1 мкм2. Благоприятны залежи с относительно однородным строением продуктивных пластов, преимущественно порового типа.

При фильтрации раствора в пористой среде пород происходит адсорбция полимера на стенках пустот. Интенсивность этого процесса особенно ощутима при движении в пласте первой порции раствора, при значительной обводненности пластов минерализованной водой в результате предшествующей разработки, при высокой глинистости пород-коллекторов. Так как адсорбция может воздействовать на эффективность процесса вытеснения одновременно в двух противоположных направлениях, то по каждому объекту она должна быть предметом специальных исследований. Вместе с тем считают, что наиболее эффективно метод может быть применен на новых залежах (с низкой водонасыщенностью пластов) при низкой глинистости коллекторов (не более 8—10%). Вследствие потери полимерами при высокой температуре способности загущать воду метод целесообразно применять при температуре пластов не выше 70—90°С. Допустимая глубина залегания продуктивных отложений определяется потерями давления на трение вязкой жидкости в нагнетательных скважинах и величиной геотермического градиента.

Вытеснение нефти водными растворами поверхностно-активных веществ ПАВ.

Наиболее применимыми считаются растворы неионогенных ПАВ типа ОП-10. Судя по эксплуатационным данным, добавка ПАВ в нагнетаемую воду улучшает отмывающие свойства воды: снижается поверхностное натяжение воды на границе с нефтью, уменьшается краевой угол смачивания и т. д. Метод рекомендуется для залежей с водонасыщенностью пласта не более 15% (с учетом способности реагента к селективной адсорбции на стенках во-донасыщенных пустот породы), при вязкости пластовой нефти 5—30 мПа-с, проницаемости пласта выше 0,03—0,04 мкм2, температуре пласта до 70 °С.

Следует отметить, что по мере накопления материалов о проведении опытно-промышленных работ в разных геологопромысловых условиях представления об эффективности метода становятся менее оптимистичными. В настоящее время возможный прирост коэффициента извлечения нефти от применения метода оценивают примерно в 3-5%.

Вытеснение нефти мицеллярными растворами.

При этом методе в качестве вытесняющего агента, в пласт нагнетают мицеллярный раствор (в объеме около 10 %)

В разных литературных источниках указываются различные предельные значения температуры от пустотного пространства залежи), узкую оторочку которого перемещают широкой оторочкой буферной жидкости — раствора полимера, а последнюю—рабочим агентом—водой. Состав мицеллярного раствора: легкая углеводородная жидкость, пресная вода, поверхностно-активные вещества, стабилизатор. Раствор представляет собой микроэмульсню, состоящую из агрегатов (мицелл) молекул воды и УВ. Метод предусматривает достижение близких значений вязкости пластовой нефти, мицеллярного раствора и буферной жидкости. Механизм процесса находится в стадии изучения.

Метод предназначается в основном для извлечения остаточной нефти из заводненных пластов. Для применения известных мицеллярных растворов рекомендуется выбирать залежи нефти в терригенных коллекторах порового типа (нетрещиноватых). относительно однородных, не содержащих карбонатного цемента. Эти требования обусловлены тем, что при перемещении раствора по резко неоднородному коллектору и при контакте его с карбонатами может нарушаться его структура. Средняя проницаемость пластов желательна более 0,1 мкм2. Остаточная нефтенасыщенность пласта технологически не ограничивает применения метода, но вследствие большой стоимости работ по созданию оторочки экономически целесообразно, чтобы она была более 25—30%. Рекомендуемая вязкость пластовой нефти от 3 до 20 мПас, поскольку при более высокой вязкости требуется и большая вязкость раствора и буферной жидкости, что обусловливает технологические трудности в подготовке и нагнетании растворов. В связи с неблагоприятным влиянием солей на структуру раствора метод целесообразно применять для эксплуатационных объектов, разрабатываемых с внутриконтурным нагнетанием пресной воды. Температура пластов не должна превышать 70—90 °С. Допустимая глубина залегания пластов определяется теми же факторами, что и при вытеснении нефти растворами ПАВ.

Теплофизические методы.

Применение этих методов основано на внесении в пласт тепла с поверхности. В качестве теплоносителей применяют пар или горячую воду.

Вытеснение нефти паром. Метод рекомендуется для разработки залежей высоковязких нефтей — более 40— 50 мПа•с, для которых метод заводнения не пригоден. Наибольшее признание процесс паротеплового воздействия получил в сочетании с заводнением, при котором путем нагнетания пара в пласт в нем создается высокотемпературная оторочка в объеме 20—30 % к общему объему пустотного пространства залежи, которая перемещается закачиваемой в пласт водой. Применение метода позволяет достигать высокой величины коэффициента извлечения нефти—0,4—0,6, иногда более.

Высокая эффективность метода обеспечивается благодаря снижению вязкости пластовой нефти, дистилляции нефти в зоне пара, гидрофилизации породы-коллектора вследствие расплавления и удаления со стенок пор смол и асфальтенов и другим явлениям.

Выбор залежей с благоприятной для применения метода геологопромысловой характеристикой основывается главным образом на необходимости создания условий для минимальных потерь тепла при перемещении пара по скважине и затем по пласту. Глубина залегания пласта ограничивается примерно 1000 м во избежание чрезмерно высоких потерь тепла в породы через ствол нагнетательной скважины. Рекомендуемая нефтенасыщенная мощность—10—40 м. При меньшей мощности резко возрастают потери тепла в породы, покрывающие и подстилающие продуктивный пласт. При чрезмерно большой мощности горизонта во избежание низкого охвата воздействием по вертикали возможно его расчленение на объекты. Благоприятны высокие коллекторские свойства пород (коэффициент пористости более 0,2 %, проницаемость более 0,5 мкм2), поскольку при этом сокращаются потерн тепла на нагревание собственно пород продуктивного пласта. Процесс наиболее эффективен при разработке залежей с высокой начальной нефтенасыщенностью, так как при этом потери тепла на нагрев содержащейся в пласте воды минимальны.

Следует учитывать, что нагнетание пара при неустойчивости пород-коллекторов к разрушению может вызвать усиление выноса породы в добывающие скважины, а также разбухание глин в пласте, приводящее к уменьшению размера пор и к соответствующему снижению проницаемости. Поэтому целесообразно выбирать объекты с пластами, не подверженными разрушению и с малой глинистостью—не более 10%. Более благоприятны для процесса мономинеральные (кварцевые) песчаники, менее благоприятны — полимиктовые с обломками глинистых пород.

Применение метода эффективно при условии расстояний между скважинами не более 200—300 м.

Вытеснение нефти горячей водой. Этот метод может применяться для разработки нефтяных залежей высоковязких нефтей с целью повышения коэффициента извлечения нефти из залежей высокопарафинистых нефтей для предотвращения выпадения парафина в пласте. Повышение коэффициента извлечения нефти обусловливается теми же факторами. что и при нагнетании пара. Однако рассматриваемый процесс менее эффективен, поскольку он обеспечивает воздействие на пласт меньшей, чем при нагнетании пара. температуры и для прогрева пласта, вследствие значительного отставания фронта прогрева пласта от фронта вытеснения нефти, требуется закачивать в пласт большие объемы горячей воды (в 3—4 раза превышающие объем пустот продуктивного пласта).

Метод применяется для залежей, по которым даже незначительное снижение температуры в процессе разработки может приводить к выпадению парафина в пласте и закупориванию его пор. Для предотвращения этого следует нагнетать воду с температурой, превышающей пластовую на величину ее потерь по пути к забою скважины.

Так же, как и при нагнетании пара, выбор объектов для воздействия горячей водой в основном лимитируется величиной теплопотерь в скважине и в пласте.

Термохимические методы.

Методы основаны на способности пластовой нефти вступать в реакции с нагнетаемым в пласт кислородом (воздухом), сопровождающиеся выделением большого количества тепла (внутрипластовым «горением»). Таким образом, методы предусматривают генерирование тепла непосредственно в продуктивном пласте путем инициирования процесса горения у забоя и перемещения зоны (фронта) горения по пласту при последующем нагнетании воздуха. Для разработки нефтяных залежей могут быть применены следующие методы:

  • прямоточное «сухое» горение, когда на забое воздухонагнетательной скважины производится поджог нефти и зона горения перемещается нагнетаемым воздухом в направлении к добывающим скважинам;

  • прямоточное влажное или сверхвлажное горение, при котором в пласт нагнетаются в определенном соотношении воздух и вода. Это обеспечивает образование впереди фронта горения оторочки горячей воды, т. е. перенос тепла в зону впереди фронта горения, и способствует увеличению коэффициента извлечения нефти при значительном уменьшении расхода нагнетаемого воздуха.

Второй процесс более эффективен, так как реализуются те же факторы улучшения механизма вытеснения нефти, что и при нагнетании в пласт пара, и, кроме того, дополнительные факторы, свойственные этому процессу (вытеснение нефти водогазовыми смесями, образующимся углекислым газом, поверхностно-активными веществами и др.). Учитывая рост давления нагнетания воздуха с увеличением глубины залегания пластов и необходимость применения компрессоров высокого давления, следует выбирать залежи, расположенные на глубинах не более 1500—2000 м. Методы могут быть рекомендованы для залежей с вязкостью пластовой нефти от 10 до 1000мПа с и более. Такие нефти содержат достаточное количество тяжелых фракций нефти, служащих в процессе горения топливом (коксом). Исходя из технологической возможности и экономической целесообразности процесса, рекомендуется применять его при проницаемости пород более 0,1 мкм2 и нефтенасыщенности более 30—35%. Мощность пласта должна быть более 3—4 м. Рекомендации по верхнему пределу мощности в литературе неоднозначны. Среди других имеются указания на то, что при лучшей проницаемости средней части эксплуатационного объекта нефтенасыщенная мощность может достигать70—80 м и более. При этом процесс горения, протекающий в средней части объекта, может обеспечивать прогрев и его менее проницаемых верхней я нижней частей.

Процесс сухого горения в связи с высокой температурой горения—700 °С и выше—более применим для терригенных коллекторов, поскольку карбонатные коллекторы при высокой температуре подвержены разрушению. При влажном и особенно сверхвлажном процессах горение протекает при меньшей температуре—соответственно 400—500 и 200—300 °С. поэтому они применимы как для терригенных, так и для карбонатных коллекторов.

Процесс сухого горения эффективен при таких же плотных сетках скважин, что и теплофизические методы. При реализации влажного горения в связи со значительными размерами зоны прогрева впереди фронта горения возможно применение сеток скважин плотностью до 16—20 га/скв.

Методы смешивающегося вытеснения.

К этой группе новых методов относят вытеснение нефти смешивающимися с нею агентами—двуокисью углерода СО2, сжиженными нефтяными газами (преимущественно пропаном), обогащенным газом (метаном со значительным количеством С2—С6), сухим газом высокого давления (в основном метаном). Каждый из методов эффективен при определенных компонентных составах и фазовых состояниях нефти и давлении, при котором может происходить процесс смешивания. С учетом последнего вытеснение нефти сухим газом высокого давления наиболее эффективно для залежей с пластовым давлением более 20 МПа, вытеснение обогащенным газом—10—20 МПа, сжиженным газом и двуокисью углерода—8—14 МПа. Следовательно, эти методы целесообразно применять для залежей с большими глубинами залегания пластов—более 1000—1200 м. Благоприятны также низкая вязкость пластовой нефти—менее 5 мПас и относительно небольшая мощность пластов—до 10—15 м. В принципе методы могут использоваться при различной проницаемости пластов, но практически их целесообразно применять при низкой проницаемости, когда не удастся реализовать более дешевый метод — заводнение.

Температура пласта имеет ограничение лишь при вытеснении нефти сжиженным пропаном—не более 96—97 °С, так как при большей температуре он переходит в газообразное состояние. Применение других методов температурой не лимитируется.

Методы вытеснения нефти газом высокого давления и обогащенным газом рекомендуются для пластов с высокой нефтенасыщенностью—более 60—70%. Методы вытеснения сжиженными газами и углекислым газом могут быть достаточно эффективными и при меньшей ее величине (35—40%), что позволяет использовать их после значительного обводнения пластов в результате применения заводнения.

studfiles.net

Вытеснение нефти из пласта растворами полимеров

    При добавке полимеров в закачиваемую воду происходит увеличение ее вязкости и уменьшение фазовой проницаемости. Снижение подвижности вытесняющей фазы приводит к повышению устойчивости процесса вытеснения и тем самым к увеличению охвата пласта. Остаточная нефтенасыщенность при вытеснении нефти полимерным раствором несколько ниже, чем при вытеснении водой. Это приводит к увеличению коэффициента вытеснения. [c.302]     ВЫТЕСНЕНИЕ НЕФТИ ИЗ ПЛАСТА РАСТВОРАМИ ПОЛИМЕРОВ [c.208]

    В настоящее время известен и считается одним из наиболее перспективных для разработки таких заводненных месторождений так называемый метод мицеллярно-полимерного воздействия, т. е. вытеснение нефти из пластов оторочками мицеллярных растворов, продвижение которых по пласту осуществляется водным раствором полимера и водой. Метод предложен в США в начале 60-х годов и в последнее время усиленно изучается. Результаты проведенных многочисленных лабораторных экспериментальных исследований на моделях пластов и, хотя пока незначительные, зарубежные промышленные опыты указывают на достаточную эффективность метода по извлечению нефти из неистощенных пластов (на месторождениях с низкой первоначальной нефтенасыщенностью, где применение обычного заводнения в настоящее время экономически не оправдано) и остаточной нефти из заводненных [c.183]

    Полимеры обычно используют в виде слабоконцентрированных водных растворов, которые подают в систему поддержания пластового давления. При этом повышается коэффициент нефтеотдачи. Полимерные реагенты в процессах вытеснения нефти способствуют увеличению коэффициента охвата tioib пласта снижением соотношения подвижностей воды и нефти (АаЦв)/(м.а н). Этот параметр может быть улучшен уменьшением фазойой проницаемости по воде fea и вязкости нефти цн, увеличением фазовой проницаемости по нефти йн и вязкости воды Ца. Растворение полимера в закачиваемой воде увеличивает ее вязкость. Так как за исключением тепловых методов возможностей для изменения фильтрационных характеристик пластовой системы практически нет, то загущение закачиваемой воды — единственное средство увеличения коэффициента охвата пласта при заводнении. [c.103]

    Все же в этом аспекте можно выделить два перспективных метода. Это так называемый метод мицеллярно-полимерного воздействия или метод вытеснения остаточной нефти из пластов оторочками мицеллярных растворов с последующим продвижением их по пласту раствором полимера и затем обычной водой и метод вытеснения остаточной нефти оторочками углекислоты. [c.167]

    Технология СПС является логическим продолжением традиционного метода полимерного. заводнения, которое обладает высокой эффективностью на вторичной стадии нефтедобычи. Однако, на завершающей стадии разработки нефтяных месторождений, когда в коллекторе образовались промытые водой каналы от нагнетательных к добывающим скважинам, реологические свойства растворов полимера не обеспечивают существенного прироста в добыче нефти. Сшивка раствора полимера значительно усиливает его вязкоупругие свойства, за счет чего достигается эффективная изоляция высокопроницаемых интервалов и увеличение охвата пласта заводнением. В работе рассматривается математическое моделирование вытеснения нефти оторочкой сшитой полимерной системы. Компонентами водной фазы являются сшитая полимерная система и несшитый полимерный раствор. В математической модели учтены следующие [c.58]

    При Г свойств полимера Г, меняются размеры зоны взаимодействия, количество сорбированного полимера и вызванного им уменьшения фазовой проницаемости, что приюдитк преобладанию либо положительных факторов (уменьшение фазовой проницаемости), либо отрицательных (уменьшение вязкости полимерного раствора и отставание фронта полимера от фронта воды за счет сорбции полимера) в механизме вытеснения нефти. Чем больше сорбционная емкость пласта Г , тем больше зона взаимодействия полимера и солей и тем сильнее влияние обменных ионов на процесс полимерного воздействия. Поэтому выбор полимера должен осуществляться с учетом способности пород пласта к ионному обмену. [c.52]

    Солюбилизация играет большую роль в разрабатываемых в настоящее время методах повышения полноты извлечения нефти из пластов с помощью мицеллярных растворов. Наиболее перспективным считается метод мицеллярно-полимер-ного заводнения — вытеснение нефти из пластов мицелляр-ными растворами, продвижение которых по пласту осуществляется раствором полимера. Применяемые в этом процессе мицеллярные растворы представляют собой сложные четырехкомпонентные системы вода — ПАВ — углеводород — спирт. Углеводород (керосин, сырая легкая нефть) содержится в солюбилизированном состоянии в смешанных мицеллах. [c.86]

    Процесс одномерного вытеснения нефти карбонизированной водой с учетом капиллярного давления, диффузии и массообмена исследован в [43, 53]. В [30] дана динамика оторочки раствора активной примеси в условиях равновесной и неравновесной сорбции. Методы расчета движения оторочек растворов активных примесей в слоисто-неоднородных пластах с учетом межслойных перетоков развиты в [51]. На основе этих методов с привлечением экспериментальных зависимостей, полученных в [20, 28, 50], созданы численные методы расчета вытеснения нефти оторочками полимеров и ПАВ [22, 57, 65]. [c.177]

    Результаты экспериментов приведены на рис. 13. Нефтеотдача при вытеснении нефти водой существенно увеличивается с ростом проницаемости. Для хорошо проницаемых пластов более эффективны технологии с концентрацией 0,03—0,05%. Применение низкоконцентрированных (0,001%) растворов полимеров имеет свои особенности — прирост нефтеотдачи уменьшается с ростом проницаемости от 20—25% (для 0,03 мкм ) до 2—3% (для 0,3 мкм ). [c.45]

    Одна из основных причин низкой эффективности вытеснения нефти из коллекторов - неоднородность их физических свойств, в результате которой охват пласта заводнением оказывается невысоким. Увеличение вязкости нефти сопровождается снижением охвата пласта вытесняющим агентом. Идея использования полимеров для повышения эффективности заводнения основана на способности их водных растворов даже при низкой концентрации полимера значительно снижать соотношение вязкостей нефти и воды ([1о = Цн/Цв) и уменьшать подвижность последней в высокопроницаемых пропластках, выравнивая продвижение водонефтяного контакта. В качестве добавок к воде (загустителей) используются полиакриламид (ПАА) и другие полимеры с массовой долей, равной 0,05-0,7%. Эти вещества представляют собой высокомолекулярные соединения со сложным строением молекул в [c.208]

    Полимеры используются для формирования водных, обычно слабоконцентрированных растворов, которые закачиваются в нагнетательные скважины. При этом улучшение метода заводнения и системы разработки в целом выражается, главным образом, в повышении коэффициента нефтеотдачи. Полимерные реагенты в процессе вытеснения нефти в первую очередь способствуют увеличению коэффициента охвата т)охэ пласта в результате снижения соотношения подвижностей воды и нефти АаМ н/(М а н). Из выражения для соотношения подвижностей вытесняющего агента и вытесняемой нефти видно, что в принципе этот параметр может быть снижен уменьшением фазовой проницаемости для воды а и вязкости нефти Цн. либо увеличением фазовой проницаемости для нефти и вязкости воды Иа. Использование полимера направлено на увеличение вязкости воды. Если учесть, что, за исключением тепловых методов, возможностей для изменения фильтрационных характеристик [c.99]

    Закачка полимерных растворов способствует, в основном, увеличению коэффициента охвата пласта, нагнетание водных растворов ПАВ — росту коэффициента вытеснения. На рис. 4.29 приведена схема экспериментальной установки для исследования вытеснения нефти смешанными водными растворами полимеров и ПАВ. Рабочая колонка длиной около 1 м и диаметром 20 мм, изготовленная из нержавеющей стали, набивается на- [c.146]

    Среди химических методов увеличения нефтеотдачи наибольшее развитие в последние годы получил метод вытеснения нефти растворами полимеров и технология системного воздействия на пласт. Однако применение полимерного завод нения сдерживается отсутствием в стране импортных полимеров, которые обеспечивают достаточно высокую эффективность (например, на месторождении Каламкас в Казахстане). Этот метод обеспечивает дополнительную добычу нефти до 500 тыс. т в год. [c.116]

    Вторая группа приоритетности включает в себя технологии гидродинамических методов увеличения нефтеотдачи, системного воздействия на пласт, вытеснения нефти растворами полимеров, воздействия углеводородным газом и водогазовыми дисперсиями. К этой группе, кроме того, отнесены технологии воздействия на призабойные зоны скважин (изоляция пластовых вод и интенсификация добычи нефти), а также гидроразрыв пласта. [c.327]

    Закачка оторочки полимера в обводненную модель пласта (кривая 3) привела к гораздо меньшему эффекту (5—10%). При этом закачка полимерного раствора не охватила уже имеющиеся за фронтом вытеснения целики нефти, и повышение нефтеотдачи шло в основном по линии увеличения коэффициента вытеснения т)выт уже промытой части. Коэффициент охвата 110. 8 увеличивался незначительно лишь за счет некоторого расширения зон, охваченных заводнением. [c.120]

    Рассмотрим применение в оторочках нескольких активных примесей на примере процесса вытеснения нефти оторочкой раствора ПАБ, продвигаемой по пласту буферной оторочкой полимерного раствора с водой. Применение ПАВ в первой оторочке снижает остаточную нефтенасыщенность и способствует доотмыву нефти по сравнению с обычным заводнением. Полимер снижает подвижность вытесняющей фазы в буферной оторочке и тем самым предохраняет тонкую оторочку дорогостоящего ПАВ от разрушения проталкивающей водой. [c.202]

    Поэтому в последние годы много исследований посвящено возможности использования водных растворов полимеров для регулирования профиля приемистости нагнетательных скважин [5-7, И, 15, 24, 30, 42, 57, 63, 64, 67, 78]. В лабораторных условиях была показана высокая эффективность применения загущенной воды при вытеснении нефти из однородных и неоднородных моделей пластов, причем в неоднородных пластах., как считают авторы [39, 57], эффективность определялась главным образом за счет увеличения охвата пласта заводнением по толщине. Опытно-промышлен-ные эксперименты по закачке водных растворов ПАА, проводимые на Ор-лянском месторождении Куйбышевской области [60] и Арланском месторождении Башкирии [15], показали перспективность этого метода. Так, при закачке растворов ПАА в нагнетательные скважины Арланского месторождения отмечено уменьшение приемистости в 1,5-2 раза (в дальнейшем приемистость восстанавливалась) и увеличение охвата пласта заводнением по толщине на 10-15%. [c.22]

    Для борьбы с опережающим обводнением высокопроницаемых прослоев неоднородного пласта под руководством профессора Газизова А.Ш. разработаны полимер-дисперсные системы (ПДС), действие которых основано на повышении фильтрационного сопротивления обводненных зон пласта полимер-минеральными комплексами [55-59]. Это снижает степень неоднородности пласта и повьидает охват его заводнением. Лабораторные и промысловые исследования показали, что под действием ПДС в пласте происходит перераспределение фильтрационных потоков как по разрезу, так и по площади, что приводит к увеличению конечного суммарного коэффициента вытеснения нефти. Эффективность воздействия ПДС увеличивается по мере роста неоднородности коллектора и объема оторочки раствора ПДС [57]. [c.20]

chem21.info

ВЫТЕСНЕНИЕ НЕФТИ ИЗ ПЛАСТА РАСТВОРАМИ ПОЛИМЕРОВ

Химия ВЫТЕСНЕНИЕ НЕФТИ ИЗ ПЛАСТА РАСТВОРАМИ ПОЛИМЕРОВ

просмотров - 181

Одна, из базовых причин низкой эффективности вытеснения нефти из коллекторов—неоднородность их физических свойств, в результате которой охват пласта заводнением оказыва­ется невысоким. Увеличение вязкости нефти сопровождается снижением охвата пласта вытесняющим агентом. Идея исполь­зования полимеров для повышения эффективности процесса заводнения основана на способности их водных растворов даже при низкой концентрации полимера значительно снижать со­отношение вязкости нефти и воды (m0=mн/mВ) и уменьшать подвижность последней в высокопроницаемых пропластках, выравнивая продвижение водонефтяного контакта. В качестве добавок к воде (загустителœей) используются полиакриламид (ПАА) и другие полимеры с массовой долей, равной 0,05— 0,7 %. Эти вещества представляют собой высокомолекулярные соединœения со сложным строением молекул в виде длинных це­почек, клубков и спиралей. Полиакриламид представляет со­бой сополимер акриламида, акриловой кислоты и ее солей:

— СН2—СН—СН2—СН—СН2—СН—СН2—СН—СН2—СН—СН2—

| | | | |

С=О С=О С=О С=О С=О

| | | | |

Nh3 O-K+ Nh3 NH Nh3

В щелочной воде амидные группы полиакриламида подверга­ются гидролизу, интенсивность которого в значительной сте­пени оказывает влияние на свойства растворов ПАА:

—СН2—СН—СН2—СН —СН2—СН—СН2—СН

| | ® | |

СОNН2 СОNН2 n СОNН2 СОONa n

Гидролизованный ПАА в воде диссоциируется, отщепляя ка­тионы. Образующиеся при этом отрицательные заряды вдоль молекул способствуют получению длинных растянутых макро­молекул вещества (под влиянием кулоновых сил отталкивания между заряженными группами в цепи). Эти растянутые цепочкообразные молекулы способствуют значительному повышению вязкости воды при малой концентрации ПАА.

Вязкостные свойства растворов полимеров зависят от кон­центрации вещества, свойств и состава растворителя, степени гидролиза ПАА (Под степенью гидролиза понимают соотношение групп — СОО — к об­щему числу функциональных групп —СОО— и—СО—).

По реологическим характеристикам растворы полимеров от­носятся к неньютоновским жидкостям, т. е. зависимость между скоростью их течения и градиентом давления нелинœейна. По характеру течения растворы полимеров проявляют себя как псевдопластики и как псевдодилатантные жидкости.

В значительной степени вязкость растворов полимеров за­висит от состава и концентрации солей — добавка солей NaCl, CaCl2, MgCl2, FeCl3 значительно снижает их вязкость, причем с увеличением валентности катиона интенсивность понижения вязкости возрастает. При концентрациях полимера 0,5—1,0 % вязкость раствора мало зависит от его минœерализации. В каче­стве примера на рис VIII.12 приведен график зависимости вяз­кости раствора ПАА от концентрации полимера (измерения проведены с помощью стандартных капиллярных вискозиметров и в связи с этим значения вязкости условные).

Рис. VIII.12. Зависимость условной вязко­сти раствора ПАА от концентрации поли­мера (по данным КазНИГРИ): 1 - в дистиллированной воде при t=300 С; 2 — в пластовой воде месторождения Каражанбас при t=300 С (концентрация ионов Na, Са и Mg 1,40 г на 100 г воды)

Фильтрация растворов полимера в пористой среде характе­ризуется в отличие от чистых жидкостей специфическими осо­бенностями. Расход жидкости при стационарном перепаде ус­танавливается через длительное время — для этого крайне важно прокачать через пористую среду несколько поровых объемов раствора полимера. При этом оказывается, что проводимость пористой среды для раствора полимера уменьшается более зна­чительно, чем это можно было ожидать от увеличения его вязкости по сравнению с вязкостью воды. Степень проявления этого свойства принято охарактеризовывать фактором со­противления (ФС) — отношением R подвижности воды (растворителя) и подвижности раствора полимера:

где mв и mп, kB, kП — соответственно вязкость и проницаемость для растворителя (воды) и полимера.

В таком виде фактор сопротивления учитывает влияние по­лимера на вязкость раствора и на проницаемость пористой среды. По этой причине иногда из общего значения ФС выделяют ту часть, которая связана лишь с изменением проницаемости по­ристой среды под влиянием полимера, .

По данным ВНИИ и КазНИГРИ, фактор сопротивления R при концентрации ПАА до 1 % может достигать 100 и более, a RK—4. Считается, что фактор сопротивления — следствие ад­сорбции полимеров пористой средой и механического улавли­вания ею крупных молекул полимеров. Опыт показывает, что адсорбция полимеров необратима, т. е. сниженная проводи­мость пород сохраняется и после многократной замены раствора полимера чистой водой. Иначе говоря, фильтрация и в этом случае характеризуется наличием фактора остаточного сопро­тивления. Из-за сорбции полимера пористой средой фильтрация сопровождается отставанием фронта раствора, содержащего полимер, от водонефтяного контакта (ВНК), т. е. практически нефть непосредственно на фронте ВНК вытесняется из пори­стой среды водой, не содержащей полимер. При концентрациях полимера 0,5 % количество сорбированного полимера достигает 0,8—1 мг на 1 см3 породы.

Фактор сопротивления меньше проявляется при вытеснении нефти минœерализованной водой. Увеличение рН раствора и на­личие остаточной нефти также способствует снижению ФС. Установлено также, что после прекращения фильтрации новый процесс движения раствора полимера начинается как бы при пониженной вязкости раствора.

В. М. Битовым и А. М. Полищуком предложена сорбционно-диффузионная схема проявления ПАА в процессе фильтра­ции растворов полиакриламида в пористой среде. Сущность ее состоит по сути в том, что одна часть полимерного вещества адсорбируется и удерживается породой необратимо, а другая — сорбируется обратимо, скапливается при фильтрации вблизи сужений капиллярных каналов, вызывая дополнительное сопро­тивление. В покое (при прекращении фильтрации) под влия­нием диффузионных процессов происходит рассеивание этих скоплений вещества, что сопровождается снижением сопротивления системы в первый период после нового начала фильтра­ции. Из сказанного следует, что механизм проявления полиме­ров связан с рядом эффектов, которые крайне важно учитывать при описании гидродинамики процесса фильтрации растворов полимеров — с изменением фазовой проницаемости системы в зависимости от насыщенности различными фазами и от сте­пени сорбции полимеров пористой средой, с изменением соот­ношения вязкости вытесняемого и вытесняющего агентов.

Опыт показывает, что с увеличением концентрации полимера в растворе фазовая проницаемость пористой среды для смачивающей фазы уменьшается, а проницаемость для углеводородной жидкости при одной и той же насыщенности воз­растает (при концентрациях полимера до 0,05 %).

По данным лабораторных опытов, нефтеотдача может воз­растать при вытеснении нефти полимерными растворами на 15—20 % (данные получены на линœейных моделях с однород­ными пористыми средами).

На практике для экономии полимера целœесообразно зака­чивать в пласт оторочку загущенной полимеров воды и далее продвигать ее по пласту обычной водой. Чтобы оторочка не полностью размылась до подхода к эксплуатационным сква­жинам, объем ее должен быть подобран с учетом неоднород­ности пласта͵ соотношения m0 вязкостей нефти и раствора по­лимера. По данным ВНИИ (А. Т. Горбунов, С. Г. Пугачев и 3. К. Рябинина), при mо=15 минимально необходимый объем нагнетаемой оторочки в расчете на однородный линœейный пласт составляет 5—6 % от объема пор обрабатываемого участка. Нагнетание растворов полимера в пласт с целью увеличения нефтеотдачи осуществляется на ряде промыслов СССР.

Читайте также

  • - ВЫТЕСНЕНИЕ НЕФТИ ИЗ ПЛАСТА РАСТВОРАМИ ПОЛИМЕРОВ

    Одна, из основных причин низкой эффективности вытеснения нефти из коллекторов—неоднородность их физических свойств, в результате которой охват пласта заводнением оказыва­ется невысоким. Увеличение вязкости нефти сопровождается снижением охвата пласта вытесняющим... [читать подробенее]

  • oplib.ru

    Вытеснение нефти водными растворами полимеров.

    Наиболее приемлемым для этого процесса считается раствор полиакриламида (ПАА) известкового способа нейтрализации. Добавка ПАА к нагнетаемой воде повышает ее вязкость и, следовательно, уменьшает относительную вязкость пластовой нефти: mо=mн/mв. Это повышает устойчивость раздела между водой и нефтью (фронта вытеснения), способствуя улучшению вытесняющих свойств воды и более полному вовлечению объема залежи в разработку.

    Метод рекомендуется для залежей с повышенной вязкостью пластовой нефти — 10—50 мПа с. Учитывая возможность снижения приемистости нагнетательных скважин вследствие повышенной вязкости раствора и соответственно низких темпов разработки залежей, метод целесообразно применять при значительной проницаемости пород-коллекторов—более 0,1 мкм2. Благоприятны залежи с относительно однородным строением продуктивных пластов, преимущественно порового типа.

    При фильтрации раствора в пористой среде пород происходит адсорбция полимера на стенках пустот. Интенсивность этого процесса особенно ощутима при движении в пласте первой порции раствора, при значительной обводненности пластов минерализованной водой в результате предшествующей разработки, при высокой глинистости пород-коллекторов. Так как адсорбция может воздействовать на эффективность процесса вытеснения одновременно в двух противоположных направлениях, то по каждому объекту она должна быть предметом специальных исследований. Вместе с тем считают, что наиболее эффективно метод может быть применен на новых залежах (с низкой водонасыщенностью пластов) при низкой глинистости коллекторов (не более 8—10%). Вследствие потери полимерами при высокой температуре способности загущать воду метод целесообразно применять при температуре пластов не выше 70—90°С. Допустимая глубина залегания продуктивных отложений определяется потерями давления на трение вязкой жидкости в нагнетательных скважинах и величиной геотермического градиента.

    Вытеснение нефти водными растворами поверхностно-активных веществ ПАВ.

    Наиболее применимыми считаются растворы неионогенных ПАВ типа ОП-10. Судя по эксплуатационным данным, добавка ПАВ в нагнетаемую воду улучшает отмывающие свойства воды: снижается поверхностное натяжение воды на границе с нефтью, уменьшается краевой угол смачивания и т. д. Метод рекомендуется для залежей с водонасыщенностью пласта не более 15% (с учетом способности реагента к селективной адсорбции на стенках во-донасыщенных пустот породы), при вязкости пластовой нефти 5—30 мПа-с, проницаемости пласта выше 0,03—0,04 мкм2, температуре пласта до 70 °С.

    Следует отметить, что по мере накопления материалов о проведении опытно-промышленных работ в разных геологопромысловых условиях представления об эффективности метода становятся менее оптимистичными. В настоящее время возможный прирост коэффициента извлечения нефти от применения метода оценивают примерно в 3-5%.

    Вытеснение нефти мицеллярными растворами.

    При этом методе в качестве вытесняющего агента, в пласт нагнетают мицеллярный раствор (в объеме около 10 %)

    В разных литературных источниках указываются различные предельные значения температуры от пустотного пространства залежи), узкую оторочку которого перемещают широкой оторочкой буферной жидкости — раствора полимера, а последнюю—рабочим агентом—водой. Состав мицеллярного раствора: легкая углеводородная жидкость, пресная вода, поверхностно-активные вещества, стабилизатор. Раствор представляет собой микроэмульсню, состоящую из агрегатов (мицелл) молекул воды и УВ. Метод предусматривает достижение близких значений вязкости пластовой нефти, мицеллярного раствора и буферной жидкости. Механизм процесса находится в стадии изучения.

    Метод предназначается в основном для извлечения остаточной нефти из заводненных пластов. Для применения известных мицеллярных растворов рекомендуется выбирать залежи нефти в терригенных коллекторах порового типа (нетрещиноватых). относительно однородных, не содержащих карбонатного цемента. Эти требования обусловлены тем, что при перемещении раствора по резко неоднородному коллектору и при контакте его с карбонатами может нарушаться его структура. Средняя проницаемость пластов желательна более 0,1 мкм2. Остаточная нефтенасыщенность пласта технологически не ограничивает применения метода, но вследствие большой стоимости работ по созданию оторочки экономически целесообразно, чтобы она была более 25—30%. Рекомендуемая вязкость пластовой нефти от 3 до 20 мПа×с, поскольку при более высокой вязкости требуется и большая вязкость раствора и буферной жидкости, что обусловливает технологические трудности в подготовке и нагнетании растворов. В связи с неблагоприятным влиянием солей на структуру раствора метод целесообразно применять для эксплуатационных объектов, разрабатываемых с внутриконтурным нагнетанием пресной воды. Температура пластов не должна превышать 70—90 °С. Допустимая глубина залегания пластов определяется теми же факторами, что и при вытеснении нефти растворами ПАВ.

    Теплофизические методы.

    Применение этих методов основано на внесении в пласт тепла с поверхности. В качестве теплоносителей применяют пар или горячую воду.

    Вытеснение нефти паром. Метод рекомендуется для разработки залежей высоковязких нефтей — более 40— 50 мПа•с, для которых метод заводнения не пригоден. Наибольшее признание процесс паротеплового воздействия получил в сочетании с заводнением, при котором путем нагнетания пара в пласт в нем создается высокотемпературная оторочка в объеме 20—30 % к общему объему пустотного пространства залежи, которая перемещается закачиваемой в пласт водой. Применение метода позволяет достигать высокой величины коэффициента извлечения нефти—0,4—0,6, иногда более.

    Высокая эффективность метода обеспечивается благодаря снижению вязкости пластовой нефти, дистилляции нефти в зоне пара, гидрофилизации породы-коллектора вследствие расплавления и удаления со стенок пор смол и асфальтенов и другим явлениям.

    Выбор залежей с благоприятной для применения метода геологопромысловой характеристикой основывается главным образом на необходимости создания условий для минимальных потерь тепла при перемещении пара по скважине и затем по пласту. Глубина залегания пласта ограничивается примерно 1000 м во избежание чрезмерно высоких потерь тепла в породы через ствол нагнетательной скважины. Рекомендуемая нефтенасыщенная мощность—10—40 м. При меньшей мощности резко возрастают потери тепла в породы, покрывающие и подстилающие продуктивный пласт. При чрезмерно большой мощности горизонта во избежание низкого охвата воздействием по вертикали возможно его расчленение на объекты. Благоприятны высокие коллекторские свойства пород (коэффициент пористости более 0,2 %, проницаемость более 0,5 мкм2), поскольку при этом сокращаются потерн тепла на нагревание собственно пород продуктивного пласта. Процесс наиболее эффективен при разработке залежей с высокой начальной нефтенасыщенностью, так как при этом потери тепла на нагрев содержащейся в пласте воды минимальны.

    Следует учитывать, что нагнетание пара при неустойчивости пород-коллекторов к разрушению может вызвать усиление выноса породы в добывающие скважины, а также разбухание глин в пласте, приводящее к уменьшению размера пор и к соответствующему снижению проницаемости. Поэтому целесообразно выбирать объекты с пластами, не подверженными разрушению и с малой глинистостью—не более 10%. Более благоприятны для процесса мономинеральные (кварцевые) песчаники, менее благоприятны — полимиктовые с обломками глинистых пород.

    Применение метода эффективно при условии расстояний между скважинами не более 200—300 м.

    Вытеснение нефти горячей водой. Этот метод может применяться для разработки нефтяных залежей высоковязких нефтей с целью повышения коэффициента извлечения нефти из залежей высокопарафинистых нефтей для предотвращения выпадения парафина в пласте. Повышение коэффициента извлечения нефти обусловливается теми же факторами. что и при нагнетании пара. Однако рассматриваемый процесс менее эффективен, поскольку он обеспечивает воздействие на пласт меньшей, чем при нагнетании пара. температуры и для прогрева пласта, вследствие значительного отставания фронта прогрева пласта от фронта вытеснения нефти, требуется закачивать в пласт большие объемы горячей воды (в 3—4 раза превышающие объем пустот продуктивного пласта).

    Метод применяется для залежей, по которым даже незначительное снижение температуры в процессе разработки может приводить к выпадению парафина в пласте и закупориванию его пор. Для предотвращения этого следует нагнетать воду с температурой, превышающей пластовую на величину ее потерь по пути к забою скважины.

    Так же, как и при нагнетании пара, выбор объектов для воздействия горячей водой в основном лимитируется величиной теплопотерь в скважине и в пласте.

    Термохимические методы.

    Методы основаны на способности пластовой нефти вступать в реакции с нагнетаемым в пласт кислородом (воздухом), сопровождающиеся выделением большого количества тепла (внутрипластовым «горением»). Таким образом, методы предусматривают генерирование тепла непосредственно в продуктивном пласте путем инициирования процесса горения у забоя и перемещения зоны (фронта) горения по пласту при последующем нагнетании воздуха. Для разработки нефтяных залежей могут быть применены следующие методы:

    -— прямоточное «сухое» горение, когда на забое воздухонагнетательной скважины производится поджог нефти и зона горения перемещается нагнетаемым воздухом в направлении к добывающим скважинам;

    -— прямоточное влажное или сверхвлажное горение, при котором в пласт нагнетаются в определенном соотношении воздух и вода. Это обеспечивает образование впереди фронта горения оторочки горячей воды, т. е. перенос тепла в зону впереди фронта горения, и способствует увеличению коэффициента извлечения нефти при значительном уменьшении расхода нагнетаемого воздуха.

    Второй процесс более эффективен, так как реализуются те же факторы улучшения механизма вытеснения нефти, что и при нагнетании в пласт пара, и, кроме того, дополнительные факторы, свойственные этому процессу (вытеснение нефти водогазовыми смесями, образующимся углекислым газом, поверхностно-активными веществами и др.). Учитывая рост давления нагнетания воздуха с увеличением глубины залегания пластов и необходимость применения компрессоров высокого давления, следует выбирать залежи, расположенные на глубинах не более 1500—2000 м. Методы могут быть рекомендованы для залежей с вязкостью пластовой нефти от 10 до 1000мПа с и более. Такие нефти содержат достаточное количество тяжелых фракций нефти, служащих в процессе горения топливом (коксом). Исходя из технологической возможности и экономической целесообразности процесса, рекомендуется применять его при проницаемости пород более 0,1 мкм2 и нефтенасыщенности более 30—35%. Мощность пласта должна быть более 3—4 м. Рекомендации по верхнему пределу мощности в литературе неоднозначны. Среди других имеются указания на то, что при лучшей проницаемости средней части эксплуатационного объекта нефтенасыщенная мощность может достигать70—80 м и более. При этом процесс горения, протекающий в средней части объекта, может обеспечивать прогрев и его менее проницаемых верхней я нижней частей.

    Процесс сухого горения в связи с высокой температурой горения—700 °С и выше—более применим для терригенных коллекторов, поскольку карбонатные коллекторы при высокой температуре подвержены разрушению. При влажном и особенно сверхвлажном процессах горение протекает при меньшей температуре—соответственно 400—500 и 200—300 °С. поэтому они применимы как для терригенных, так и для карбонатных коллекторов.

    Процесс сухого горения эффективен при таких же плотных сетках скважин, что и теплофизические методы. При реализации влажного горения в связи со значительными размерами зоны прогрева впереди фронта горения возможно применение сеток скважин плотностью до 16—20 га/скв.

    Методы смешивающегося вытеснения.

    К этой группе новых методов относят вытеснение нефти смешивающимися с нею агентами—двуокисью углерода СО2, сжиженными нефтяными газами (преимущественно пропаном), обогащенным газом (метаном со значительным количеством С2—С6), сухим газом высокого давления (в основном метаном). Каждый из методов эффективен при определенных компонентных составах и фазовых состояниях нефти и давлении, при котором может происходить процесс смешивания. С учетом последнего вытеснение нефти сухим газом высокого давления наиболее эффективно для залежей с пластовым давлением более 20 МПа, вытеснение обогащенным газом—10—20 МПа, сжиженным газом и двуокисью углерода—8—14 МПа. Следовательно, эти методы целесообразно применять для залежей с большими глубинами залегания пластов—более 1000—1200 м. Благоприятны также низкая вязкость пластовой нефти—менее 5 мПа×с и относительно небольшая мощность пластов—до 10—15 м. В принципе методы могут использоваться при различной проницаемости пластов, но практически их целесообразно применять при низкой проницаемости, когда не удастся реализовать более дешевый метод — заводнение.

    Температура пласта имеет ограничение лишь при вытеснении нефти сжиженным пропаном—не более 96—97 °С, так как при большей температуре он переходит в газообразное состояние. Применение других методов температурой не лимитируется.

    Методы вытеснения нефти газом высокого давления и обогащенным газом рекомендуются для пластов с высокой нефтенасыщенностью—более 60—70%. Методы вытеснения сжиженными газами и углекислым газом могут быть достаточно эффективными и при меньшей ее величине (35—40%), что позволяет использовать их после значительного обводнения пластов в результате применения заводнения.

    lektsia.com

    Вытеснение нефти водными растворами полимеров. — КиберПедия

    Наиболее приемлемым для этого процесса считается раствор полиакриламида (ПАА) известкового способа нейтрализации. Добавка ПАА к нагнетаемой воде повышает ее вязкость и, следовательно, уменьшает относительную вязкость пластовой нефти: mо=mн/mв. Это повышает устойчивость раздела между водой и нефтью (фронта вытеснения), способствуя улучшению вытесняющих свойств воды и более полному вовлечению объема залежи в разработку.

    Метод рекомендуется для залежей с повышенной вязкостью пластовой нефти — 10—50 мПа с. Учитывая возможность снижения приемистости нагнетательных скважин вследствие повышенной вязкости раствора и соответственно низких темпов разработки залежей, метод целесообразно применять при значительной проницаемости пород-коллекторов—более 0,1 мкм2. Благоприятны залежи с относительно однородным строением продуктивных пластов, преимущественно порового типа.

    При фильтрации раствора в пористой среде пород происходит адсорбция полимера на стенках пустот. Интенсивность этого процесса особенно ощутима при движении в пласте первой порции раствора, при значительной обводненности пластов минерализованной водой в результате предшествующей разработки, при высокой глинистости пород-коллекторов. Так как адсорбция может воздействовать на эффективность процесса вытеснения одновременно в двух противоположных направлениях, то по каждому объекту она должна быть предметом специальных исследований. Вместе с тем считают, что наиболее эффективно метод может быть применен на новых залежах (с низкой водонасыщенностью пластов) при низкой глинистости коллекторов (не более 8—10%). Вследствие потери полимерами при высокой температуре способности загущать воду метод целесообразно применять при температуре пластов не выше 70—90°С. Допустимая глубина залегания продуктивных отложений определяется потерями давления на трение вязкой жидкости в нагнетательных скважинах и величиной геотермического градиента.

    Вытеснение нефти водными растворами поверхностно-активных веществ ПАВ.

    Наиболее применимыми считаются растворы неионогенных ПАВ типа ОП-10. Судя по эксплуатационным данным, добавка ПАВ в нагнетаемую воду улучшает отмывающие свойства воды: снижается поверхностное натяжение воды на границе с нефтью, уменьшается краевой угол смачивания и т. д. Метод рекомендуется для залежей с водонасыщенностью пласта не более 15% (с учетом способности реагента к селективной адсорбции на стенках во-донасыщенных пустот породы), при вязкости пластовой нефти 5—30 мПа-с, проницаемости пласта выше 0,03—0,04 мкм2, температуре пласта до 70 °С.

    Следует отметить, что по мере накопления материалов о проведении опытно-промышленных работ в разных геологопромысловых условиях представления об эффективности метода становятся менее оптимистичными. В настоящее время возможный прирост коэффициента извлечения нефти от применения метода оценивают примерно в 3-5%.

    Вытеснение нефти мицеллярными растворами.

    При этом методе в качестве вытесняющего агента, в пласт нагнетают мицеллярный раствор (в объеме около 10 %)

    В разных литературных источниках указываются различные предельные значения температуры от пустотного пространства залежи), узкую оторочку которого перемещают широкой оторочкой буферной жидкости — раствора полимера, а последнюю рабочим агентомводой. Состав мицеллярного раствора: легкая углеводородная жидкость, пресная вода, поверхностно-активные вещества, стабилизатор. Раствор представляет собой микроэмульсню, состоящую из агрегатов (мицелл) молекул воды и УВ. Метод предусматривает достижение близких значений вязкости пластовой нефти, мицеллярного раствора и буферной жидкости. Механизм процесса находится в стадии изучения.

    Метод предназначается в основном для извлечения остаточной нефти из заводненных пластов. Для применения известных мицеллярных растворов рекомендуется выбирать залежи нефти в терригенных коллекторах порового типа (нетрещиноватых). относительно однородных, не содержащих карбонатного цемента. Эти требования обусловлены тем, что при перемещении раствора по резко неоднородному коллектору и при контакте его с карбонатами может нарушаться его структура. Средняя проницаемость пластов желательна более 0,1 мкм2. Остаточная нефтенасыщенность пласта технологически не ограничивает применения метода, но вследствие большой стоимости работ по созданию оторочки экономически целесообразно, чтобы она была более 25—30%. Рекомендуемая вязкость пластовой нефти от 3 до 20 мПа×с, поскольку при более высокой вязкости требуется и большая вязкость раствора и буферной жидкости, что обусловливает технологические трудности в подготовке и нагнетании растворов. В связи с неблагоприятным влиянием солей на структуру раствора метод целесообразно применять для эксплуатационных объектов, разрабатываемых с внутриконтурным нагнетанием пресной воды. Температура пластов не должна превышать 70—90 °С. Допустимая глубина залегания пластов определяется теми же факторами, что и при вытеснении нефти растворами ПАВ.

    Теплофизические методы.

    Применение этих методов основано на внесении в пласт тепла с поверхности. В качестве теплоносителей применяют пар или горячую воду.

    Вытеснение нефти паром. Метод рекомендуется для разработки залежей высоковязких нефтей — более 40— 50 мПа•с, для которых метод заводнения не пригоден. Наибольшее признание процесс паротеплового воздействия получил в сочетании с заводнением, при котором путем нагнетания пара в пласт в нем создается высокотемпературная оторочка в объеме 20—30 % к общему объему пустотного пространства залежи, которая перемещается закачиваемой в пласт водой. Применение метода позволяет достигать высокой величины коэффициента извлечения нефти—0,4—0,6, иногда более.

    Высокая эффективность метода обеспечивается благодаря снижению вязкости пластовой нефти, дистилляции нефти в зоне пара, гидрофилизации породы-коллектора вследствие расплавления и удаления со стенок пор смол и асфальтенов и другим явлениям.

    Выбор залежей с благоприятной для применения метода геологопромысловой характеристикой основывается главным образом на необходимости создания условий для минимальных потерь тепла при перемещении пара по скважине и затем по пласту. Глубина залегания пласта ограничивается примерно 1000 м во избежание чрезмерно высоких потерь тепла в породы через ствол нагнетательной скважины. Рекомендуемая нефтенасыщенная мощность—10—40 м. При меньшей мощности резко возрастают потери тепла в породы, покрывающие и подстилающие продуктивный пласт. При чрезмерно большой мощности горизонта во избежание низкого охвата воздействием по вертикали возможно его расчленение на объекты. Благоприятны высокие коллекторские свойства пород (коэффициент пористости более 0,2 %, проницаемость более 0,5 мкм2), поскольку при этом сокращаются потерн тепла на нагревание собственно пород продуктивного пласта. Процесс наиболее эффективен при разработке залежей с высокой начальной нефтенасыщенностью, так как при этом потери тепла на нагрев содержащейся в пласте воды минимальны.

    Следует учитывать, что нагнетание пара при неустойчивости пород-коллекторов к разрушению может вызвать усиление выноса породы в добывающие скважины, а также разбухание глин в пласте, приводящее к уменьшению размера пор и к соответствующему снижению проницаемости. Поэтому целесообразно выбирать объекты с пластами, не подверженными разрушению и с малой глинистостью—не более 10%. Более благоприятны для процесса мономинеральные (кварцевые) песчаники, менее благоприятны — полимиктовые с обломками глинистых пород.

    Применение метода эффективно при условии расстояний между скважинами не более 200—300 м.

    Вытеснение нефти горячей водой. Этот метод может применяться для разработки нефтяных залежей высоковязких нефтей с целью повышения коэффициента извлечения нефти из залежей высокопарафинистых нефтей для предотвращения выпадения парафина в пласте. Повышение коэффициента извлечения нефти обусловливается теми же факторами. что и при нагнетании пара. Однако рассматриваемый процесс менее эффективен, поскольку он обеспечивает воздействие на пласт меньшей, чем при нагнетании пара. температуры и для прогрева пласта, вследствие значительного отставания фронта прогрева пласта от фронта вытеснения нефти, требуется закачивать в пласт большие объемы горячей воды (в 3—4 раза превышающие объем пустот продуктивного пласта).

    Метод применяется для залежей, по которым даже незначительное снижение температуры в процессе разработки может приводить к выпадению парафина в пласте и закупориванию его пор. Для предотвращения этого следует нагнетать воду с температурой, превышающей пластовую на величину ее потерь по пути к забою скважины.

    Так же, как и при нагнетании пара, выбор объектов для воздействия горячей водой в основном лимитируется величиной теплопотерь в скважине и в пласте.

    Термохимические методы.

    Методы основаны на способности пластовой нефти вступать в реакции с нагнетаемым в пласт кислородом (воздухом), сопровождающиеся выделением большого количества тепла (внутрипластовым «горением»). Таким образом, методы предусматривают генерирование тепла непосредственно в продуктивном пласте путем инициирования процесса горения у забоя и перемещения зоны (фронта) горения по пласту при последующем нагнетании воздуха. Для разработки нефтяных залежей могут быть применены следующие методы:

    - прямоточное «сухое» горение, когда на забое воздухонагнетательной скважины производится поджог нефти и зона горения перемещается нагнетаемым воздухом в направлении к добывающим скважинам;

    - прямоточное влажное или сверхвлажное горение, при котором в пласт нагнетаются в определенном соотношении воздух и вода. Это обеспечивает образование впереди фронта горения оторочки горячей воды, т. е. перенос тепла в зону впереди фронта горения, и способствует увеличению коэффициента извлечения нефти при значительном уменьшении расхода нагнетаемого воздуха.

    Второй процесс более эффективен, так как реализуются те же факторы улучшения механизма вытеснения нефти, что и при нагнетании в пласт пара, и, кроме того, дополнительные факторы, свойственные этому процессу (вытеснение нефти водогазовыми смесями, образующимся углекислым газом, поверхностно-активными веществами и др.). Учитывая рост давления нагнетания воздуха с увеличением глубины залегания пластов и необходимость применения компрессоров высокого давления, следует выбирать залежи, расположенные на глубинах не более 1500—2000 м. Методы могут быть рекомендованы для залежей с вязкостью пластовой нефти от 10 до 1000мПа с и более. Такие нефти содержат достаточное количество тяжелых фракций нефти, служащих в процессе горения топливом (коксом). Исходя из технологической возможности и экономической целесообразности процесса, рекомендуется применять его при проницаемости пород более 0,1 мкм2 и нефтенасыщенности более 30—35%. Мощность пласта должна быть более 3—4 м. Рекомендации по верхнему пределу мощности в литературе неоднозначны. Среди других имеются указания на то, что при лучшей проницаемости средней части эксплуатационного объекта нефтенасыщенная мощность может достигать70—80 м и более. При этом процесс горения, протекающий в средней части объекта, может обеспечивать прогрев и его менее проницаемых верхней я нижней частей.

    Процесс сухого горения в связи с высокой температурой горения—700 °С и выше—более применим для терригенных коллекторов, поскольку карбонатные коллекторы при высокой температуре подвержены разрушению. При влажном и особенно сверхвлажном процессах горение протекает при меньшей температуре—соответственно 400—500 и 200—300 °С. поэтому они применимы как для терригенных, так и для карбонатных коллекторов.

    Процесс сухого горения эффективен при таких же плотных сетках скважин, что и теплофизические методы. При реализации влажного горения в связи со значительными размерами зоны прогрева впереди фронта горения возможно применение сеток скважин плотностью до 16—20 га/скв.

    Методы смешивающегося вытеснения.

    К этой группе новых методов относят вытеснение нефти смешивающимися с нею агентами—двуокисью углерода СО2, сжиженными нефтяными газами (преимущественно пропаном), обогащенным газом (метаном со значительным количеством С2—С6), сухим газом высокого давления (в основном метаном). Каждый из методов эффективен при определенных компонентных составах и фазовых состояниях нефти и давлении, при котором может происходить процесс смешивания. С учетом последнего вытеснение нефти сухим газом высокого давления наиболее эффективно для залежей с пластовым давлением более 20 МПа, вытеснение обогащенным газом—10—20 МПа, сжиженным газом и двуокисью углерода—8—14 МПа. Следовательно, эти методы целесообразно применять для залежей с большими глубинами залегания пластов—более 1000—1200 м. Благоприятны также низкая вязкость пластовой нефти—менее 5 мПа×с и относительно небольшая мощность пластов—до 10—15 м. В принципе методы могут использоваться при различной проницаемости пластов, но практически их целесообразно применять при низкой проницаемости, когда не удастся реализовать более дешевый метод — заводнение.

    Температура пласта имеет ограничение лишь при вытеснении нефти сжиженным пропаном—не более 96—97 °С, так как при большей температуре он переходит в газообразное состояние. Применение других методов температурой не лимитируется.

    Методы вытеснения нефти газом высокого давления и обогащенным газом рекомендуются для пластов с высокой нефтенасыщенностью—более 60—70%. Методы вытеснения сжиженными газами и углекислым газом могут быть достаточно эффективными и при меньшей ее величине (35—40%), что позволяет использовать их после значительного обводнения пластов в результате применения заводнения.

    cyberpedia.su

    ВЫТЕСНЕНИЕ НЕФТИ ИЗ ПЛАСТА РАСТВОРАМИ ПОЛИМЕРОВ

    Химия ВЫТЕСНЕНИЕ НЕФТИ ИЗ ПЛАСТА РАСТВОРАМИ ПОЛИМЕРОВ

    просмотров - 180

    Одна, из базовых причин низкой эффективности вытеснения нефти из коллекторов—неоднородность их физических свойств, в результате которой охват пласта заводнением оказыва­ется невысоким. Увеличение вязкости нефти сопровождается снижением охвата пласта вытесняющим агентом. Идея исполь­зования полимеров для повышения эффективности процесса заводнения основана на способности их водных растворов даже при низкой концентрации полимера значительно снижать со­отношение вязкости нефти и воды (m0=mн/mВ) и уменьшать подвижность последней в высокопроницаемых пропластках, выравнивая продвижение водонефтяного контакта. В качестве добавок к воде (загустителœей) используются полиакриламид (ПАА) и другие полимеры с массовой долей, равной 0,05— 0,7 %. Эти вещества представляют собой высокомолекулярные соединœения со сложным строением молекул в виде длинных це­почек, клубков и спиралей. Полиакриламид представляет со­бой сополимер акриламида, акриловой кислоты и ее солей:

    — СН2—СН—СН2—СН—СН2—СН—СН2—СН—СН2—СН—СН2—

    | | | | |

    С=О С=О С=О С=О С=О

    | | | | |

    Nh3 O-K+ Nh3 NH Nh3

    В щелочной воде амидные группы полиакриламида подверга­ются гидролизу, интенсивность которого в значительной сте­пени оказывает влияние на свойства растворов ПАА:

    —СН2—СН—СН2—СН —СН2—СН—СН2—СН

    | | ® | |

    СОNН2 СОNН2 n СОNН2 СОONa n

    Гидролизованный ПАА в воде диссоциируется, отщепляя ка­тионы. Образующиеся при этом отрицательные заряды вдоль молекул способствуют получению длинных растянутых макро­молекул вещества (под влиянием кулоновых сил отталкивания между заряженными группами в цепи). Эти растянутые цепочкообразные молекулы способствуют значительному повышению вязкости воды при малой концентрации ПАА.

    Вязкостные свойства растворов полимеров зависят от кон­центрации вещества, свойств и состава растворителя, степени гидролиза ПАА (Под степенью гидролиза понимают соотношение групп — СОО — к об­щему числу функциональных групп —СОО— и—СО—).

    По реологическим характеристикам растворы полимеров от­носятся к неньютоновским жидкостям, т. е. зависимость между скоростью их течения и градиентом давления нелинœейна. По характеру течения растворы полимеров проявляют себя как псевдопластики и как псевдодилатантные жидкости.

    В значительной степени вязкость растворов полимеров за­висит от состава и концентрации солей — добавка солей NaCl, CaCl2, MgCl2, FeCl3 значительно снижает их вязкость, причем с увеличением валентности катиона интенсивность понижения вязкости возрастает. При концентрациях полимера 0,5—1,0 % вязкость раствора мало зависит от его минœерализации. В каче­стве примера на рис VIII.12 приведен график зависимости вяз­кости раствора ПАА от концентрации полимера (измерения проведены с помощью стандартных капиллярных вискозиметров и в связи с этим значения вязкости условные).

    Рис. VIII.12. Зависимость условной вязко­сти раствора ПАА от концентрации поли­мера (по данным КазНИГРИ): 1 - в дистиллированной воде при t=300 С; 2 — в пластовой воде месторождения Каражанбас при t=300 С (концентрация ионов Na, Са и Mg 1,40 г на 100 г воды)

    Фильтрация растворов полимера в пористой среде характе­ризуется в отличие от чистых жидкостей специфическими осо­бенностями. Расход жидкости при стационарном перепаде ус­танавливается через длительное время — для этого крайне важно прокачать через пористую среду несколько поровых объемов раствора полимера. При этом оказывается, что проводимость пористой среды для раствора полимера уменьшается более зна­чительно, чем это можно было ожидать от увеличения его вязкости по сравнению с вязкостью воды. Степень проявления этого свойства принято охарактеризовывать фактором со­противления (ФС) — отношением R подвижности воды (растворителя) и подвижности раствора полимера:

    где mв и mп, kB, kП — соответственно вязкость и проницаемость для растворителя (воды) и полимера.

    В таком виде фактор сопротивления учитывает влияние по­лимера на вязкость раствора и на проницаемость пористой среды. По этой причине иногда из общего значения ФС выделяют ту часть, которая связана лишь с изменением проницаемости по­ристой среды под влиянием полимера, .

    По данным ВНИИ и КазНИГРИ, фактор сопротивления R при концентрации ПАА до 1 % может достигать 100 и более, a RK—4. Считается, что фактор сопротивления — следствие ад­сорбции полимеров пористой средой и механического улавли­вания ею крупных молекул полимеров. Опыт показывает, что адсорбция полимеров необратима, т. е. сниженная проводи­мость пород сохраняется и после многократной замены раствора полимера чистой водой. Иначе говоря, фильтрация и в этом случае характеризуется наличием фактора остаточного сопро­тивления. Из-за сорбции полимера пористой средой фильтрация сопровождается отставанием фронта раствора, содержащего полимер, от водонефтяного контакта (ВНК), т. е. практически нефть непосредственно на фронте ВНК вытесняется из пори­стой среды водой, не содержащей полимер. При концентрациях полимера 0,5 % количество сорбированного полимера достигает 0,8—1 мг на 1 см3 породы.

    Фактор сопротивления меньше проявляется при вытеснении нефти минœерализованной водой. Увеличение рН раствора и на­личие остаточной нефти также способствует снижению ФС. Установлено также, что после прекращения фильтрации новый процесс движения раствора полимера начинается как бы при пониженной вязкости раствора.

    В. М. Битовым и А. М. Полищуком предложена сорбционно-диффузионная схема проявления ПАА в процессе фильтра­ции растворов полиакриламида в пористой среде. Сущность ее состоит по сути в том, что одна часть полимерного вещества адсорбируется и удерживается породой необратимо, а другая — сорбируется обратимо, скапливается при фильтрации вблизи сужений капиллярных каналов, вызывая дополнительное сопро­тивление. В покое (при прекращении фильтрации) под влия­нием диффузионных процессов происходит рассеивание этих скоплений вещества, что сопровождается снижением сопротивления системы в первый период после нового начала фильтра­ции. Из сказанного следует, что механизм проявления полиме­ров связан с рядом эффектов, которые крайне важно учитывать при описании гидродинамики процесса фильтрации растворов полимеров — с изменением фазовой проницаемости системы в зависимости от насыщенности различными фазами и от сте­пени сорбции полимеров пористой средой, с изменением соот­ношения вязкости вытесняемого и вытесняющего агентов.

    Опыт показывает, что с увеличением концентрации полимера в растворе фазовая проницаемость пористой среды для смачивающей фазы уменьшается, а проницаемость для углеводородной жидкости при одной и той же насыщенности воз­растает (при концентрациях полимера до 0,05 %).

    По данным лабораторных опытов, нефтеотдача может воз­растать при вытеснении нефти полимерными растворами на 15—20 % (данные получены на линœейных моделях с однород­ными пористыми средами).

    На практике для экономии полимера целœесообразно зака­чивать в пласт оторочку загущенной полимеров воды и далее продвигать ее по пласту обычной водой. Чтобы оторочка не полностью размылась до подхода к эксплуатационным сква­жинам, объем ее должен быть подобран с учетом неоднород­ности пласта͵ соотношения m0 вязкостей нефти и раствора по­лимера. По данным ВНИИ (А. Т. Горбунов, С. Г. Пугачев и 3. К. Рябинина), при mо=15 минимально необходимый объем нагнетаемой оторочки в расчете на однородный линœейный пласт составляет 5—6 % от объема пор обрабатываемого участка. Нагнетание растворов полимера в пласт с целью увеличения нефтеотдачи осуществляется на ряде промыслов СССР.

    Читайте также

  • - ВЫТЕСНЕНИЕ НЕФТИ ИЗ ПЛАСТА РАСТВОРАМИ ПОЛИМЕРОВ

    Одна, из основных причин низкой эффективности вытеснения нефти из коллекторов—неоднородность их физических свойств, в результате которой охват пласта заводнением оказыва­ется невысоким. Увеличение вязкости нефти сопровождается снижением охвата пласта вытесняющим... [читать подробенее]

  • oplib.ru

    Вытеснение нефти водными растворами полимеров.

    Наиболее приемлемым для этого процесса считается раствор полиакриламида (ПАА) известкового способа нейтрализации. Добавка ПАА к нагнетаемой воде повышает ее вязкость и, следовательно, уменьшает относительную вязкость пластовой нефти: mо=mн/mв. Это повышает устойчивость раздела между водой и нефтью (фронта вытеснения), способствуя улучшению вытесняющих свойств воды и более полному вовлечению объема залежи в разработку.

    Метод рекомендуется для залежей с повышенной вязкостью пластовой нефти — 10—50 мПа с. Учитывая возможность снижения приемистости нагнетательных скважин вследствие повышенной вязкости раствора и соответственно низких темпов разработки залежей, метод целесообразно применять при значительной проницаемости пород-коллекторов—более 0,1 мкм2. Благоприятны залежи с относительно однородным строением продуктивных пластов, преимущественно порового типа.

    При фильтрации раствора в пористой среде пород происходит адсорбция полимера на стенках пустот. Интенсивность этого процесса особенно ощутима при движении в пласте первой порции раствора, при значительной обводненности пластов минерализованной водой в результате предшествующей разработки, при высокой глинистости пород-коллекторов. Так как адсорбция может воздействовать на эффективность процесса вытеснения одновременно в двух противоположных направлениях, то по каждому объекту она должна быть предметом специальных исследований. Вместе с тем считают, что наиболее эффективно метод может быть применен на новых залежах (с низкой водонасыщенностью пластов) при низкой глинистости коллекторов (не более 8—10%). Вследствие потери полимерами при высокой температуре способности загущать воду метод целесообразно применять при температуре пластов не выше 70—90°С. Допустимая глубина залегания продуктивных отложений определяется потерями давления на трение вязкой жидкости в нагнетательных скважинах и величиной геотермического градиента.

    Вытеснение нефти водными растворами поверхностно-активных веществ ПАВ.

    Наиболее применимыми считаются растворы неионогенных ПАВ типа ОП-10. Судя по эксплуатационным данным, добавка ПАВ в нагнетаемую воду улучшает отмывающие свойства воды: снижается поверхностное натяжение воды на границе с нефтью, уменьшается краевой угол смачивания и т. д. Метод рекомендуется для залежей с водонасыщенностью пласта не более 15% (с учетом способности реагента к селективной адсорбции на стенках во-донасыщенных пустот породы), при вязкости пластовой нефти 5—30 мПа-с, проницаемости пласта выше 0,03—0,04 мкм2, температуре пласта до 70 °С.

    Следует отметить, что по мере накопления материалов о проведении опытно-промышленных работ в разных геологопромысловых условиях представления об эффективности метода становятся менее оптимистичными. В настоящее время возможный прирост коэффициента извлечения нефти от применения метода оценивают примерно в 3-5%.

    Вытеснение нефти мицеллярными растворами.

    При этом методе в качестве вытесняющего агента, в пласт нагнетают мицеллярный раствор (в объеме около 10 %)

    В разных литературных источниках указываются различные предельные значения температуры от пустотного пространства залежи), узкую оторочку которого перемещают широкой оторочкой буферной жидкости — раствора полимера, а последнюю—рабочим агентом—водой. Состав мицеллярного раствора: легкая углеводородная жидкость, пресная вода, поверхностно-активные вещества, стабилизатор. Раствор представляет собой микроэмульсню, состоящую из агрегатов (мицелл) молекул воды и УВ. Метод предусматривает достижение близких значений вязкости пластовой нефти, мицеллярного раствора и буферной жидкости. Механизм процесса находится в стадии изучения.

    Метод предназначается в основном для извлечения остаточной нефти из заводненных пластов. Для применения известных мицеллярных растворов рекомендуется выбирать залежи нефти в терригенных коллекторах порового типа (нетрещиноватых). относительно однородных, не содержащих карбонатного цемента. Эти требования обусловлены тем, что при перемещении раствора по резко неоднородному коллектору и при контакте его с карбонатами может нарушаться его структура. Средняя проницаемость пластов желательна более 0,1 мкм2. Остаточная нефтенасыщенность пласта технологически не ограничивает применения метода, но вследствие большой стоимости работ по созданию оторочки экономически целесообразно, чтобы она была более 25—30%. Рекомендуемая вязкость пластовой нефти от 3 до 20 мПа×с, поскольку при более высокой вязкости требуется и большая вязкость раствора и буферной жидкости, что обусловливает технологические трудности в подготовке и нагнетании растворов. В связи с неблагоприятным влиянием солей на структуру раствора метод целесообразно применять для эксплуатационных объектов, разрабатываемых с внутриконтурным нагнетанием пресной воды. Температура пластов не должна превышать 70—90 °С. Допустимая глубина залегания пластов определяется теми же факторами, что и при вытеснении нефти растворами ПАВ.

    Теплофизические методы.

    Применение этих методов основано на внесении в пласт тепла с поверхности. В качестве теплоносителей применяют пар или горячую воду.

    Вытеснение нефти паром. Метод рекомендуется для разработки залежей высоковязких нефтей — более 40— 50 мПа•с, для которых метод заводнения не пригоден. Наибольшее признание процесс паротеплового воздействия получил в сочетании с заводнением, при котором путем нагнетания пара в пласт в нем создается высокотемпературная оторочка в объеме 20—30 % к общему объему пустотного пространства залежи, которая перемещается закачиваемой в пласт водой. Применение метода позволяет достигать высокой величины коэффициента извлечения нефти—0,4—0,6, иногда более.

    Высокая эффективность метода обеспечивается благодаря снижению вязкости пластовой нефти, дистилляции нефти в зоне пара, гидрофилизации породы-коллектора вследствие расплавления и удаления со стенок пор смол и асфальтенов и другим явлениям.

    Выбор залежей с благоприятной для применения метода геологопромысловой характеристикой основывается главным образом на необходимости создания условий для минимальных потерь тепла при перемещении пара по скважине и затем по пласту. Глубина залегания пласта ограничивается примерно 1000 м во избежание чрезмерно высоких потерь тепла в породы через ствол нагнетательной скважины. Рекомендуемая нефтенасыщенная мощность—10—40 м. При меньшей мощности резко возрастают потери тепла в породы, покрывающие и подстилающие продуктивный пласт. При чрезмерно большой мощности горизонта во избежание низкого охвата воздействием по вертикали возможно его расчленение на объекты. Благоприятны высокие коллекторские свойства пород (коэффициент пористости более 0,2 %, проницаемость более 0,5 мкм2), поскольку при этом сокращаются потерн тепла на нагревание собственно пород продуктивного пласта. Процесс наиболее эффективен при разработке залежей с высокой начальной нефтенасыщенностью, так как при этом потери тепла на нагрев содержащейся в пласте воды минимальны.

    Следует учитывать, что нагнетание пара при неустойчивости пород-коллекторов к разрушению может вызвать усиление выноса породы в добывающие скважины, а также разбухание глин в пласте, приводящее к уменьшению размера пор и к соответствующему снижению проницаемости. Поэтому целесообразно выбирать объекты с пластами, не подверженными разрушению и с малой глинистостью—не более 10%. Более благоприятны для процесса мономинеральные (кварцевые) песчаники, менее благоприятны — полимиктовые с обломками глинистых пород.

    Применение метода эффективно при условии расстояний между скважинами не более 200—300 м.

    Вытеснение нефти горячей водой. Этот метод может применяться для разработки нефтяных залежей высоковязких нефтей с целью повышения коэффициента извлечения нефти из залежей высокопарафинистых нефтей для предотвращения выпадения парафина в пласте. Повышение коэффициента извлечения нефти обусловливается теми же факторами. что и при нагнетании пара. Однако рассматриваемый процесс менее эффективен, поскольку он обеспечивает воздействие на пласт меньшей, чем при нагнетании пара. температуры и для прогрева пласта, вследствие значительного отставания фронта прогрева пласта от фронта вытеснения нефти, требуется закачивать в пласт большие объемы горячей воды (в 3—4 раза превышающие объем пустот продуктивного пласта).

    Метод применяется для залежей, по которым даже незначительное снижение температуры в процессе разработки может приводить к выпадению парафина в пласте и закупориванию его пор. Для предотвращения этого следует нагнетать воду с температурой, превышающей пластовую на величину ее потерь по пути к забою скважины.

    Так же, как и при нагнетании пара, выбор объектов для воздействия горячей водой в основном лимитируется величиной теплопотерь в скважине и в пласте.

    Термохимические методы.

    Методы основаны на способности пластовой нефти вступать в реакции с нагнетаемым в пласт кислородом (воздухом), сопровождающиеся выделением большого количества тепла (внутрипластовым «горением»). Таким образом, методы предусматривают генерирование тепла непосредственно в продуктивном пласте путем инициирования процесса горения у забоя и перемещения зоны (фронта) горения по пласту при последующем нагнетании воздуха. Для разработки нефтяных залежей могут быть применены следующие методы:

    -— прямоточное «сухое» горение, когда на забое воздухонагнетательной скважины производится поджог нефти и зона горения перемещается нагнетаемым воздухом в направлении к добывающим скважинам;

    -— прямоточное влажное или сверхвлажное горение, при котором в пласт нагнетаются в определенном соотношении воздух и вода. Это обеспечивает образование впереди фронта горения оторочки горячей воды, т. е. перенос тепла в зону впереди фронта горения, и способствует увеличению коэффициента извлечения нефти при значительном уменьшении расхода нагнетаемого воздуха.

    Второй процесс более эффективен, так как реализуются те же факторы улучшения механизма вытеснения нефти, что и при нагнетании в пласт пара, и, кроме того, дополнительные факторы, свойственные этому процессу (вытеснение нефти водогазовыми смесями, образующимся углекислым газом, поверхностно-активными веществами и др.). Учитывая рост давления нагнетания воздуха с увеличением глубины залегания пластов и необходимость применения компрессоров высокого давления, следует выбирать залежи, расположенные на глубинах не более 1500—2000 м. Методы могут быть рекомендованы для залежей с вязкостью пластовой нефти от 10 до 1000мПа с и более. Такие нефти содержат достаточное количество тяжелых фракций нефти, служащих в процессе горения топливом (коксом). Исходя из технологической возможности и экономической целесообразности процесса, рекомендуется применять его при проницаемости пород более 0,1 мкм2 и нефтенасыщенности более 30—35%. Мощность пласта должна быть более 3—4 м. Рекомендации по верхнему пределу мощности в литературе неоднозначны. Среди других имеются указания на то, что при лучшей проницаемости средней части эксплуатационного объекта нефтенасыщенная мощность может достигать70—80 м и более. При этом процесс горения, протекающий в средней части объекта, может обеспечивать прогрев и его менее проницаемых верхней я нижней частей.

    Процесс сухого горения в связи с высокой температурой горения—700 °С и выше—более применим для терригенных коллекторов, поскольку карбонатные коллекторы при высокой температуре подвержены разрушению. При влажном и особенно сверхвлажном процессах горение протекает при меньшей температуре—соответственно 400—500 и 200—300 °С. поэтому они применимы как для терригенных, так и для карбонатных коллекторов.

    Процесс сухого горения эффективен при таких же плотных сетках скважин, что и теплофизические методы. При реализации влажного горения в связи со значительными размерами зоны прогрева впереди фронта горения возможно применение сеток скважин плотностью до 16—20 га/скв.

    Методы смешивающегося вытеснения.

    К этой группе новых методов относят вытеснение нефти смешивающимися с нею агентами—двуокисью углерода СО2, сжиженными нефтяными газами (преимущественно пропаном), обогащенным газом (метаном со значительным количеством С2—С6), сухим газом высокого давления (в основном метаном). Каждый из методов эффективен при определенных компонентных составах и фазовых состояниях нефти и давлении, при котором может происходить процесс смешивания. С учетом последнего вытеснение нефти сухим газом высокого давления наиболее эффективно для залежей с пластовым давлением более 20 МПа, вытеснение обогащенным газом—10—20 МПа, сжиженным газом и двуокисью углерода—8—14 МПа. Следовательно, эти методы целесообразно применять для залежей с большими глубинами залегания пластов—более 1000—1200 м. Благоприятны также низкая вязкость пластовой нефти—менее 5 мПа×с и относительно небольшая мощность пластов—до 10—15 м. В принципе методы могут использоваться при различной проницаемости пластов, но практически их целесообразно применять при низкой проницаемости, когда не удастся реализовать более дешевый метод — заводнение.

    Температура пласта имеет ограничение лишь при вытеснении нефти сжиженным пропаном—не более 96—97 °С, так как при большей температуре он переходит в газообразное состояние. Применение других методов температурой не лимитируется.

    Методы вытеснения нефти газом высокого давления и обогащенным газом рекомендуются для пластов с высокой нефтенасыщенностью—более 60—70%. Методы вытеснения сжиженными газами и углекислым газом могут быть достаточно эффективными и при меньшей ее величине (35—40%), что позволяет использовать их после значительного обводнения пластов в результате применения заводнения.

    lektsia.info


    Смотрите также