Технология и техника воздействия на нефтяные залежи и повышение нефтеотдачи

 Технология  и техника воздействия  на нефтяные залежи и повышение нефтеотдачи

 С начала развития нефтяной промышленности до 40-х годов залежи разрабатывали на режимах истощения, при которых извлекали не более 25 % нефти от начальных запасов. Редко встречался естественный водонапорный режим. 

 Заводнение  как отдельный метод разработки при благоприятных физико геологических условиях позволяет достичь коэффициента нефтеотдачи (нефтеизвлечения) 0,65—0,7. Однако при заводнении месторождений с трудноизвлекаемыми запасами (высокая вязкость нефти, малая проницаемость и большая неоднородность пластов) коэффициенты нефтеотдачи уменьшаются до 0,3—0.35 при увеличивающейся кратности промывки с 0.8—1 до 5-7, а при вязкости нефти более 25—30 мПа-с за- 
воднение становится малоэффективным. Поэтому перед нефтедобывающей отраслью стоит проблема повышения нефтеотдачи пластов, заключающаяся в увеличении эффективности заводнения кзк основной технологии и в отборе остаточной нефти из 
уже заводненных зон (третичные методы добычи) и из залежей, которые разрабатываются при других режимах истощения или вытеснения. 

 Классификация, условия и перспективы применения методов повышения нефтеотдачи

 В настоящее  время известны, изучаются и внедряются в промышленную практику десятки различных методов воздействия на нефтяные залежи и повышения нефтеотдачи (первичные, вторичные. третичные). Современные методы повышения нефтеотдачи (нефтеизвлечения) в той или иной степени базируются на заводнении. Среди них можно выделить четыре основные группы:

• гидродинамические методы — циклическое заводнение, изменение направлений фильтрационных потоков, создание высоких давлений нагнетания, форсированный отбор жидкости, а также методы воздействия на призабойную зону пласта;
• физико-химические методы — заводнение с применением активных примесей (поверхностно-активных веществ, полимеров, щелочи, серной кислоты, диоксида углерода, мицеллярных растворов);
• газовые методы — водогазовос-циклическое воздействие, вытеснение нефти газом высокого давления;
• тепловые методы — вытеснение нефти теплоносителями (горячей водой, паром), пароциклическая обработка, внутрипластовое горение, использование воды как терморастворителя нефти.

 Для месторождений с маловязкими нефтями, разрабатываемых с использованием заводнения, к наиболее перспективным можно отнести следующие методы: гидродинамические; применение диоксида углерода, водогазовых смесей, ми- целлярных растворов, а для месторождений с высоковязкими нефтями — использование пара; внутрипластовое горение. Остальные методы будут примениться в основном дли интенсификации добычи нефти и регулирования процесса разработки.

 Современные методы повышения нефтеотдачи с 70-х годов получили широкое промышленное применение и испытание. 
В целом по стране на физико-химические методы приходится 50, на тепловые — 40 и на газовые — 10 % от общего объема применения по охвату запасов нефти. Практика показала, что использование методов повышения нефтеотдачи пластов в 7—10 
раз дороже применения заводнения. Поэтому рентабельность их определяется ценой на нефть. Однако в будущем с учетом роста потребности в нефти и ограниченности ресурсов, тенденции экономии нефти и повышения эффективности се использования 
во всех сферах потребления, интенсивных поисков альтернативных источников ее замены как топлива и сырья методы повышения нефтеотдачи пластов найдут широкое применение. 

Таблица 1. Основные критерии для применения физико-химических и газовых 
методов повышения нефтеотдачи (по М Л. Сургучеву) 

 
 

* Неблагоприятный, а в сильно выраженной форме - недопустимый параметр. 

Таблица 2. Основные критерии для применения тепловых методов  повышения 
нефтеотдачи (пo М Л. Сургучеву) 

 
 

* Неблагоприятный, а в сильно выраженной форме — недопустимый параметр. 

Таблица 3. Потенциальные  возможности и критические факторы  методов 
повышения нефтеотдачи (по М. Л. Сургучеву) 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 ТЕХНОЛОГИЯ И ТЕХНИКА ПОДДЕРЖАНИЯ ПЛАСТОВОГО ДАВЛЕНИЯ ЗАВОДНЕНИЕМ

 В настоящее время заводнение — высокопотенциальный и освоенный метод разработки и увеличения нефтеотдачи пластов, применимый практически при всех геолого-физических и технико-технологических условиях, кроме гидрофобных коллекторов, высоковязких нефтей и сильно загазированных малопроницаемых пластов. 

 Водоснабжение систем ППД. Качество нагнетаемой воды

 Поддержание пластового давления (ППД) заводнением требует использования больших объемов качественной воды. Решение проблемы водоснабжения сводится к изысканию надежного и водообильного источника (с оценкой запасов и возможных расходов воды), обоснованию качества воды и разработке технологии ее подготовки. Потребность составляет 1,5—2 м1 воды на 1 т добытой нефти. Расход -закачиваемой воды определяется стадией разработки месторождения (рис. 3.1). Качество воды включает наличие хороших нефтевытесняющих свойств, небольшое содержание механических примесей и эмульгированной нефти, отсутствие снижения пласта (приемистости нагнетательных скважин), отсутствие в воде сероводорода, диоксида углерода, кислорода, водорослей и микроорганизмов. Растворенный в воде кислород вызывает интенсивную коррозию металла и способствует активному развитию в пласте аэробных бактерий. Диоксид углерода понижает рН воды и приводит к разрушению защитных окисных пленок на металле, а также к усилению коррозии оборудования. Сероводород образует, реагируя с железом, твердые уносимые потоком воды частицы сернистого железа, а при наличии кислорода — серную кислоту. Он может образовываться в результате восстановления содержащихся в воде сульфатов кальция углеводородами нефти с выделением диоксида углерода и в виде осадка карбоната кальция. Наличие его в продукции добывающих скважин приводит к усилению коррозии нефтедобывающего оборудования. Сульфатопоглощающие и сульфатообразующие бактерии вызывают биокоррозию металлов. Они могут жить за счет расщепления органических и неорганических веществ и развиваться как при отсутствии свободного кислорода (анаэробные бактерии), так и при наличии растворенного в воде кислорода (аэробные бактерии). Сульфатовосстанавливающие бактерии способны полностью восстанавливать сульфаты, имеющиеся в закачиваемой воде, и образовывать до 100 мг/л сероводорода. Снижение проницаемости пласта возможно вследствие набухания глин в пресных водах, химической несовместимости по солевому составу закачиваемой воды с пластовой, выпадения различных осадков и др. Механические примеси, соединения железа (продукты коррозии и сернистое железо), водоросли и различные микроорганизмы заиливают (кольматируют) по- 
верхность фильтрации, выключают мелкопористые слои из процесса вытеснения.

 Опыт  показал, что устанавливать единые нормы по качеству воды для закачки в пласты нецелесообразно. Допустимое содержание механических примесей и эмульгированной нефти принимают с учетом проницаемости и трещиноватости пород

 до 5—50 мг/л, причем с увеличением трещиноватости повышается допустимое содержание. Диаметр фильтрационных каналов должен быть в 3—6 раз больше диаметра частиц. 

   

 Рис. 3.1. Динамика относительного отбора жидкости, нагиетаии воды, по- 
требности в воде V и нефтеотдачи N во времени (no М. Л. Сургучеву) 

 Пригодность воды оценивается в лаборатории (стандартный анализ состава и свойств, опыты по затуханию фильтрации через естественный керн) и пробной закачкой в пласт. Следует отмстить, что количество ежегодно закачиваемого в каждую скважину загрязняющего материала достигает нескольких тонн. Источники закачиваемой воды могут быть разные. В настоящее время используют воды: открытых водоемов (рек, озер, водохранилищ, морей); грунтовые (подрусловые и артезианские); глубинные (нижних и верхних глубинных горизонтов); сточные.

 Грунтовые воды характеризуются значительным многообразием химического состава (минерализация 100—200 мг/л), небольшим содержанием взвешенных частиц. Их можно закачивать без специальной подготовки.

 Воды  глубинных горизонтов в большей степени минерализованы и также не требуют дополнительной обработки. Воды поверхностных водоемов значительно уступают по качеству грунтовым и глубинным, содержат большое количество механических примесей* (глины, ила, песка), особенно в период ливней, паводков, снеготаяния, штормов, способны вызвать набухание глин, кроме морской воды (минерализация черноморской и каспийской вод составляет 16 и 13 г/л).

 Сточные воды минерализованы (15—3000 г/л) и обладают хорошими нефте вытесняющим и свойствами. Вместе с тем сточные воды содержат большое количество эмульгированной нефти, механических примесей, а также диоксида углерода и сероводорода. Необходимость очистки от механических примесей и эмульгированной нефти удорожает использование сточных вод, однако прн этом решается проблема охраны окружающей среды н утилизации (канализации) сточных вод.

 В системах заводнения используется более 60 % сточных вод, остальной объем все еще закачивается в поглощающие скважины или сбрасывается в бессточные испарители. Сброс промысловых сточных вод в водоемы полностью прекращен. Следует отметить, что система ППД динамична: сначала используются воды внешних источников, а затем — пластовая вода по замкнутому циклу (безотходное производство).