3 Обзор методов  увеличения нефтеотдачи пластов

     

Высокопродуктивные  месторождения Татарстана находятся  на поздней стадии разработки. Добыча нефти ежегодно падает, обводненность  растет. Возникает вопрос о вовлечении в разработку трудноизвлекаемых  запасов, то есть таких запасов, темпы  извлечения которых при традиционных методах разработки очень низки. В настоящее время доля трудноизвлекаемых запасов по республике Татарстан составляет 81%. Наиболее важную роль в проблеме извлечения играют методы увеличения нефтеотдачи.

     

На месторождениях Татарстана методами увеличения нефтеотдачи пластов охвачено свыше 400 миллион тонн запасов. На залежах внедряется или испытывается около 30 технологий повышения нефтеотдачи пластов. За счет них добыто около 18 миллион тонн нефти.

     

На основе опыта  использования МУН доказано, что в условиях Татарстана наиболее эффективными и экологически безопасными являются такие, как полимерное заводнение, закачка эфиров целлюлозы и полимерно-дисперсных систем, а также чередующаяся закачка нефти и воды. Кроме того, в широких масштабах используется алкилированная серная кислота (АСК), являющаяся отходом нефтепереработки. Тепловые методы для залежей высоковязких нефтей перспективны при условии решения ряда технических и экологических проблем. Они более перспективны для залежей природных битумов.

     

В таблице 3.1 приведены  условия применения некоторых методов  увеличения нефтеотдачи. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     

3.1 Физико-химические методы воздействия на залежь

     

Все физико-химические методы воздействия применяются на месторождениях Татарстана при заводнении и направлены на решение следующих задач:

• улучшение охвата пластов вытеснением расчлененных и неоднородных коллекторов;
• улучшение вытесняющих свойств воды для обеспечения полноты выработки остаточной нефти заводненных зон;
• изменение свойств коллектора;
• сокращение отбора попутной воды.

     

Эти методы при  существующей технологии разработки и  степени обводненности продукции являются одними из наиболее важных.

     

3.1.1 Применение поверхностно-активных  веществ 

     

Сущность метода заводнения с применением ПАВ заключается в повышении нефтевытесняющих свойств воды за счет снижения межфазного натяжения нефти на границе «нефть-вода» и улучшения смачиваемости пор закачиваемой водой.

     

Таким образом, применение ПАВ способствует отмыву пленочной нефти, гидрофилизации поверхности породы, снижению набухаемости глинистых минералов.

     

Эффективность технологий на основе ПАВ выше при  их применении на ранних стадиях разработки залежей в зонально-неоднородных пластах. В слоисто-неоднородных пластах с аномально вязкой нефтью после прорыва воды в добывающие скважины и создания водопроводящих каналов эффективность внедрения таких технологий резко снижается. Водные растворы ПАВ способствуют лишь доотмыву незначительного количества нефти в водопроводящих каналах. В связи с этим в слоисто-неоднородных пластах более эффективны технологии с глубокопроникающими вязкими составами, основанные на снижении проводимости этих каналов для расширения охвата вытеснением нефти из менее проницаемых зон и слоев. 

     

3.1.2 Полимерное заводнение

     

Полимерное заводнение применяется для регулирования  отношения подвижностей нефтяной и вытесняющей фаз, повышения охвата пласта воздействием и создания благоприятных физико-химических условий для увеличения коэффициента вытеснения нефти. Фильтрация сопровождается адсорбцией полимера на породе, которая значительно слабее, чем в случае с ПАВ.

     

Основным свойством  полимеров является способность  загущать водные растворы. С учетом этого при выборе технологии и прогнозе эффективности применения полимерного заводнения учитывается анизотропия пласта по проницаемости, слоистая и площадная неоднородность коллектора, соотношение вязкостей нефти и воды, действие капиллярных и гравитационных сил.

     

Полимерное заводнение успешно применяется в терригенных и карбонатных коллекторах с проницаемостью 0,1—1,0 мкм², вязкостью нефти 3—100 мпа*с и нефтенасыщенностью более 50 %, когда в закачиваемой воде ограничено содержание ионов Са и Mg, при температуре пласта не выше 70°С.

     

Для каждого  конкретного объекта необходимо подобрать оптимальный тип полимера и следует изучить реологические и фильтрационные свойства раствора. Растворы полимера имеют высокую вязкость при сравнительно низких концентрациях.

     

Дальнейшее развитие полимерного заводнения на поздней стадии разработки залежей направлено на применение сшитых полимерных систем с образованием геля в результате химических реакций или физических превращений при изменении температуры и солевого состава.

     

3.1.3 Полимерно-дисперсные  системы       

     

Полимерно-дисперсные системы - это системы, состоящие из полимерных и минеральных частиц. В качестве полимерных частиц чаще всего используются полиакриламиды (ПАА), а минеральных - глина.

     

Механизм воздействия  ПДС на продуктивные пласты с целью  повышения нефтеотдачи заключается в том что в результате осаждения полимерминеральных комплексов на стенках пор вследствие флокуляции глинистых частиц полимерами (ПАА) увеличивается сопротивление высокопроницаемых обводненных пропластков. Вследствие этого происходит перераспределение фильтрационных потоков по разрезу пласта, активизируя выработку нефти из слабопроницаемых пропластков и подключая в разработку недренируемые до закачки ПДС пропластки.

     

Механизм увеличения нефтеотдачи пластов при применении ПДС подтвержден результатами физико-химических исследований, математического и физического моделирования пластовых процессов. Седиментационным анализом и с помощью телевизионного микроскопа-анализатора при физическом моделировании установлено следующее /4/:

• размеры частиц ПДС сопоставимы с размерами пор пласта;
• объем образующегося осадка ПДС превышает объем осевших глинистых частиц в отсутствие полимера в 1,5 - 2,5 раза;
• минерализация  пластовых вод практически не влияет на характер распределения частиц ПДС по размерам;
• образующийся осадок ПДС, не размывается водой, что является гарантией надежной изоляции прослоев, промытых водой;
• компоненты ПДС фильтруются в основном в высокопроницаемые участки модели неоднородного пласта с образованием там полимерминеральных комплексов.

     

Лабораторные исследования показали также, что остаточный фактор сопротивления, создаваемый в пористой среде частицами ПДС, в отличие от полимера, возрастает с увеличением проницаемости. Прирост коэффициента нефтеотдачи зависит от степени неоднородности или соотношения проницаемости пропластков. Чем больше соотношение проницаемостей пропластков, тем выше прирост коэффициента нефтеотдачи.

     

После закачки  ПДС происходит подключение в  работу ранее не работавших низкопроницаемых пропластков. По кривым восстановления давления рассчитанная глубина проникновения ПДС составляет 50 - 115 м. Количество дополнительно добытой нефти изменяется в широких пределах - от 0 до 15 тысячт на одну обработку и зависит от степени неоднородности и геолого-физических параметров пласта.

     

Объектами применения ПДС являются, в основном, блоки, участки, линзы и полулинзы продуктивных пластов, находящихся на поздней стадии разработки (обводненность свыше 60 %) и состоящие из нескольких пропластков как разделенных, так и не разделенных непроницаемыми пропластками, то есть характеризующиеся высокой послойной неоднородностью и на которых расположены одна или несколько нагнетательных скважин и гидродинамически связанных с ними добывающие скважины.

     

Типичным примером эффективного применения ПДС  является участок скважины 59 залежи 31 Ромашкинского месторождения. После закачки ПДС эффект стал проявляться через 4 месяца за счет подключения пласта-песчаника толщиной 2 м с ухудшенной проницаемостью по сравнению с основным пластом. Эффект составил 6 тысяч тонн дополнительной нефти. За 1985—1992 годы проведены закачки полимерно-дисиерсионных систем на 478 скважинах, в том числе на Ромашкинском месторождении — на 318 скважинах. Дополнительная добыча нефти составила 947 тысяч тонн, в том числе на Ромашкинском месторождении — 772 тысяч тонн.

     

Для проведения работ по закачке полимерно-дисперсных систем в Башкортостане выбраны  небольшие участки на девонской  залежи Шкаповского месторождения  в районе нагнетательных скважин 326 и 178, на залежах угленосной толщи Игровского в районе нагнетательных скважин 684, 696 и 697, Четырманского — в районе нагнетательной скважины 1036, Воядинского — нагнетательной скважины 1812, Югомаш-Максимовского месторождения — в районе нагнетательных скважин 2764, 1305 /5/. На пяти участках из шести, где произведена закачка полимерно-дисперсных систем, наблюдаются прирост текущей нефтеотдачи в пределах 2—17%, а также сократился объем попутной воды на 1040—44300 м³. По данным научно-производственного объединения «Союзнефтеотдача» прирост текущей нефтеотдачи в 1988—1989 годах составил от 4% в районе нагнетательной скважины 1305 Югомаш-Максимовского до 8% (скважина 2764) этого же месторождения.

     

Данный метод  хорошо зарекомендовал себя в условиях НГДУ «Азнакаевскнефть». В таблице 3.2 приведены технико-экономические показатели применения ПДС. На сегодняшний день он является одним из самых эффективных и наиболее широко применяемых методов увеличения нефтеотдачи в Татарстане. 

Таблица 3.2

Технико-экономические  показатели применения ПДС в 1984—1993 годах

 

     

3.1.4 Применение эфиров  целлюлозы

     

Блокирование  дальнейшего поступления воды в  промытые зоны пласта и направление  вытесняющего агента и зоны, не охваченные воздействием, возможно также путем применения эфиров целлюлозы. Установлено, что закачка более 2000 м³ водных растворов эфиров целлюлозы сопровождается nepepacпределением фильтрационных потоков не только в призабойной зоне скважины, но и на достаточно большом от нее удалении.                                  

     

В пласте под  воздействием температуры, изменения  показателя рН, ионов металла, содержащихся как в воде, на которой производится приготовление раствора, так и  в пластовой воде, происходит загущение закачиваемого раствора эфиров целлюлозы до образования гидрогелей различной степени подвижности. Добавление в раствор сшивателя, ионов металлов, позволяет целенаправленно регулировать свойства растворов. Благодаря этому технология применима на любой стадии разработки.