УДК 622

Джанабергенов Б. С., Рахимбаев Д.К., Сарсенгалиев С.И.

НОВЫЕ СПОСОБА УВЕЛИЧЕНИЯ НЕФТЕОТДАЧИ ПЛАСТОВ

Республика Казахстан г. Алматы,

(Казахский Национальный Технический университет имени К.И. Сатпаева)

Проведен анализ существующих методов теплового воздействия на нефтяной пласт и призабойную зону скважин.

В настоящее время существенно увеличились масштабы добычи нефти и газа и вводятся в разработку месторождения со сложными геолого-физическими условиями, решается важнейшая проблема увеличения полноты извлечения нефти из недр.

Конечная нефтеотдача пластов при любых известных методах воздействия на них никогда не достигает 100%, и в недрах всегда остается значительное количество нефти, которая удерживается в порах пласта капиллярными силами или же находится в «целиках» - зонах пласта не затронутых воздействием движущих сил. Чем больше вязкость пластовой нефти и чем меньше поровые каналы, тем сильнее проявляются удерживающие нефть капиллярные силы, тем больше в пласте остается нефти. Целесообразность извлечения остаточных запасов нефти в связи с постоянным ростом мировых цен на нефть становится все более актуальной.

Исследования показывают, что средняя величина коэффициента нефтеотдачи составляет в СНГ 0,37-0,4, а в США – 0,33. Считается, что объем нефти, которая может быть извлечена из пластов, достигших экономического предела эксплуатации с помощью существующих методов воздействия, составит 1/3 объема нефти оставшейся в пласте. Следовательно, запасы остаточной нефти в так называемых истощенных пластах огромны. Они представляют собой солидный резерв нефтедобывающей промышленности. Повышение коэффициента нефтеотдачи пласта со средними запасами до 0,7-0,8 равносильно открытию новых крупных месторождений. Увеличение отношения объема добываемой нефти к ее остаточным труднодоступным (или недоступным) для извлечения запасам является очень важной и сложной проблемой. Тем не менее, при вытеснении нефти водой значительная часть нефти остается в пласте неизвлеченной. Низкая нефтеотдача при традиционном заводнении связана с особенностями гидродинамики водонефтяной системы в пористой среде. Главная причина невозможности достижения полного вытеснения нефти водой из пластов при их заводнении заключается в несмешиваемости вытесняемой и вытесняющей жидкости, в результате чего образуется поверхность раздела между этими жидкостями и происходит удерживание нефти в пласте капиллярными силами. Капиллярные силы, действующие на границе между водой и нефтью, защемляют нефть, препятствуя ее вытеснению.

Кроме того, неполное вытеснение нефти водой в охваченных заводнением областях пласта обусловлено гидрофобизацией пород-коллекторов вследствие адсорбции тяжелых компонентов на поверхности зерен пород, а также различием вязкостей вытесняющей и вытесняемой жидкостей, что приводит к появлению гидродинамической неустойчивости контакта нефть-вода и ее диспергированию, а частая неоднородность пласта приводит к тому, что вытеснение происходит в основном из высокопроницаемых зон, в низкопроницаемых зонах остается много нефти.

Для подогрева нефтяных пластов предлагается пробурить горизонтальные скважины под коллекторы и разместить в них в виде точечных источников тепла радиоактивные отходы, мощностью q_т.. При этом радиоактивные источники будут выделять тепло, а температурное поле вокруг него можно описать системой уравнений теплопроводности в сферической системе координат с заданными начальными условиями, а также с условиями сопряжения:

(1)

где С_пл, λ_пл, γ_пл - соответственно теплоемкость, теплопроводность и плотность нефтяного пласта;

С₁, λ₁, γ₁ – соответственно теплоемкость, теплопроводность и плотность породы, в которой находится точечный источник тепла из радиоактивных отходов.

Решение системы уравнений (1) позволяет определить требуемую мощность источника тепла, расстояние между источниками, а также оптимальное место расположения источника под нефтяным пластом, для предотвращения радиоактивного загрязнения нефти. С повышением температуры уменьшается вязкость нефти и увеличивается нефтеотдача пласта.

При этом мощность источников тепла q_т будет зависеть от горно-геологических условий залегания пласта, свойств нефти и горных пород, а также размеров горизонтальной скважины. В случаях необходимости увеличения мощности q_т предусматривается возможность увеличения диаметра скважины в местах установки источников тепла.

Технический результат в способе захоронения радиоактивных отходов в геологических структурах достигается производством ряда мероприятий, включающих бурение скважины до определенной глубины, образование полости, подачу радиоактивных веществ в полость и герметизацию полости и скважины. После завершения закладки радионуклидов в кровле полости устанавливают изоляционный мост.

Проведен анализ существующих методов теплового воздействия на нефтяной пласт и призабойную зону скважин. При этом установлено, что при моделировании методов воздействия должны учитываться все необходимые параметры и функции: параметры технологических условий разработки, физико-химические свойства парафинистой нефти, неоднородность продуктивных пластов, системы размещения добывающих и нагнетательных скважин. В каждом конкретном случае устанавливается свой определенный комплекс технологических параметров, отступать от которых нельзя ввиду возможности получении отрицательных последствий при разработке.