Доктор PhD Игембаев И.Б.,
магистрант Сафаргалиев Д., магистрант Рахманов С.
Каспийский общественный университет
Казахстан, г. Алматы
ТЕПЛОВЫЕ МЕТОДЫ
ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ
НЕФТЕОТДАЧИ
ПЛАСТОВ
В наше 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.
Исследования показывают, что средняя величина
коэффициента нефтеотдачи составляет в СНГ 0,37-0,4, а
в США – 0,33. Нефтеотдача пластов, сложенных
малопроницаемыми коллекторами, характеризующимися режимом растворенного газа,
еще ниже. Однако работы отечественных и зарубежных исследователей показали, что
она может быть решена в ближайшем будущем.
Паротепловая
обработка призабойной зоны скважин. Величина притока
и темпы извлечения нефти, производительность скважины в значительной степени
зависят от состояния призабойной зоны скважины.
Особое значение имеет эффективная проницаемость призабойной
зоны пласта. Ввиду радиального притока жидкости в скважину, на единицу площади призабойной зоны приходится наибольшее количество
поверхностно-активных компонентов. Снижение проницаемости призабойной
зоны может быть обусловлена выпадением содержащихся в нефти парафина и асфальтено-смолистых веществ, а также отложением их на
поверхности породы и стенках скважины. Поверхности частиц песка или других
пород скелета пласта могут служить такими же центрами кристаллизации, как и
шероховатые поверхности стенок насосно-компрессорных труб.
Тепловое воздействие на призабойную зону может быть осуществлено путем электропрогрева или закачкой пара. Нагнетание пара в пласт
производят в режиме циклической закачки его в добывающие скважины, выдержкой их
в течение некоторого времени и последующего отбора продукции из этих же
скважин. При данной технологии достигается прогрев нефтесодержащего пласта в призабойной зоне скважин, наряду со снижением вязкости
повышается пластовое давление, происходит очистка призабойной
зоны от смолистых веществ и восстановление ее проницаемости, в результате чего
увеличивается приток нефти к скважинам, значительно облегчается подъем
продукции по стволу скважины, увеличивается охват пласта вытеснением.
Вытеснение нефти перегретым паром. Водяной пар благодаря скрытой
теплоте парообразования обладает значительно большим теплосодержанием, чем
горячая вода. Если вода при температуре 148,9°С содержит 628 кДж/кг тепла, то
насыщенный пар при той же температуре – 2742 кДж/кг, т.е. более чем в 4 раза.
Но это еще не означает, что пар отдаст пласту в 4 раза больше тепла, чем-то же
количество воды. Если пластовая температура равна 65°С, то
При закачке пара в нефтяной пласт
используют насыщенный влажный пар, представляющий собой смесь пара и горячего
конденсата. Степень сухости закачиваемого в пласт пара находится в пределах
0,3-0,8. Чем выше степень сухости пара, равная отношению массы пар к массе
горячей воды при одинаковом давлении и температуре, тем больше у него
теплосодержание по сравнению с горячей водой. К примеру, при давлении 10 МПа и
температуре 309°С у влажного пара со степенью сухости 0,6 теплосодержание почти
в 1,6 раза больше, чем у горячей воды.
Внутрипластовое горение. Процесс
внутрипластового горения (ВГ) - способ разработки и метод повышения нефтеотдачи продуктивных пластов, основанный на использовании
энергии, полученной при частичном сжигании тяжелых фракций нефти (кокса) в
пластовых условиях при нагнетании окислителя (воздуха) с поверхности. Это
сложное, быстро протекающее превращение, сопровождаемое выделением теплоты,
используется для интенсификации добычи нефти и увеличения нефтеотдачи
в основном на залежах нефти с вязкостью более 30 мПа∙с. Основа горения –
экзотермическая окислительно-восстановительная реакция органического вещества с
окислителем. Экспериментальные работы в сочетании с теоретическими исследованиями
позволили сформулировать основные закономерности процесса ВГ:
- внутрипластовое
горение может проявляться в трех разновидностях: сухое (СВГ), влажное (ВВГ) и
сверхвлажное (СВВГ);
- определяющим
параметром для ВВГ и СВВГ является водовоздуш-ный
фактор (ВВФ) – отношение объема закачиваемой в пласт воды к объему закачиваемого
в пласт воздуха;
- интенсивные
экзотермические реакции окисления нефти происходят в узкой зоне пласта,
называемой фронтом горения;
- на фронте
горения при сухом и влажном процессах температура в среднем может составить
400-600 °С, процесс сверхвлажного горения протекает при температурах 200-250°С:
- увеличение ВВФ
позволяет: повысить скорость продвижения по пласту тепловой волны, снизить
расход воздуха на выжигание пласта и на добычу нефти, уменьшить концентрацию
сгорающего в процессе химических реакций топлива;
- на процессе
внутрипластового горения существенное влияние оказывают такие параметры, как
пластовое давление, тип породы-коллектора, тип нефти, начальная нефтенасыщенность.
Сухое внутрипластовое горение (СВГ). Это обычное
внутрипластовое прямоточное горение, в котором в нагнетательные скважины после
инициирования горения для его поддержания закачивается только воздух. Расход
воздуха на 1 т добываемой нефти, по данным практики, колеблется от 400 до
Влажное внутрипластовое горение (ВВГ). Это разновидность внутрипластового
горения, позволяющего интенсифицировать разработку месторождений с
высоковязкими нефтями, увеличивая конечную нефтеотдачу. При этом в нагнетательные скважины после
создания устойчивого очага горения вместе с воздухом или попеременно закачивают
(в определенном соотношении) воду. При этом вода, контактируя с нагретой
породой, испаряется. Вследствие высокой теплоемкости воды, скорость конвективного
переноса теплоты водовоздушной смесью возрастает,
потери теплоты позади фронта горения сокращаются, количество необходимого
воздуха на осуществление процесса снижается в 2-3 раза по сравнению с сухим
процессом горения.
Сверхвлажное
внутрипластовое горение (СВВГ). Процесс является разновидностью
внутрипластового горения, осуществляемого при увеличении водовоздушного
соотношения в закачиваемой смеси воды и воздуха или в сочетании с заводнением. При этом тепловая энергия, выделяемая при
горении остаточного топлива в пласте, становится недостаточной для испарения
всей массы закачиваемой воды. В этом случае исчезает зона перегретого пара, и
температура в зоне реакции существенно снижается. Процесс высокотемпературного
окисления (горения) переходит в процесс низкотемпературного окисления
остаточного топлива.
При сверхвлажном горении утилизация
кислорода улучшается, а коэффициент использования топлива при достаточно
высоком ВВО становится меньше единицы, что связано с увеличением роли
конвективного потока воды в процессе. Процесс СВВГ протекает при температуре
200-250°С в отличие от влажного и сухого горения, когда температура достигает
400-600°С и соответствует температура насыщенного водяного пара. А скорость
перемещения зоны генерации тепла при сверхвлажном горении пропорциональна водовоздушному фактору и определяется темпом нагнетания
воды, а не воздуха. При сверхвлажном горении эта скорость возрастает в
несколько раз. С увеличением ВВО снижаются расходы сгорающего топлива и
воздуха.