Развитие методов извлечения нефти из недр как и любого другого технологического процесса происходит в двух направлениях - по горизонтали и по вертикали. Движение технологического процесса по горизонтали происходит за счет его усовершенствований, повышающих эффективность или улучшающих экономические показатели, но не изменяющих основы, механизм процесса. Примером длительного движения технологического процесса разработки нефтяных месторождений по горизонтали служит искусственное заводнение пластов. С момента появления этого процесса вытеснения нефти в 40-х годах до настоящего времени, т. е. более 30 лет, происходит его развитие - усовершенствуется система размещения нагнетательных и добывающих скважин, улучшаются технология (режим) нагнетания воды в пласты, условия эксплуатации скважин, развиваются способы контроля и регулирования добычи нефти, заводнения пластов и др.
Все эти мероприятия существенно повышают эффективность заводнения нефтяных залежей без изменения его основы. Развитие технологии по горизонтали происходит на основе анализа опыта и результатов на протяжении всего периода применения от нововведения до инженерной практики, когда возникает необходимость перехода на качественно новую технологию. Специальных теоретических и поисковых исследований для этого не требуется.
Научно-технический прогресс любой отрасли, в том числе и добычи нефти, определяется движением технологии по вертикали, которое характеризуется переходом технологии на качественно новую ступень, более высокую по эффективности и отличающуюся от предшествующей механизмом процесса. Большая часть известных новых методов увеличения нефтеотдачи пластов по своему механизму принципиально отличается от обычного заводнения и действительно представляет собой движение технологии разработки нефтяных месторождений по вертикали. Методы вытеснения нефти мицеллярными растворами, углекислым газом за счет внутрипластового горения, а также паром характеризуются совершенно иными, значительно более сложными и качественно более эффективными процессами, чем заводнение. Методы же вытеснения нефти водными растворами ПАВ, полимеров, щелочей и водогазовыми смесями являются улучшенными модификациями заводнения нефтяных залежей, поскольку они основаны на простом улучшении вытесняющих свойств воды, хотя также сопровождаются сложными процессами адсорбции, деструкции молекул, изменением фазовых проницаемостей и пр.
Развитие технологии извлечения нефти по вертикали проходит следующие обязательные фазы - этапы.
Поиск
Изучение физико-химических, гидрогазотермодинамических явлений и микропроцессов
Воплощение
Определение условий вытеснения нефти, воздействия на нефть и пористую среду
Научная демонстрация
Доказательство эффективности процесса вытеснения нефти на моделях пластов
Разработка
Изучение механизма процесса и влияния различных факторов на его эффективность
Опытный образец
(показательный опыт)
Демонстрация реализуемости процесса и технологического эффекта в промысловых условиях на месторождении
Проектирование
Создание математических моделей, методов проектирования. Изучение технологии
Промышленные испытания
Определение технологической и экономической
эффективности процесса в различных геолого-физических условиях. Обоснование оптимальной технологии и систем разработки
Технико-экономическое обоснование
Определение масштаба, перспектив применения
и потребных материально-технических средств
Материально-техническое обеспечение
Задания на производство химических продуктов,
техники, оборудования. Включение в планы смежных отраслей.
Инженерная практика
Промышленное внедрение процесса на месторождениях. Обоснование методов регулирования и модификаций.
Для нормального развития технологии и уменьшения риска неэффективных затрат на применение новой технологии в принципе невозможно изменить указанный порядок фаз (этапов) или сократить их число. Требуется именно такая последовательность этапов развития любой принципиально новой технологии - от поиска до промышленного внедрения. Все попытки сократить или ускорить их прохождение неизбежно ведут к ущербу их изучения и освоения. Первые три фазы развития принципиально новых технологий принято относить к фундаментальным исследованиям, следующие три фазы - к прикладным исследованиям, а последующие три -к так называемой разработке технологий.
Продолжительность полного цикла развития новой технологии разработки нефтяных месторождений от появления идеи до промышленного применения достигает 15-20 лет. Так было, например, с технологией заводнения нефтяных месторождений, внутри-пластового горения, мицеллярно-полимерного заводнения и др. Подобная продолжительность полного цикла развития технологий разработки нефтяных месторождений обусловлена большой инертностью, сложностью перестройки нефтяной промышленности на новые процессы и трудностью создания необходимой материально-технической базы для них. Промышленное внедрение новых технологий разработки нефтяных месторождений возможно только на основе развитой индустрии. Смежные отрасли промышленности (нефтехимическая, машиностроительная, металлургическая и др.) должны быть способными производить в огромных масштабах сложные, высококачественные химические продукты, технику, оборудование и приборы.
В приведенной последовательности фаз особенно важное значение имеют показательный опыт и промышленные испытания методов, которые проводятся с двумя целями.
1. Обоснование оптимальной технологии для промышленного применения методов на конкретных месторождениях. Эту цель можно достигнуть при соблюдении порядка испытания и внедрения методов.
2. Определение области возможного применения методов, физико-геологических и технологических критериев применимости и прогнозирования масштабов применения для своевременного создания материально-технической базы. Эту цель можно достигнуть при достаточно большом числе опытов, проведенных в разных геолого-физических и технологических условиях.
