Вытеснение нефти паром

Рис. 2. Изменение во времени технологических показателей разработки опытного участка месторождения Балаханы-Сабунчи-Романы (площадь Хоросаны, гори­зонт ПК) при влажном внутрипластовом горении.

Qвоз. - закачка воздуха; Q_H - добыча нефти; Q_B - содержание воды в продукции; Q_3B — закачка воды; n_н – число нагнетательных скважин

К началу опытных работ участок эксплуатировался 16 добы­вающими скважинами, расположенными тремя рядами вокруг нагнетательной скважины на расстоянии соответственно 60, 130 и 180 м с дебитами 0,3-1,4 т/сут.

Промысловые испытания были начаты в апреле 1973 г. и осу­ществлялись в два этапа. На первом в пласте был создан фронт горения, который в течение 1973 г. поддерживался нагнетанием в пласт только воздуха, т. е. осуществлялся процесс сухого горе­ния. В конце декабря 1973 г. была начата пробная, а с марта 1974 г.- регулярная закачка воды вместе с воздухом.

Пластовое давление в районе первого ряда добывающих сква­жин увеличилось от 0,58 до 2-2,5 МПа, что позволило перевести реагирующие скважины на фонтанирование.

Добыча нефти из добывающих скважин опытного участка воз­росла от 13,4 до 20 т/сут (рис. 2).

Воздухонефтяной фактор изменялся от 1500 до 2360 м³/т при среднем значении 1840 м³/т.

Нагнетание вместе с воздухом воды повысило текущую до­бычу нефти до 30 т/сут, которая более чем в 2,5 раза выше исход­ной добычи. При этом дебиты нефти отдельных скважин возросли в 10-15 раз, а темп отбора нефти возрос от 0,17 до 2 % в год от начальных балансовых запасов нефти. Текущая нефтеотдача за период промысловых испытаний увеличилась от 11,4 до 25%.

При реализации влажного горения текущее водовоздушное отношение изменялось от 0,0005 до 0,025 м³/м³. Накопленное во-довоздушное отношение составляет 0,0018 м³/м³. Всего в пласт за период промысловых испытаний закачано 41, 6 млн. м³ воздуха и 73,6 тыс. м³ воды. Переход к реализации влажного горения позволил в 2,5 раза уменьшить по сравнению с сухим горением воздухонефтяной фактор, который снизился до 700-1000 м³/т.

Анализ керна из оценочной скважины, пробуренной в выж­женную зону, показал, что распространение фронта горения опре­деляется слоистой неоднородностью пласта. Было установлено, что собственно процессом горения охвачено 32,2 % от общей эф­фективной толщины пласта. Охват пласта тепловым воздействием за счет послойного перемещения фронта горения составляет 84 % от общей эффективной толщины пласта. Коэффициент вы­теснения нефти в выжженных прослоях с учетом ее затрат на осуществление процесса составляет 80,5%, а в прослоях, примы­кающих к ним, - 57,3 %.

За счет теплового воздействия в значительной мере умень­шается негативное влияние слоистой неоднородности пласта на его нефтеотдачу.

В 1978 г. было завершено создание основного элемента рядной системы - линейного теплового фронта. Объем нагнетания воздуха в эти скважины составлял около 10 тыс. м³/сут, а воды- 10 м³/сут.

С 1981 г. осуществляется крупный промышленный опыт внутри-пластового влажного горения на месторождении Каражанбас. Нагнетание осуществлялось вначале через три скважины, а затем через 35. Объем нагнетаемого в пласт воздуха превышает 80 млн. м³/год, а добыча нефти за счет метода - 100 тыс. т/год. Эффективность процесса на месторождении установлена по техно­логическим показателям.

Недостатки, ограничения, проблемы. Метод внутрипластового горения сопряжен с большими недостатками. Из-за высокой температуры выходящих газов возникает необходимость решения сложных технических проблем по охране окружающей среды, утилизации продуктов горения, обеспечению безопасного ведения работ, предотвращению выноса песка из скважин, обра­зованию песчаных пробок, водонефтяных стойких эмульсий, кор­розии оборудования, возможности проявления гравитационных эффектов, снижающих охват пласта тепловым воздействием, и др.

Для реализации внутрипластового влажного горения в мало­проницаемых пластах требуется бурение нагнетательных сква­жин-дублеров для раздельного нагнетания воздуха и воды, так как при совместной их закачке резко снижается приемистость (в 4-10 раз).

Метод внутрипластового горения - один из наиболее сложных по своему механизму, условиям реализации, моделированию и про­гнозу возможной эффективности.

Неравномерное выгорание пласта сильно изменяет его свой­ства, что усложняет применение в дальнейшем каких-либо других методов извлечения остаточной нефти.

Будущее метода. Масштабы применения в будущем будут сдерживаться в основном сложностью его технической реализации, а также техническими трудностями обеспечения безопасности и управления охвата пласта процессом.

Эффективность и управляемость метода внутрипластового горе­ния можно существенно повысить, добавляя к нагнетаемой водовоздушной смеси определенные агенты, катализаторы, добавочное топливо (жидкое или газообразное), изменяя режим и системы на­гнетания рабочих агентов (воды и воздуха) в пласт (циклическое воздействие) с целью сокращения удельного расхода воздуха и по­вышения теплового воздействия на пласт.

При повышенных водовоздушных отношениях метод влажного горения переходит в другие модификации внутрипластового горе­ния с заводнением. Фронт горения может прекратить существова­ние, а закачиваемый кислород воздуха будет поступать в зону насыщенного пара, вступать в экзотермические реакции с нефтью и поддерживать так называемое сверхвлажное горение.

При сверхвлажном горении достигаются существенная интен­сификация теплового воздействия на пласт, а также значительное сокращение затрат воздуха на добычу нефти. Для поддержания сверхвлажного горения требуются небольшие затраты топлива (5-10 кг на 1м³ пласта), что имеет важное значение для пластов, содержащих маловязкую нефть.

Периодическое изменение режимов нагнетания рабочих аген­тов в пласт, т. е. периодическое изменение водовоздушного отно­шения, дает возможность качественно изменять характер переме­щения по пласту фронта горения. При такой технологии процесс вытеснения можно существенно интенсифицировать за счет про­дуктов дистилляции нефти и ее низкотемпературного окисления.

Применение внутрипластового горения в карбонатных коллек­торах сопряжено с трансформацией этого метода в метод вытес­нения нефти СО₂, образующимся при диссоциации карбонатов, или с существенным использованием этого продукта для извлече­ния нефти.

Важным направлением совершенствования технологии внутри­пластового горения представляется также его сочетание с другими методами увеличения нефтеотдачи пластов. Поэтому в будущем метод внутрипластового горения будет развиваться в этих напра­влениях.

Вытеснение нефти паром - наиболее распространенный метод увеличения нефтеотдачи пластов, так как при вытеснении высоко­вязких нефтей он обладает явными преимуществами перед дру­гими методами.

Механизм процесса. В этом процессе пар нагнетают с поверхности в пласты с низкой температурой и высокой вяз­костью нефти через специальные паронагнетательные скважины, расположенные внутри контура нефтеносности. Пар, обладающий большой теплоемкостью — более 5000 кДж/кг — в 3—3,5 раза выше горячей воды при 230 °С, вносит в пласт значительное коли­чество тепловой энергии, которая расходуется на нагрев пласта и снижение относительной проницаемости, вязкости и расширение всех насыщающих пласт агентов — нефти, воды, газа. В пласте образуются три следующие зоны, различающиеся по температуре, насыщению и характеру вытеснения (рис. 3).