Вибросейсмическое воздействие на пласт
Наблюдения за повышением дебитов нефтяных скважин и пластовых давлений во время и после землетрясений послужили основой исследования влияния вибрационно-сейсмических процессов на нефтяные залежи. Например, землетрясение в Южной Калифорнии в 1952 г. вызвало повышение давления на устье фонтанирующих скважин в несколько раз. Землетрясение в Дагестане в 1970 г. привело к тому, что в радиусе более 200 км от эпицентра повысилась добыча нефти. Работы по исследованию направленного сейсмического воздействия с поверхности на нефтяные залежи для интенсификации добычи проводятся в Институте физики Земли РАН, ВНИИнефти, ВНИИЯГГе и др.
В настоящее время разработаны невзрывные поверхностные виброисточники – виброплатформы, которые работают в диапазоне частот от 5 до 100 Гц.
Воздействие на пласт осуществляется генерирующими упругими колебаниями низкой частоты. В сейсмическом поле процесс гравитационного разделения в обводненном нефтяном пласте может быть ускорен на 2-3 порядка. При этом изменяются фазовая проницаемость и градиент капиллярного давления. Увеличение нефтеотдачи пластов происходит за счет существенного снижения вязкости нефти, увеличения ее подвижности и вовлечения в разработку капиллярно-связной нефти, а также изолированных скоплений нефти, содержащей тяжелые фракции, не охваченных разработкой, и в результате интенсификации аккумуляции рассеянных капель нефти в обводненных зонах в более крупные и подвижные соединения.
Источники, генерирующие упругие колебания, располагают как на поверхности, так и в скважинах. Специалистами ВНИИнефти разработана технология ударно-волнового воздействия, в которой источником возбуждения колебаний большой мощности служит станок ударно-канатного бурения УГБ-ЗУК. Ударно силовые воздействия заданной частоты передаются бойком на оголовок по согласующей компоновке на излучатель, зацементированный в скважине в интервале продуктивного пласта. энергия ударной волны, формируемой в нижней части согласующей компоновки, затухает постепенно при удалении от возбуждающей скважины. Метод рекомендован к промышленному освоению на месторождениях Башкортостана.
Забойный низкочастотный источник упругих колебаний типа «падающий груз» используется в качестве составляющих элементов промысловых генераторов, разработанных специалистами института физики Земли (ИФЗ) РАН, ВНИИгеосистем и другими организациями.
Метод площадного вибросейсмического воздействия низкочастотными волнами, распространяющимися по горной породе на большие расстояния от источника колебаний, обеспечивает высокие коэффициенты охвата и может стать основой эффективной технологии доразработки обводненных нефтяных месторождений.
Газовые методы
Поддержания пластового давления
И повышения нефтеотдачи
Закачка воды для ППД имеет отрицательные последствия при малой проницаемости пород, наличии в пласте набухающих в воде глин и, как следствие, недостаточной приемистости нагнетательных скважин. В последние два десятилетия широкое развитие получили технологии извлечения нефти с применением углеводородных газов, водогазовых смесей и диоксида углерода. В настоящее время за рубежом реализуется около 170 различных модификаций газового воздействия. Опытно-промышленные работы по закачке газа в нефтяные пласты на месторождениях СНГ выявили значительные сложности в техническом обеспечении этого метода, что явилось основным фактором, сдерживающим масштабное применение газовых методов в нефтедобыче. При большой глубине залегания требуются очень высокие давления нагнетания, что не всегда технически осуществимо и экономически оправдано, поскольку процесс компремирования газа даже при современном уровне развития техники является весьма энергоемким, а его КПД остается низким.
Различают два процесса вытеснения нефти: несмешивающийся и смешивающийся (без границ раздела фаз). При несмешивающемся вытеснении нефти для предупреждения преждевременного прорыва газа в добывающие скважины нагнетание газа производят в сводовую часть при углах падения пластов более 15°. Залежь должна быть гидродинамически замкнута и однородна по проницаемости.
Смешиваемость газа с нефтью в пластовых условиях повышает нефтеотдачу, но для этого требуется высокое давление нагнетания сухого газа (25 Мпа), которое можно снизить закачкой обогащенного газа (до 15 МПа). Такая технология наиболее эффективна при площадной закачке в пологих структурах, где гравитационное разделение газа затруднено.
В целях повышения эффективности и технологичности метода остаточную нефть вытесняют, закачивая водогазовую смесь (ВГС). Закачиваемый газ движется в пористой среде при совместимом, четочном (пробковом) режиме движения с водой. При использовании вытесняющих агентов, отличающихся по вязкости, фронт вытеснения нефти выравнивается. Закачка ВГС приводит к снижению приемистости водогазонагнетательных скважин и обводненности добываемой продукции. Для поддержания давления на существующем уровне общий расход нагнетаемого агента должен равняться сумме дебитов нефти, газа и воды, приведенных к пластовым условиям. Забойное давление вычисляется с учетом потерь давления на трение. Преждевременные прорывы газа резко снижают эффективность процесса и увеличивают энергетические затраты. Для их предупреждения организуют контроль за газовым фактором и химическим составом газа и уменьшают отбор жидкости из добывающих скважин.
Метод позволяет использовать попутный нефтяной газ, газ близлежащих газовых месторождений или газ из магистральных газопроводов.
Высокой способностью смешиваться с нефтью и водой обладает диоксид углерода (СО2). Углекислый газ при температуре выше 31 °С находится в газообразном состоянии при любом давлении. Жидкая фаза, образующаяся при температуре ниже 31 °С, при снижении давления до 7,2 МПа и менее может переходить в газовую фазу. Углекислый газ хорошо смешивается с пластовыми флюидами, что способствует их объемному расширению в 1,5-1,7 раз, снижению вязкости и капиллярных сил. Коэффициент вытеснения нефти может достигать 0,95, однако, так как СО2 – маловязкий агент, особенно в условиях неоднородности залежи, возможно значительное снижение коэффициента нефтеохвата. СО2 закачивают во внутриконтурные нагнетательные скважины в газообразном или жидком состоянии (карбонизированная вода концентрацией 5-10 %) в виде оторочки. Оптимальный объем оторочки СО2 составляет 0,2-0,3 объема пор. Для повышения эффективности закачки оторочки чередуются проталкиванием водой при соотношении СО2 и воды 0,25 : 1. Кроме заводнения, для уменьшения преждевременного прорыва СО2 необходимо нагнетать его попеременно с раствором полимера, силиката натрия, ПАВ, углеводородным газом и др. Техника закачки зависит от применяемой технологии.
Источниками получения СО2 могут быть природные залежи углекислого газа (Астраханское и Семивидовское месторождения), ТЭЦ, заводы по получению искусственного газа из угля, сланцев и другие химические производства. Область применения метода зависит от ресурсов природного СО2, так как потребности в нем (до 2000 м3 на 1 т добычи нефти) практически невозможно удовлетворить за счет отходов химического производства. При реализации метода возникают проблемы утилизации СО2 и повторного его использования, предотвращения коррозии труб и нефтепромыслового оборудования.
Система разработки