- •Лекция 1.
- •Основы технологических расчетов и разработка нефтяных месторождений
- •Подготовка исходных данных для технологических расчетов
- •Лекция 2.
- •Проявление упругого режима
- •С применением законтурного заводнения:
- •Л.3. Разработка месторождений при режимах растворенного газа и газонапорном
- •Лекция 4.
- •1. Основные показатели разработки
- •Лекция 5 Основы теории непоршневого вытеснения нефти водой
- •От безразмерной координаты ζ (в)
- •Лекция 6. Разработка трещиновато-пористых пластов при вытеснении нефти водой
- •Опыт и проблемы разработки месторождений с применением заводнения
- •С несколькими пропластками:
- •1, 2 И 4 - соответственно пропластки а, б и в; 3 - линза в проиластке;
- •3, 4 И 5 - линзы; 6 - условный контур нефтеносности
- •Разрабатываемого при трехрядной схеме расположения скважин:
- •Лекция 9. Методика ТатНипи
- •Расчет технологических показателей разработки Расчет показателей разработки
- •Расчет конечной характеристики использования запасов нефти
- •Расчет динамики дебитов нефти и воды
- •Лекция 10. Новые методы увеличения нефтеотдачи пластов
- •Классификация методов увеличения нефтеотдачи пластов
- •Классификация и назначение методов повышения нефтеотдачи пластов
- •Причины образования остаточной нефти и пути её извлечения
- •Потенциальные возможности и критические факторы методов увеличения нефтеотдачи пластов
- •Направления и фазы развития методов увеличения нефтеотдачи пластов
- •Условия успешного применения методов. Принципы внедрения методов на конкретных месторождениях
- •Критерии применимости методов увеличения нефтеотдачи пластов
- •Методы увеличения нефтеотдачи пластов в зависимости от геолого-физических условий
- •Основные критерии для применения физико-химических агентов, увеличивающих нефтеотдачу пластов
- •Основные критерии для применения тепловых методов увеличения нефтеотдачи пластов
- •Дополнительные критерии применимости методов увеличения нефтеотдачи пластов
- •4. Нагнетание водорастворимых пав.
- •6. Вытеснение нефти горением.
- •7. Вытеснение нефти паром.
- •Эффективность методов увеличения нефтеотдачи пластов
- •Оценка технологического эффекта на поздней стадии разработки
- •Увеличения нефтеотдачи.
- •Водонефтяного фактораlg w от логарифма накопленной добычи воды lg Qв
- •Водонефтяного фактора lg w от накопленной добычи нефти Qн
- •В потоке lg nн от логарифма накопленной добычи жидкости lg Qж
- •Текущей добычи нефти q от времени t
- •Оценка технологического эффекта при применении методов увеличения нефтеотдачи пластов с начала разработки
- •Оценка экономического эффекта
- •От времени применения новых методов t.
- •2 И 2', 3 и 3', 4 и 4' - добыча нефти и себестоимость при новых методах разработки, внедряемых на разных стадиях; заштрихованные области - эффект от новых методов в добыче нефти
- •Лекция 12. Физико-химические методы увеличения нефтеотдачи заводненных пластов
- •Вытеснение нефти двуокисью углерода
- •Лекция 13. Мицеллярно-полимерное заводнение
- •Лекция 13
- •Заводнение с водорастворимыми неионогенными пав
- •Адсорбция неионогенных пав (типа оп-10) из водных растворов в нефтяных пластах
- •Удельные показатели применения водорастворимых пав для вытеснения нефти
- •Полимерное заводнение.
- •Раствора паа fр в зависимости от насыщенности s.
- •Щелочное заводнение
- •Нефть-0,1 %-ный раствор NaOh от содержания водной фазы.
- •От концентрации NaOh.
- •Влияние глинистости пород на эффективность вытеснения нефти
- •Тепловые методы извлечения высоковязких нефтей
- •Внутрипластовое горение
- •Геолого-физические условия проведения внутрипластового горения на наиболее показательных объектах сша и Венесуэлы
- •Технологические результаты испытания внутрипластового горения
- •Вытеснение нефти паром
- •Циклическое нагнетание пара
- •Лекция 15.
- •При прямоточном внутрипластовом горении
- •Парогазоциклическое воздействие на призабойную зону скважины.
- •Процесс парогазового воздействия
- •Распределение мировых запасов тяжелых нефтей и природных битумов
- •Наиболее упрощенная классификация тяжелых нефтей и природных битумов
- •Классификация растворимых в хлороформе природных битумов
- •Классификация нефтей
- •Классификация нафтидов
- •Классификация нафтидов по величине коксуемости
- •Физико-химические свойства угленосной Куакбашской нефти
- •Обзор применяемых опытно-промышленных работ и методов разработки ввн и пб на месторождениях страны и за рубежом
От концентрации NaOh.
Раствор: 1 - NaOH; 2 - NaOH+0,1 % CaСl2; 3 - NaOH+0,05 % СаСl2
Благоприятное влияние на щелочные растворы оказывает присутствие в воде хлористого натрия, способствующего снижению концентрации щелочи в растворе для получения минимального межфазного натяжения.
В карбонатных коллекторах изменение смачиваемости зависит от наличия в нефти азотсодержащих компонентов, которые, адсорбируя, гидрофилизируют их, а щелочные растворы эффективнее вытесняют нефть с поверхностей.
Установлено, что наличие щелочи в пластовой воде смещает в благоприятную сторону кривые фазовых проницаемостей при совместной фильтрации нефти и воды. Относительная проницаемость пласта для активной нефти существенно улучшается, особенно при насыщенности водой (раствором) более 70 %, когда обычная нефть становится неподвижной. При щелочном растворе относительная проницаемость для нефти еще больше, чем для воды, и сохраняет подвижность до насыщенности пласта водой до 90-95%.
Наличие глин в породе пласта снижает активность агента за счет ионного обмена между ними. В глине имеются ионы водорода, вступающие в реакцию с ионами гидроокиси закачиваемого раствора щелочи, в результате чего снижается рН раствора. Адсорбция щелочи на глинистой части породы зависит от типа глин. Из приведенных ниже данных видно, что на кварцевых песках и карбонатах адсорбции практически нет.
Минерал Адсорбция щелочи,
мг/г породы
Кварц, кварцит, доломит Нет
Каолинит 0,13
Монтмориллонит 2,28
Ангидрит 11,60
В породах со сложным составом (сцементированные песчаники, алевролиты) адсорбция имеет промежуточное значение.
Набухаемость глины с большим содержанием рыхлого глиноземистого монтмориллонита в растворе щелочи с концентрацией 0,25 % в 2 раза больше, чем в воде. При этом адсорбция щелочи равна 0,50 мг/г породы.
Влияние глинистости пород на эффективность вытеснения нефти плотностью 0,928 г/см и вязкостью 99,7 мПа·с раствором едкого натра в пресной воде с концентрацией 0,25 % показано в табл. 28.
Как видно, в идентичных условиях по пористости и приницаемо-сти пород конечный коэффициент вытеснения нефти щелочным раствором существенно зависит от содержания глины. С увеличением содержания глин он снижается, тогда как вытеснение за безводный период улучшается, что можно объяснить набуханием глин и более ровным вытеснением.
Технология и системы разработки. Для приготовления щелочных растворов можно использовать:
едкий натр (каустическую соду) NaOH;
углекислый натрий (кальцинированную соду) Na2CO3;
гидрат окиси аммония (аммиак) NH4OH;
силикат натрия (растворимое стекло) N2Si03.
Таблица 28
Влияние глинистости пород на эффективность вытеснения нефти
Содержание глин (монтмориллонит), %
|
Пористость, % |
Проницаемость, мкм2 |
Объем закачиваемой воды, объемы пор |
Коэффициент вытеснения в период, % | ||
безводный |
конечный | |||||
Вытеснение нефти водой | ||||||
0 |
36,2 |
1,2 |
4,1 |
30,4 |
52,2 | |
Вытеснение нефти раствором щелочи | ||||||
0 |
35,6 |
1,15 |
3,64 |
30,2 |
63,4 | |
5 |
36,5 |
1,07 |
3,78 |
30,5 |
61,5 | |
10 |
35 |
1,17 |
3,86 |
31,2 |
58 | |
15 |
35,1 |
1,09 |
3,88 |
32,3 |
55,5 | |
20 |
36,4 |
1,02 |
4 |
32,3 |
53,5 | |
25 |
35,4 |
1,12 |
4,2 |
34,8 |
50,7 |
Эти вещества характеризуются различными показателями щелочности (рН), величины которых приведены ниже.
0,1 н раствор рН
NaOH
Na2CO3 11,6
NH4OH 11,1
Na2SiО3 12,6
Наиболее активны из них едкий натр и силикат натрия. Щелочные растворы закачиваются в виде оторочек размером 10 - 25 % от объема пор пласта, в зависимости от его неоднородности, которые продвигаются обычной водой.
В многорядных системах разработки размер оторочки может быть больше, так как первые ряды скважин отбирают значительную часть раствора. Рабочая концентрация едкого натра в растворе определяется лабораторными исследованиями для конкретных неф-тей, пласта, воды и должна обеспечивать наименьшее межфазное натяжение между раствором и нефтью. Обычно эта концентрация составляет 0,2-0,4 % с учетом адсорбции щелочи.
Повышение концентрации щелочи не дает эффекта в вытеснении нефти. Но в гидрофобизованных коллекторах более высокие концентрации щелочи в растворе (до 2-4 %) необходимы для изменения смачиваемости поверхности пористой среды.
Размер оторочки и концентрация в ней агента должны определяться расчетным путем с учетом неизбежных потерь щелочи в пласте.
При значительной адсорбции щелочи в пласте можно использовать ступенчатую оторочку раствора с убывающей концентрацией- от 0,5-1 % на фронте до 0,05-0,1 % в конце - равными порциями (по 5-7 % от объема пор).
С целью экономии едкого натра перед ним можно закачивать раствор кальцинированной соды для умягчения пластовой и закачиваемой вод и взаимодействия с породой.
Возможно применение и высококонцентрированных щелочных растворов (до 4-5 % ), особенно в пластах, требующих повышения гидрофильности, при большом содержании солей.
Процесс может быть эффективнее при попеременной закачке в пласт оторочек щелочно-силикатного раствора, пресной воды и хлористого кальция. При этом повышается охват пласта заводнением. Раствор силиката натрия и едкого натра с высоким рН реагирует с нефтью, в результате чего снижается межфазное натяжение, а раствор хлористого кальция смешивается с раствором щелочей и вступает с ним в химическую реакцию с образованием мелкодисперсного осадка. Последний снижает проводимость высокопроницаемых слоев пласта, поглощающих раствор, и промытых участков. Вследствие этого вода начинает поступать в менее проницаемые зоны и участки пласта, не охваченные заводнением.
Оторочка пресной воды предназначена для предотвращения преждевременного смешивания растворов силиката натрия и хлористого кальция и закупорки призабойной зоны пласта.
С целью изучения эффективности метода и возможности регулирования процесса во Всесоюзном нефтегазовом научно-исследовательском институте (Л. Н. Бученков) были проведены специальные исследования на образцах пористой среды (рис. 14).
Как видно, изменение объема оторочек от 20 до 5 % от объема пор снижает проницаемость пористой среды по длине образца. При больших оторочках происходит снижение проницаемости удаленной зоны, а при малых оторочках - зоны, близкой к входу в образец, так как облегчается смешение растворов и образование осадка.
Рис. 14. Изменение средней проницаемости k пористой среды при вытеснении нефти растворами NaOH и СаС12 в зависимости от объема закачки Vnoр
Вытеснение: 1, 2, 4, 5 - чередующимися оторочками раствора NaOH и СаС12 размером 5, 10, 15 и 20 % от объема пор соответственно; 3 - непрерывное раствором NaOH; ,- объемы закачки на момент стабилизации проницаемости
С повышением вязкости нефти увеличивается ее активность при взаимодействии с щелочами [15]. К наиболее активным нефтям относятся известные высоковязкие нефти Кенкиякского и Ярегского месторождений (вязкость более 400 и 10 000 мПа·с соответственно).
Разработка месторождений с высоковязкими нефтями методом заводнения, даже с применением химических реагентов, не позволит достигнуть высокого коэффициента нефтеотдачи пласта. Для месторождений подобного рода необходимо сочетание закачки в пласты теплоносителей (пар, горячая вода) для снижения вязкости нефти с добавками к ним щелочей, т. е. термощелочное воздействие на пласты. При разработке месторождений с нефтями повышенной вязкости обычно используются площадные системы с густой сеткой скважин.
Приготовление раствора щелочи и его подача в пласт не отличаются большой сложностью. Продвижение щелочной оторочки по пласту должно регулироваться режимом работы нагнетательных и добывающих скважин (циклическое воздействие и изменение направления потоков жидкости).
Система размещения нагнетательных и добывающих скважин при маловязких нефтях может ничем не отличаться от метода обычного внутриконтурного заводнения или заводнения с ПАВ и полимерами.
Недостатки метода. Основными недостатками метода являются очень жесткие критерии применимости его по активности нефти. Минерализация пластовой и закачиваемой воды и большое содержание глин в породе также могут исключать возможность применения метода.
Недостаточная активность нефти, содержание солей в воде и глин в породе приводят к увеличению расхода щелочи и снижению эффективности вытеснения нефти, по сравнению с обычной водой, вплоть до нуля.
Отсутствие широких испытаний метода и его модификаций в промысловых условиях и надежных данных по проводимым опытам не позволяет оценить более конкретно область и условия его применения.
Лабораторные же исследования не дают возможности моделировать эффективность таких процессов, как образование эмульсий, адсорбция щелочей и осадкообразование в реальном пласте.
В пластах, содержащих гипс, возможно растворение его щелочью и последующее отложение в призабойных зонах, скважинах и оборудовании.
Будущее метода. В настоящее время будущее метода можно представить только на основании лабораторных исследований, т. е. весьма приближенно. Промысловых данных по эффективности метода пока нет.
Как отмечалось, эффективность применения каустической соды обусловлена способностью нефтей при взаимодействии с ней снижать межфазное натяжение на контакте нефть-раствор щелочи, образовывать высокодисперсную устойчивую эмульсию типа «нефть в воде» при фильтрации по пласту и повышать смачиваемость пластов водой. Как правило, такие нефти высоковязкие. Применение обычных водных растворов щелочей на месторождениях с высоковязкими нефтями не позволит сильно увеличить охват пласта воздействием, поэтому возникает необходимость сочетания- этого метода с полимерным заводнением и тепловыми методами (горячая вода, пар). Термощелочные растворы значительно лучше вытесняют нефть за счет улучшения смачивания пористой среды.
Модификации метода щелочного заводнения, направленные на увеличение охвата пласта воздействием за счет осадкообразования, по-видимому, имеют более широкую область применения. Их можно применять практически на любом месторождении, разрабатываемом с заводнением, но только на основании экономических оценок, так как они требуют больших объемов химических реагентов.