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; QH - добыча нефти; QB - содержание воды в продукции; Q3B — закачка воды; nн – 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).