Потребность и подготовка воды для заводнения нефтяных залежей

Нефтедобывающая промышленность - крупнейший потребитель воды. Только в России и США в пласты закачивается более 3 млрд. м³ воды ежегодно.

В начале разработки нефтяной залежи вода закачивается пласт из поверхностных источников через специальные скважины под большим давлением (5-30 МПа). Вода, закачанная в пласты, вытесняя нефть к добывающим скважинам, прорывается в них по высокопроницаемым слоям, а затем длительное время отбирается вместе с нефтью в постоянно растущих объемах. За весь период разработки нефтяных месторождений при заводнении из пластов обычно извлекается воды в несколько раз больше, чем нефти. А для поддержания давления в пластах объем закачиваемой воды должен компенсировать не только извлекаемую нефть, но и воду.

Объем закачиваемой в пласты воды для обеспечения водонапорного режима разработки вначале возрастает до уровня, в 1,7-2,0 раза превышающего максимальный отбор нефти, а затем снижается вместе с падением добычи нефти. К моменту достижения предела экономической рентабельности разработки месторождения воды в пласт закачивается в 3-5 раз больше, чем отобрано нефти из пластов, а воды извлекается в 2-4 раза больше, чем нефти.

Отношение называется текущей компенсацией отбора жидкости закачкой

Здесь V_3aк, V_н, V_e - соответственно объем закачки, отбор нефти и воды в пластовых условиях, так как вода практически несжимаема, то в пластовые условия приводится только нефть. Необходимо, чтобы текущая компенсация отбора закачкой была равна единице, а с учетом потерь закачиваемой воды 1,1-1,3. Иногда пользуются еще понятием суммарной компенсации добычи жидкости закачкой, равной

В настоящее время, воду, добываемую вместе с нефтью, стали соответствующим образом обрабатывать и вновь закачивать в нефтеносные пласты для поддержания давления. В результате этого потребности в воде резко сократились.

В принципе потребность в воде для заводнения нефтяных месторождений, составляющую 1,5-2,0 объема добытой нефти, уменьшить нельзя. Этот объем требуется для замещения нефти в пластовых условиях и будет необходим при любом самом эффективном методе разработки.

Очищенную от примесей воду с помощью насосов закачивают в нагнетательные скважины. Воду нагнетают одновременно в несколько скважин (куст), поэтому и насосные станции называют кустовыми насосными станциями. К качеству воды, закачиваемой в пласт, предъявляют следующие требования. Принято, что количество взвешенных частиц в ней не должно превышать 5 мг/литр для низко-проницаемых пластов и 20 мг/литр для высокопроницаемых.

Система подготовки воды обычно включает следующие системы:

- фильтровальную для удаления из воды механических примесей;

- обескислороживания воды и удаления других коррозионно-активных
газов;

- химической бактерицидной обработки воды для подавления бактерий;

- солевой обработки воды, которая должна предотвращать возможность
образования нерастворимых осадков.

Добываемые из пласта воды в большинстве случаев требуют только очистки от эмульгированной нефти и взвешенных частиц.

Давление на устье нагнетательных скважин в процессе заводнения пластов поддерживают обычно на уровне 5-10 МПа, а в ряде случаев - 15-30 МПа. Так как проницаемость в призабойных зонах отдельных скважин неодинаковы, при одном и том же давлении на устье расход закачиваемой в различные скважины воды, так называемая приемистость скважин, различна.

Согласно закону Дарси, приемистость скважин должна быть пропорциональна перепаду давления. Средняя приемистость нагнетательной скважины:

К_в - фазовая проницаемость для воды в призабойной зоне нагнетательной скважины, мкм²

(обычно К_в=0,5~0,6К, где К - абсолютная проницаемость);

h - толщина пласта, см;

Рзн, Рн - соответственно давление на забое нагнетательной скважины и среднее давление на линии нагнетания, МПа.

, где

Н- средняя глубина скважины, м;

Рнас ~ давление на выкиде насосов;

Р_тр - потери давления на трение в водоводах и стволе скважины, МПа;

µ_в - вязкость нагнетаемой воды;

>, - коэффициент, учитывающий загрязнение призабойной зоны;

r_с - приведенный радиус нагнетательной скважины;

R_H - расстояние между нагнетательными скважинами.

Однако, на практике приемистость нагнетательных скважин часто не подчиняется линейному закону Дарси. Обычно, при небольших перепадах давления зависимость приемистости от перепада давления близка к линейной, но при некотором перепаде давления ∆ Р_С* приемистость начинает резко увеличиваться. Это происходит по той причине, что при перепаде давления ∆ Р_С* в призабойной зоне скважины раскрываются трещины и эффективная проницаемость пласта в этой зоне резко возрастает.