Технология внутрипластового горения

Тепловое воздействие на нефтяной пласт может быть осуществлено газификацией пласта, т. е. созданием в пласте внутрипластового передвижного очага горения (ВДОГ). При этом методе после зажигания нефти у забоя нагнетательной скважины в пласте создается движущийся очаг горения за счет постоянного нагнетания с поверхности воздуха или смеси воздуха с природным газом. В зоне горения температура составляет 300- 500^оС. Пласт прогревается перед фронтом горения, снижая вязкость нефти, увеличивая проницаемость пласта. Образующиеся впереди фронта горения газы и пары нефти, а также нагретая нефть с пониженной вязкостью движутся к эксплуатационным скважинам и извлекаются через них на поверхность.

Наибольшее распространение получила прямоточная схема на участках с нагнетательной скважиной в центре. Обработка пласта производится последовательным отсечением отдельных его участков. Производится следующий порядок операций: при помощи глубинного нагревательного устройства (электрического или газового) на забое нагнетательной скважины создается высокотемпературная зона. После нагрева призабойной зоны в скважину подается окислительный агент для воспламенения нефти, содержащейся в пласте, и возбуждается исходный очаг горения.

При непрерывной подаче окислителя начинается движение очага горения в пласте в направлении потока окислителя. После того как очаг горения получил достаточную стабильность и начал продвигаться к эксплуатационным скважинам, зажигательная скважина становится только нагнетательной, забой её охлаждается, а нагревательный глубинный агрегат извлекается на поверхность.

При горении в пласте выделяется достаточное количество тепла, которым нагревается нефть, находящаяся в пласте впереди фронта горения. Вязкость её сильно уменьшается, а давление нагнетаемого воздуха заставляет её двигаться к эксплуатационным скважинам. При горении происходит крекинг в результате которого более легкие фракции оттесняются к эксплуатационным скважинам, а тяжелые смолистые остатки в виде кокса остаются в песчанике, являясь горючим материалом при дальнейшем движении фронта пламени. В пласте сгорает около 10% заключенной в нем нефти.

Р и с. 3.5.1. Схема процесса ВДОГ:

Распределение: a - температуры; б - нефтенасыщенности; в – водонасыщенности.

Зоны: 1 пластовой температуры; 2-предварительного повышения температуры; 3-испарения; 4 -термохимических реакций; 5-горения; 6- регенерации тепла.

Содержащиеся в продуктах горения перегретые пары воды, соприкасаясь в начале зоны предварительного прогрева с не нагретой породой, конденсируются, образуя в пласте «вал горячей воды», который эффективно вытесняет нефть.

В первом приближении можно считать, что ВДОГ с использованием в качестве окислителя воздуха или воздуха с кислородом может быть успешно проведен в пластах, содержащих нефть с плотностью выше 900 кг/м³ и вязкостью более 100 сПз (0,01 Па с).

Создание ВДОГ независимо от качества содержащейся в пласте нефти может быть осуществлено лишь при нагнетании в пласт газовоздушной смеси. При этом количество воздуха в смеси должно быть достаточным для сжигания газа и коксоподобного остатка нефти.

В последнее время используется процесс влажного горения, при котором одновременно с воздухом в пласт подают в определенном соотношении воду. Вода от остаточного тепла нагретой породы нагревается и испаряется. Через фронт горения испарившаяся вода проходит, не влияя на процесс горения. Достигнув границы горячих жидких продуктов и ненагретой породы, пар конденсируется, способствуя увеличению выделяемого количества тепла в этой области. Скорость перемещения оторочки горячих жидких продуктов растет и процесс осуществляется за более короткий срок.