Нефтеотдача пластов при различных условиях дренирования залежи

Коэффициентом нефтеотдачи пласта называют разность между начальной и остаточной нефтенасыщенностью, отнесенную к начальной.

При современном уровне развития технологии и техники нефтедобычи коэффициент нефтеотдачи меньше единицы. Даже если сетка расположения скважин плотная, а водные факторы значительные, нефтеотдача редко достигает 70 – 80 %

Нефтеотдача зависит от вида используемой энергии. Наибольшее ее зна­чение (0,6-0,7) – в условиях вытеснения нефти водой. Это связано обычно с боль­шими запасами энергии краевых вод, а также большой эффективностью промывки пор водой (так как соотношение вязкостей нефти и воды более благоприятно при вытеснении нефти водой, чем газом). Увеличению нефтеотдачи при вытесне­нии нефти водой может благоприятствовать физико-химическое взаимодействие воды с породой и нефтью. Вода обладает лучшей отмывающей и вытесняющей способ­ностью, чем газ. Наиболее эффективен водонапорный режим. Поэтому для повышения нефтеотдачи пластов при разработке залежей нефти следует стремиться к сохранению естественного или воспроизведению искусственного режима вытеснения нефти водой. Условия вытеснения нефти водой повышаются изменением скорости закачки воды в пласт, улучшением ее смачивающих свойств (обработкой воды специальными ве­ществами), увеличением вязкости и температуры закачиваемой воды.

Нефть из пласта может вытесняться также газом, выделяющимся из раствора, когда давление в залежи падает ниже давления насыщения нефти газом. Свободный газ со снижением давления вначале выделяется у твердой поверхности, так как работа затрачиваемая для образования пузырька у стенки меньше, чем для его образования внутри жидкости. После образования пузырьков газа они вытесняют нефть из пласта в том объеме, который занимают в поровом пространстве. По мере уменьшения давления продолжается образование новых пузырьков газа. Вначале газовые пузырьки находятся далеко друг от друга, но, постепенно расширяясь, газонасыщенные участки соединяются друг с другом. С этого момента начинается движение газа и продолжается движение нефти. Но эффективность вытеснения нефти газом понижается, так как малая вязкость газа позволяет ему быстрее нефти перемещаться и прорываться к забоям скважин, по газонасыщенным участкам.

Эффективность вытеснения нефти газом, выделяющимся из нефти, значительно ниже (0,2-0,3). Это объясняется ограниченным объёмом газа, растворенным в нефти, и небольшим соотношением вязкостей газа и нефти, что способствует быстрому прорыву газа в скважины вследствие его большой подвижности. Газ, кроме того, является фазой, не смачивающей породы пласта, что способствует увеличению количества остаточной нефти.

Эффективнее (0,3-0,4) проявляется энергия газа из газовой шапки. В процессе расширения шапки газ движется сверху вниз и первоначально происходит сравнительно эффек­тивное вытеснение нефти из пласта. В дальнейшем эффективность расширения газовой шапки снижается. Это обусловлено в основном несмачиваемостью твердой фазы газом и небольшой его вязкостью, что приво­дит к прорыву газа к скважинам через крупные каналы и более проницаемые зоны пласта.

При крутых углах падения пластов условия вытеснения газом шапки из-за воздействия сил тяжести улучшаются.

Низкая нефтеотдача естественных коллекторов объясняется микро- и макронеоднородным характером их строения. Микронеоднородный и сложный характер строения порового пространства – причина прорыва вод и газа по отдельным каналам и образования водонефтегазовых смесей в пористой среде. Совместное движение несмешивающихся фаз в пласте представляет собой сложный процесс, в котором капиллярные си­лы проявляются сильно. Вытеснение же взаимно растворимых жидкостей характеризуется высокой нефтеотдачей (95 – 100 %).

Высокая вязкость нефти по сравнению с вязкостью воды способствует умень­шению нефтеотдачи. С увеличением вязкости нефти значительнее проявляются местные неоднородности физических свойств пород, приводящие к возникновению многочисленных участков, обойденных фронтом воды и плохо ею промываемых.

На нефтеотдачу пластов значительно влияет огромная удельная поверхность пород. Нефть гидрофобизирует поверхность пор, и часть нефти, находящейся в пленочном состоянии, может быть удалена из пласта лишь специальными методами воздействия.

Макронеоднородное строение пластов – наиболее существенная причина неполной отдачи нефти пластом. Неоднородностью строения, свойств и состава пород объясняется появление зон, не промываемых водой и слабо дренируемых газом. Нефтеотдача зависит от свойств пористой среды и условий вытеснения нефти водой и газом (количество и состав связанной воды, состав и физико-химические свойства нефти и горных пород, скорость вытеснения и др.).

Формы существования остаточной нефти в пласте следующие:

1) капиллярно удержанная нефть;

2) нефть в пленочном состоянии, покрывающая поверхность твердой фазы;

3) нефть, оставшаяся в малопроницаемых участках, обойденных и плохо промытых водой;

4) нефть в линзах, отделенных от пласта непроницаемыми перемычками и не вскрытых скважинами;

5) нефть, задержавшаяся у местных непроницаемых экранов (сбросы и другие непроницаемые перемычки).

Пленочная нефть покрывает тонкой смачивающей пленкой поверхность твердой фазы пласта. Количество этой нефти определяется радиусом действия молекулярных сил твердой и жидкой фаз, строением поверхности минерала и размером удельной поверхности пород. Исследования распределения остаточ­ной воды в пористой среде показывают, что объем остаточной нефти, находящейся в пленочном состоянии, во много раз меньше, чем капиллярно удержанной.

Заключение: При написании курса лекций были использованы материалы некоммерческого фонда имени профессора А. В. Аксарина. Президент фонда доцент, к.г.-м. наук Волощук Г. М.

Список рекомендуемой литературы

Основная литература

1. Гиматудинов Ш. К. и др. Физика нефтяного и газового пласта. - М.: Недра, 1982. - 312 с.

2. Оркин Г. К., Кучинский П. К. Физика нефтяного пласта. - М.: Гостоптехиздат, 1955. - 299 с.

3. Амикс Дж. и др. Физика нефтяного пласта. - М.: Гостоптехиздат, 1962. - 572 с.

4. Ермилов О. М., Ремизов В. В., Ширковский Л. И., Чугунов Л. С. Физика пласта, добыча и подземное хранение газа.- М.: Наука, 1996. - 541 с.