Фізико-гідродинамічні методи підвищення нафтовіддачі пластів

Заводнення як традиційний (класичний) метод. Повнота витиснення нафти водою звичайно характеризується коефіцієнтом витиснення, що в реальних умовах змінюється в межах 0,4 — 0,75, при цьому залишкова нафта займає 15 — 40 % загального об'єму за­водненого пустотного простору. Другим фактором, що визначає нафтовіддачу пластів при заводненні, є охоплення пластів заводненням. Величина (коефіцієнт) охоплення заводнен­ням по площі залежить від співвідношення рухливості води, що нагнітається в пласт, і наф­ти, що витісняється (рухливість являє собою відношення проникності для відповідної рідини до її в'язкості). Численні досліди дали змогу виявити значний ступінь залежності ко­ефіцієнта охоплення від співвідношення рухливостей.

Фактором, що також визначає неповне вилучення нафти при заводненні, є геологічна неоднорідність продуктивних пластів (наявність прошарків різної проникності, тріщин, ка­верн, лінз, напівлінз, літологічної мінливості і т.п.). Вплив геологічної неоднорідності на охоплення продуктивного пласта процесом заводнення звичайно характеризується так зва­ним коефіцієнтом охоплення у товщині пласта (за об'ємом). Цей параметр визначається відношенням об'єму пласта, в якому відбувається фільтрація води, що нагнітається, і нафти, що витісняється, до загального об'єму пласта в межах охопленої заводненням площі. Наф-товіддача при заводненні визначається добутком названих вище коефіцієнтів витиснення і охоплення дією.

Отже, до основних причин пониження ефективності витиснення нафти при заводненні можна віднести:

- прояв капілярних сил, що перешкоджають витисненню нафти з частини пор мікронеоднорідного середовища;

- несприятливе відношення рухливостей рідин, що витисняють і витисняються;

- геологічну неоднорідність будови продуктивного пласта.

Вода, що використовується для заводнення нафтових пластів, повинна відповідним чи­ном готуватися.

Циклічна дія на пласти при заводненні. В надто неоднорідних пластах вода, що нагнітається, проривається до видобувних свердловин через високопроникні прошарки і зо­ни, залишаючи невитисненою нафту в слабкопроникних прошарках, ділянках, зонах і т.ш.

Це явище може мати місце також у відносно неоднорідних пластах при підвищеній в'яз­кості нафти внаслідок нестійкості фронту витиснення. Це спричиняє утворення за фронтом заводнення ділянок безсистемного чергування заводнених високопроникних і нафтонасиче-них менш проникних прошарків.

Додаткове охоплення заводненням не залучених до розробки нафтонасичених зон і ділянок може сприяти збільшенню нафтовіддачі пластів при звичайному заводненні. Одним з ефективних шляхів досягнення цієї мети можуть послужити запропоновані в 50-х pp. циклічне, або, як його ще називають, імпульсне нестаціонарне заводнення прошарково нео­днорідних продуктивних пластів і, як супутний йому, спосіб зміни напрямків, кінетики фільтраційних потоків рідини.

Суть методу циклічної дії і зміни напрямку потоків рідини полягає в тому, що в пластах, які неоднорідні за розмірами пор, за проникністю прошарків, зон, ділянок і нерівномірною нафтонасиченістю (заводнешстю), що викликана згаданими видами неоднорідності, а та­кож відбором нафти і нагнітанням води через свердловини, штучно створюється змінний тиск. Він досягається зміною об'ємів нагнітання води в свердловини або відбору рідини зі свердловин у певному порядку шляхом їх періодичного підвищення і зниження.

У результаті такої нестаціонарної дії на пласти в них періодично підвищується і зни­жується тиск.

Верстви, зони і ділянки малої проникності, що насичені нафтою, розміщуються в пла­стах безсистемно, мають низьку п"єзопровідність, швидкість зміни (розповсюдження) тиску в них звичайно нижча, ніж у високопроникних водонасичених прошарках, зонах, ділянках, тому між нафтонасиченими і водонасиченими зонами виникають різні за знаком перепади тиску. Під дією цих перепадів відбувається перерозподіл рідин у нерівномірно на­сиченому пласті, який спрямований на вирівнювання насиченостей і усунення капілярної нерівноваги на контакті нафтонасичених і заводнених зон, верств, ділянок.

Виникнення різних за знаком перепадів тисків між зонами (верствами) різної насиче­ності сприяє прискоренню капілярного, протитечійного просякнення водою нафтонасиче­них зон (верств) - вторгненню води із заводнених зон у нафтонасичені через дрібні та пере­току нафти із нафтонасичених зон у заводнені через великі перові канали.

Вважається, що чим скоріше почато циклічне заводнення, тим більше нафти можна до­бути додатково, що ефективність нестаціонарної циклічної дії на пласти завдяки зміні тиску нагнітання води зростає майже пропорціонально до збільшення амплітуди коливання вит­рат води і знижується із зростанням часу початку його впровадження. Вважається також, що цей метод дає змогу підвищити нафтовідцачу на одиниці процентів.

Метод циклічної дії на пласт найбільш ефективний у товстих шаруватонеоднорідних пластах із надійним гідродинамічним зв'язком між прошарками, а також у тріщинувато-по­ристих колекторах, що насичені малов'язкою нафтою із високим вмістом газу. Сприятли­вий фактор - гідрофільність колекторів.

Зміна напрямків фільтраційних потоків. Усі викладки, що стосуються циклічної дії на пласти, справедливі і для зміни напрямків фільтраційних потоків, як поодинокого її випад­ку, і грунтуються на такому ж механізмі процесу, тому тут вони не повторюються. Можна тільки додати, що зміна напрямку фільтраційних потоків між свердловинами (в плані) підсилює процес циклічної дії в сторону збільшення охоплення пластів заводненням. Такі процеси здійснюються на більшості родовищ, де проводиться заводнення.

Встановлення оптимальних величин репресій і депресій на пласти. Для досягнення максимальної нафтовіддачі в безводний період необхідно встановлювати менші градієнти тиску на поклад, а в водний період - більш високі. Більш високі перепади тиску між нагнітальними і видобувними свердловинами сприяють підключенню в розробку слабопро-никних пластів. Існує також думка, що збільшення градієнтів тиску сприяє в основному

зростанню темпів виробітку нафтових покладів у безводний період і незначно впливає на нафтовіддачу у водний період.

Часткове зниження тиску нижче тиску насичення нафти. Часткове зниження пласто­вого тиску нижче тиску насичення нафти газом позитивно впливає на показники розробки і нафтовіддачу покладу. Розгазування нафти в пласті сприяє зменшенню водонафтового фактора, частковому зниженню продуктивності високопроникних пластів через зменшення фазової проникності для води. Ефект вільного газу в пористому середовищі при заводненні виражається у фазових проникностях. Одночасно значну роль у підвищенні нафтовіддачі відіграє ефект заміщення, дія якого полягає в тому, що при частковому розгазуванні (зни­женні пластового тиску нижче тиску насичення) в порових каналах (в основному глухих) із нафти виділяється газ і відтисняє ії в канали, через які відбувається витиснення нафти во­дою.

Питання в тому, наскільки можна в пласті знижувати тиск нижче тиску насичення. Ця величина в основному залежить від властивостей нафти і їх зміни в міру зниження цього ти­ску (звичайно від 10 до ЗО %). Вона з великими труднощами піддається аналітичному виз­наченню і тому, переважно, визначається експериментальне. Шляхом часткового знижен­ня тиску нафтовіддачу можна збільшити від 2 — 3 до 8 — 10 %.

- Надмірне ж зниження тиску насичення призводить до зниження нафтовіддачі, голо­вним чином, внаслідок збільшення при цьому в'язкості нафти і зменшення фазової проник­ності для нафти в умовах, коли газова фаза, що при цьому утворюється, стає рухомою.

Методи збільшення нафтовіддачі, що пов'язані з системою розробки нафтового по­кладу. Вплив щільності сітки свердловин на нафтовіддачу пластів залежить від їх розчлену­вання (пісковистості). У монолітних пластах вплив щільності сітки свердловин на наф­товіддачу вважається несуттєвим, а в розчленованих - значним (див. 6.4).

Темп розробки при заводненні слабко або позитивно впливає на нафтовіддачу. У ряді випадків в окремих покладах нафти така залежність простежується більш виразно.

Щільність сітки свердловин на ранніх стадіях розробки в середньому має порівняно не­великий вплив на поточну нафтовіддачу. Відносний вплив щільності сітки свердловин зро­стає на більш пізніх стадіях розробки.

Співвідношення числа нагнітальних та видобувних свердловин не має значного впливу на кінцеву нафтовіддачу, проте збільшення цього співвідношення прискорює темпи видо­бутку нафти, поточну нафтовіддачу на ранніх стадіях, а також і кінцеву нафтовіддачу в уривчастих пластах.

Блокові системи заводнення порівняно із законтурними збільшують нафтовіддачу пластів незначно (на 2 — 2,5 %), проте темпи розробки підвищують у 1,5 — 2 рази.