Газові методи збільшення нафтовіддачі пластів

Газ як робочий агент застосовується в практиці розробки нафтових родовищ вже більше половини століття. Спочатку використовували головним чином вуглеводневий газ (супут-ний і газ газових родовищ). При цьому вирішувались завдання підтримання пластового тис­ку або інтенсифікації видобутку за допомогою компресорного газліфту.

Використання сухого вуглеводневого газу (метану) для підвищення нафтовіддачі з двох причин - низького коефіцієнта витиснення ним нафти внаслідок несприятливого співвідношення рухливостей і низького коефіцієнта охоплення процесом — виглядало ма-лоперспективним. Проте з 1950 p., коли був запропонований принципово новий метод підвищення нафтовіддачі - витиснення нафти газом, що змішується з нею, - газ стали розг­лядати як перспективний і досить ефективний агент для витиснення. Цей процес може відбуватись в трьох модифікаціях: 1) витиснення нафти збагаченим газом; 2) витиснення нафти

скрапленим вуглеводневим газом; 3) витиснення нафти газом високого тиску (див.6.4).

Загальною умовою вказаних модифікацій методу постає забезпечення в пласті умов по­вного взаємного змішування між нафтою і агентом, що її витісняє (тобто при відсутності сил поверхневого міжфазного натягу між цими флюїдами).

Використання збагаченого і скрапленого газу. Для пластів, що залягають порівняно неглибоко (біля 1500 м), з відносно важкими нафтами застосовують газ із досить високим вмістом (об'ємна частка ЗО % і більше) проміжних компонентів (звичайно пропан-бутано-вих фракцій).

При нагнітанні в пласт таким чином збагаченого газу процес утворення зони між наф­тою і газом відбувається завдяки переходу летких компонентів із газу в нафту. Змішування флюїдів досягається вже при досить низьких тисках витиснення.

Термодинамічні умови змішування нафти конкретного родовища досліджуються і виз­начаються переважно експериментальним шляхом. Проте на першому етапі проектування вказаного метопу можливість і умови змішування нафти та газу можна розрахувати, вико­ристовуючи для цього кореляції Бінгама.

При використанні скраплених вуглеводневих газів, що складають в принципі основу перехідної зони в цих методах, в пласт нагнітають тільки облямівку цього агента. Для вико­ристання облямівок скраплених газів термодинамічні умови в покладі повинні бути такими, щоб забезпечити їх рідинний стан.

Використання газу високого тиску. При витисненні нафти сухим газом (практично од­ним метаном) високого тиску в умовах, що забезпечує взаємне змішування флюїдів у пласті, зона суміші утворюється завдяки масопереносу проміжних (С₂ — С₄) компонентів із нафти (де їх вміст більший) в газову фазу. Це досягається в результаті проникнення сухого газу в зони пласта, що насичені нафтою. Просуваючись пластом і багатократно контактую­чи з нафтою, газ настільки збагачується проміжними компонентами, що їх концентрація у ньому досягає рівноважного значення. В разі відповідності термогідродинамічних умов зба­гачений газ і пластова нафта утворюють суміш критичного складу, тобто повного взаємного змішування.

Застосування цього методу доцільне головним чином для покладів легких (густиною до 850 кг/м³) нафт, що залягають на великих глибинах і пов'язані зі слабопроникними колек­торами, де можна створювати високі тиски, необхідні для досягнення умов повного взаємного змішування нафти і газу.

Використання двоокису вуглецю. Цей метод описано в гл.8.3. Його також можна віднести до методів підвищення нафтовіддачі з взаємним змішуванням компонентів.

Використання інших газів та їх сумішей. За останні 20 — 30 років у практиці розробки нафтових родовищ почали застосовувати азот і газоподібні продукти горіння, що являють собою суміші різних газів. Економічні підрахунки, експериментальні та практичні роботи дають право вважати ці агенти не тільки прийнятними, але й вигідними для витиснення нафти.

Як і в разі застосування вуглеводневих газів і двоокису вуглецю, процес витиснення найбільш ефективно відбуватиметься при взаємному змішуванні агентів в пласті. Відмінності полягають у різних значеннях тиску, при яких цей процес відбувається. В ряді зарубіжних країн будують спеціальні заводи для одержання цих агентів. Газоводяна дія на пласти. Нагнітання газу в пласти з метою підтримання пластового тиску почали використовувати значно раніше ніж заводнення. До застосування штучного заводнення нагнітання газу в пласти вважали економічно виправданим, оскільки це давало змогу підвищувати нафтовіддачу на 5 — 10 %, а в пластах, що залягають круто, — на 15 — 25 %. Потім стало ясно, що використання газу (без змішування з нафтою) менш ефек-

тивне за воду. Тут основну роль відіграє мала в'язкість газу (у 10 - 15 разів нижча від в'яз­кості води).

На відміну від води, що у гідрофільному пласті при ії нагнітанні займає дріб-ні пори, газ у загазованій зоні займає великі пори (фаза, що не змочує породу). Це дало змогу зробити висновок про доцільність поєднання позитивних якостей води і газу. Виявилось, що комбінована дія на пласт газом і водою (газоводяна дія) більш ефективна, ніж нагнітання в пласт тільки одного із цих агентів. При оптимальному застосуванні цього процесу наф­товіддачу можна збільшити на 7 — 15 %.

Газоводяна дія на пласт може відбуватись при різних модифікаціях нагнітан-ня робочих агентів: 1) послідовним нагнітанням (води - потім газу, або газу - потім води); 2) одночас­ним при різних співвідношеннях у суміші; 3) циклічним (поперемінним) нагнітанням; 4) комбінацією вказаних модифікацій. Здійснення процесу можливе в умовах рівноважності газу і при змішуванні його з нафтою.