Водогазовое циклическое воздействие на пласты

 

Значительно раньше, чем заводнение, с целью поддержания
пластового давления и вытеснения нефти из истощенных пластов
на многих месторождениях (особенно в США) использовали
технологию нагнетания природного или нефтяного газа. При
этом вначале газ нагнетали в пласты при давлениях, не обеспе­
чивающих смесимость его с нефтью. До применения искусствен­
ного заводнения нефтяных залежей технологию вытеснения нефти
газом экономически считали вполне оправданной, так как она
позволяла поддерживать дебиты скважин и повышать нефтеот­
дачу пологозалегающих пластов на 5—10 % по сравнению с ре­
жимом растворенного газа, а крутозалегающих пластов на 15—25%.

Однако после широкого применения заводнения залежей с пологозалегающими пластами было однозначно установлено, что.газ при не смешивающемся с нефтью вытеснении хуже как вытесняющий агент, чем вода. Основная причина малой эффективности газа как вытесняющего агента — его малая вязкость (в 10—15 раз ниже вязкости воды), обусловливающая его быст­рые прорывы по крупнопористым и высокопроницаемым слоям (зонам) в добывающие скважины, резкое снижение их дебитов по нефти и охвата пластов вытеснением.

Механизм процесса. В отличие от воды, которая в за­водненной зоне гидрофильного пласта под действием капилляр­ных сил занимает мелкие поры и сужения, газ, закачанный в пласт, как несмачивающая фаза в загазованной зоне, наоборот, занимает крупные поры, а под действием гравитационных сил — верхние части пласта. Эти особенности воды и газа привели к выводу о целесообразности совмещения достоинств воды и газа, с целью уменьшения их недостатков, применением их периодиче­ского, циклического нагнетания. Оптимальное соотношение объе­мов нагнетания воды и газа при таком воздействии должно быть пропорционально отношению объемов мелких пор (ниже среднего размера) и крупных пор (выше среднего размера) в коллекторе. Тогда можно рассчитывать на достижение максимального эф­фекта от совместного нагнетания воды и газа, т. е. от применения водогазовых смесей. При этом условии эффект от совместного чередующегося нагнетания воды и газа в пласты, т. е. вытесне­ния водогазовой смесью, будет обусловливаться тем, что фазо­вая проницаемость для смачивающей фазы зависит только от водонасыщенности, а наличие в пласте свободного газа увеличи­вает вытеснение нефти на величину предельной газонасыщенно­сти (10—15 %), при которой газ неподвижен.

Эффективность и технология процесса. Пооче­редное нагнетание воды и газа способствует повышению охвата неоднородных пластов заводнением вследствие снижения отно­сительной проводимости высокопроницаемых пропластков, заня­тых водогазовой смесью. Вытеснение нефти из неоднородных пластов водой и газом совместно при любой технологии также более эффективно для конечной нефтеотдачи, чем раздельно только водой или только газом. При оптимальном применении нефтеотдачу пластов можно увеличить на 7—15 % по сравнению с обычным заводнением. Главное условие оптимальности процесса водогазового воздействия на пласт — обеспечить равномерное рас­пределение нагнетаемого газа по заводняемому объему залежи, т. е. одновременный прорыв газа и воды в добывающие сква­жины. Это не всегда достижимо, поэтому эффективность может быть значительно ниже указанной, и тем ниже, чем однороднее пласт.

Нагнетание газа и воды в пласты поочередно оторочками или одновременно в смеси через одну и ту же нагнетательную скважину также обладает большими недостатками.

Приемистость (продуктивность) нагнетательной скважины для каждого рабочего агента после первого цикла резко сни­жается— для газа в 8—10 раз, а для воды в 4—5 раз вследствие снижения фазовой проницаемости призабойной зоны пласта.

Гравитационное разделение газа и воды в пласте может сни­жать эффективность вытеснения нефти и охвата пласта процессом на 10—20 % в зависимости от неоднородности пласта и соотноше­ния вязкостей нефти и воды.

Оборудование каждой нагнетательной скважины для поочеред­ного нагнетания воды и газа значительно усложняется.

Вследствие этих недостатков циклический метод водогазового воздействия на пласты требует значительного увеличения числа нагнетательных скважин для обеспечения необходимых объемов нагнетания рабочих агентов и отбора нефти, повышенных давле­ний нагнетания и сложного устьевого оборудования для нагнета­тельных скважин. Однако соответствующими технологическими и техническими решениями можно уменьшить и даже исключить отрицательное влияние этих факторов. Для этого требуются опти­мальные условия вскрытия пластов в скважинах перфорацией, размещение их и эксплуатация, обеспечивающие изменение на­правления потоков и целенаправленное использование гравита­ционных эффектов.