Способы заводнения нефтяных пластов

Суть технологии заводнения нефтяных пластов

Заводнение нефтяных пластов начало применяться не с самого начала развития нефтяного производства. Еще с 40-х годов прошлого века разработка нефтяных месторождений проводилась всего до 25 % истощения. Лишь изредка встречался природный напор воды, который позволял получить немного больше углеводородного сырья. Остаточные запасы отбирались при помощи вторичных методов – закачки в скважину воздуха и нагретой газо-воздушной смеси.

Заводнение нефтяных месторождений, характеристика процесса

Закачка воды в нефтяное месторождение – самый популярный процесс разработки углеводородных пластов. С помощью технологии можно достичь высокого коэффициента отбора сырья. Основная цель, которую несет в себе заводнение, – вытеснение нефтяных пластов. Популярность технологии обоснована следующим:

• наличие и доступность воды;
• простота сооружения инженерных коммуникаций и легкость процесса нагнетания жидкости;
• способность воды проникать в насыщенные сырьем пласты;
• достаточной нефтеотдачей при отделении полезного ископаемого от воды.

Методика обеспечивает высокий отбор сырья сразу по двум критериям. Первый – поддержка постоянно высокого пластового давления, второй – физическое проникновение воды в толщу нефтяных пластов. Существует несколько разновидностей технологии. Каждая из них подразумевает использование различных жидкостей, суспензий и прочих химических веществ, которые не вступают в реакцию с ископаемым. Но все подобные способы считаются третичными технологиями разработки.

Стоит понимать, что заводнение нефтяных месторождений – высокопотенциальный способ извлечения нефти, который в ближайшее время будет оставаться передовой технологией. А поиск способов улучшения данной методики – основная задача отрасли.

Законтурная технология

Заводнение такого типа возник в результате недостаточного продвижения контурных вод. Смысл данной технологии в том, что объемы природного сырья быстро восполняются за счет нагнетания воды. Сами скважины подачи жидкости располагаются за территорией (контуром) нефтегазоносного пласта. При этом линия нагнетания всегда находится за внешним кольцом нефтеносности. Расстояние берется в зависимости от следующего:

• примерное расстояние между местами для подачи воды;
• показатель разведывания территории добычи нефти;
• отступ внешнего контура нефтеносности от внутреннего.

Если ранее такой способ считался максимально эффективным, то длительный анализ, геологические исследования показали, что есть основания предполагать о существовании массы негативных сторон.

Приконтурное заводнение

Такой вариант подходит для пластов с весьма заниженной проницаемостью за контуром нефтеносности. Этот фактор влияет на уменьшение поглотительной характеристики нагнетательных станций. Потому оказывается слабое воздействие на залежи. Кроме того, возникает резкий скачок карбонатности. С чем это связано? Все просто – присутствие химической реакции нефти после контакта с водой в данной зоне. Конечно, это во многом зависит от состава воды в этом пласте.

Используя такую технологию можно исключить возникновение территории с плохой проницаемостью. Помимо этого производится положительный эффект на нефтяные пласты в краевой области нефтеносности, что позволяет сократить количество воды, которое идет за контур.

Изначально метод использовался весьма узко – исключительно в местах со слабой проницаемостью. Позже выяснилось, что эффективность приконтурного заводнения для добычи нефти в платформенных пластах тоже достаточно высока. Недостаток методики заключается в том, что нагнетательные скважины нецелесообразно сооружать в местах с пластами малой мощности.

Важно! Такой способ не может обеспечить быструю подачу воды в область нефтеносности. Это обусловлено малой интенсивностью. При этом отмечается высокая эффективность и стабильная производительность на длинной дистанции.

Внутриконтурное заводнение

Описанный выше способ вызвал изначально массу споров, но в итоге привел к интенсивной разработке более совершенных технологий. Одной из них является внутриконтурное заводнение нефтяных месторождений. Данная технология используется внутри области расположения залежей природного ресурса. Высокая эффективность методики наблюдается в особо крупных месторождениях. Суть способа заключается в разрезании пластов на сектора, блоки и отдельные площади рядами скважин для подачи воды.

На территории РФ используются следующие подвиды данной технологии:

• барьерное заводнение;
• очаговая технология;
• подача воды по площади;
• разрезание нефтеносного контура на отдельные блоки, где добыча проводится отдельно от остальной системы;
• сводовое заводнение;
• разрезание залежей природного ресурса на небольшие площадки.

Каждая технология примечательна своими особенностями. О каждой из них будет вестись разговор немного ниже. Стоит отметить, что данный способ разработки направлен на высокоэффективное поддержание и восстановление баланса в межпластовом пространстве. Закачка жидкости проводится прямо в часть месторождения, насыщенную нефтью.

Виды процесса

Заводнение считается наиболее эффективным и экономично оправданным способом разработки нефтяных месторождений. Исходя из расположения нефтедобывающих предприятий и станций нагнетания вод, можно разделить внутриконтурную технологию на несколько видов:

1. Сводовое. Такой способ предусматривает сооружение скважин в непосредственной близости от свода системы или же прямо на нем. Такую технологию можно комбинировать с законтурной. В свою очередь данный метод делится на:
   • осевое заводнение – нагнетательные системы размещаются вдоль оси технологической структуры;
   • кольцевое – ряд нагнетателей располагается так, чтобы нефтяное месторождение делилось на центральную и кольцевую плоскости;
   • центральное – предполагает размещение по кольцу 4-6 скважин для подачи воды и одну центральную.
2. Очаговое заводнение нефтяных месторождений. Используется в роли вспомогательного мероприятия. Проводится такая операция на тех участках, где имеется негомогенное строение пласта или наблюдаются залежи песчаников в форме линзы.
3. Избирательное. Его применяют, когда залежи имеют резко выраженную неоднородность нефтяных пластов. Изначально бурят места вод скважины по сетке, а далее выбирают наиболее оптимальные варианты их размещения.
4. Площадное. Такой тип заводнения отличается рассредоточением мест нагнетания воды в залежи сырья.

Все это говорит о популярности данной технологии в нефтяной промышленности. Эффективность методики достаточно высока, но все же проводится ряд мероприятий по улучшению показателей добычи природного ресурса.

Источник

Заводнение нефтяных пластов

В 1948 г. на Туймазинском нефтяном месторождении» (Баш­кортостан) впервые в отечественной практике был осуществлен промышленный эксперимент по закачке воды в пласт, имеющий целью не только восстановить пластовое давление до первона­чального уровня, но и несколько повысить его, создав тем самым условия для увеличения отборов. Метод получил название «под­держание пластового давления» (ППД).

При организации ППД наиболее сложным из вопросов и до сих пор решенных не полностью, является достижение максималь­ного вытеснения нефти из пласта при эффективным контроле и регулировании процесса.

При этом следует иметь ввиду, что вода и нефть отличаются своими физико-химическими характеристиками -плотностью, вяз­костью, коэффициентом поверхностного натяжения, смачиваемо­стью.

Чем больше различие между этими показателями, тем слож­нее идет процесс вытеснения.

Извлечение нефти из пористой среды не является простым поршневым вытеснением. Здесь имеет место и смешивание аген­тов, и разрыв струи нефти, и образование отдельных, чередую­щихся потоков нефти и воды, и фильтрация по капиллярам и тре­щинам, и образование застойных и тупиковых зон.

Механизм вытеснения нефти из пор пласта схематично пред­ставлен. Здесь показан разрыв потока нефти, образова­ние капель, уносимых водой, прилипание нефти к породе и ее со­противление напору воды.

Поддержание пластового давления, появившиеся у нас в стра­не вначале под названием законтурного заводнения, получило по­всеместное распространение. Сегодня оно является не вторич­ным способом добычи нефти, каким оно именовалось вначале, а непременным условием рациональной разработки залежи с перо­вых дней, закладывается в проекты разработки и осуществляет­ся более чем на 90% месторождений.

Если процесс ППД ведется с начала разработки месторожде­ния, объем закачиваемой воды устанавливается соотношением:

где: Qh — объем нагнетаемой воды; Qx — объем добываемой жидкости.

При организации ППД после некоторого времени разработки залежи, объем закачиваемой воды 0, должен превышать объем отбираемой жидкости на количество, обеспечивающее интенсив­ный прирост пластового давления. Необходимо также предусмот­реть компенсацию потерь закачиваемой жидкости на различные виды утечек.

Критерием нормального ведения процесса является величина пластового давления в зоне отбора, которое должно иметь тен­денцию к росту или стабилизации.

Законтурное заводнение

Законтурное заводнение предполагает закачку воды в на­гнетательные скважины, расположенные за внешним контуром нефтеносности. При этом решаются вопросы наибо­лее оптимального удаления нагнетательных скважин от эксплуа­тационных, величины давления нагнетания и объема закачки. По мере удаления контура нефтеносности от нагнетательных сква­жин и обводнения первого ряда эксплуатационных скважин фронт нагнетания переносится.

Законтурное заводнение эффективно при наличии следующих факторов:

• небольшие размеры залежи (отношение площади залежи к периметру контура нефтеносности 1,5-1,75 км);
• пласт однородный с хорошими коллекторскими свойства­ми по толщине и по площади;
• нагнетательные скважины отстоят от контура нефтеносности на расстоянии 300-800 м, что обеспечит более равномерное продвижение фронта воды и предотвратит образование языков обводнения;
• существует хорошая гидродинамическая связь между зо­ной отбора и зоной нагнетания.

Схема законтурного заводнения:

1- внешний контур нефтеносности; 2 — внутренний контур; 3 — нагне­тательные скважины; 4 — эксплуа­тационные скважины; 5 — конт­рольные скважины.

К недостаткам законтурного заводнения можно отнести:

а) большие потери закачиваемой воды из-за ее утечек в сторону, противоположную области нагнетания, что приводит к дополнительным затратам энергии;

б) удаленность линии нагнетания от зоны отбора, что
требует значительных затрат энергии на преодоление гидравлических потерь;

в) замедленная реакция фронта отбора, на изменение условий на линии нагнетания:

г) необходимость сооружения большого количества нагнетательных скважин, их удаленность от основных объектов закачки, что удорожает систему.

Разновидностью законтурного заводнения является приконтурное заводнение, при котором нагнетательные скважины рас­полагаются вблизи эксплуатационных или между внешним и внут­ренним контуром нефтеносности. Оно применяется при слабой гидродинамической связи пласта с внешней областью, при не­больших размерах залежи.

Внутриконтурное заводнение

Внутри контурное заводнение предполагает закачку воды не­посредственно в нефтяную зону, организацию одного или несколь­ких рядов нагнетательных скважин в центре месторождения и расчленения за счет этого залежи на отдельные участки-блоки, разрабатываемые самостоятельно. Разрезание может быть осу­ществлено на полосы, прямоугольники, квадраты и т.д. Эконо­мичность данного метода заводнения очевидна: повышается ко­эффициент полезного действия системы за счет исключения от­тока жидкости, приближения фронта нагнетания к фронту отбора.

Схема внутриконтурного заводнения:

1 — законтурные нагнетательные скважины; 2 — эксплуатационные скважины; 3 — разрезающие ряды нагнетательных скважин; 4 — кон­тур нефтеносности.

Разновидностями внутриконтурного заводнения являются пло­щадное, очаговое, избирательное, блочное.

Площадное заводнение предусматривает размещение нагне­тательных скважин на площади месторождения. Площадное наводнение организуют обычно на поздней стадии разработки месторождения, когда начинается интенсивное обводнение залежи и другие методы заводнения не достигают цеди. Нагнетательные скважины располагают по геометрической сетке: пяти-, семи- или девятиточечной. При этом на одну нагнетательную скважину приходится при пятиточечной схеме одна эксплуатационная, при семиточечной — две, девятиточеч­ной — три.

Очаговое заводнение схематично может быть представлено в виде одной или нескольких нагнетательных скважин, распола­гаемых в центре залежи и некоторого количества эксплуатацион­ных на периферии. Такой способ заводнения характерен для не­больших по площади, локализованных залежей (линзы, застойные зоны).

Избирательное заводнение применяют для вытеснения не­фти из отдельных, плохо дренированных пластов, неоднородных по простиранию.

Для его применения необходима информация о характеристике разреза, нарушениях и связях продуктивного пла­ста с другими. Такие данные можно иметь после некоторого вре­мени разработки залежи, поэтому избирательное заводнение при­меняют на поздней стадии разработки.

Блочное заводнение состоит в разрезании залежи на отдель­ные части и оконтурировании каждой из них нагнетательными скважинами. Внутри каждого блока бурят добывающие скважи­ны, число и порядок расположения которых определяют расчета­ми. Блочное заводнение позволяет вводить в разработку место­рождение сразу до его полного изучения и таким образом сокра­тить время разработки. Это эффективно для больших месторож­дений.

Опыт применения заводнения на месторождениях

Основываясь на 55-летнем эксплуатации Туймазинского мес­торождения, можно сказать, что технология заводнения оправ­дала себя. Вопросы, которые пришлось решать здесь, касались массы проблем: это и наиболее целесообразное расположение нагнетательных скважин, и освоение их под закачку, подготовка пресных и сточных вод и их нагнетание в пласт.

Нельзя сказать, что все проблемы к сегодняшнему дню ре­шены, однако являются очевидными такие факты, что разработ­ка месторождения по предложенной технологии оказалась эффек­тивной, что подтверждается графиками.

По ним можно установить:

• пластовое давление, которое в первые годы после ввода ме­сторождения в разработку катастрофически падало, Не понимаю, зачем многие беттеры до сих пор ставят с помощью своих компьютеров, ведь это дико неудобно, в отличии от беттинга через https://hppsj.com/1win-na-android/ которое можно скачать с официального сайта этой букмекерской конторы совершенно бесплатно и пользоваться всеми функциями, которые доступны в версии для компьютера. после нача­ла заводнения начало подниматься и вскоре достигло первона­чального, а затем и превысило его;
• отбор жидкости интенсивно нарастал;
• объем добытой нефти продолжал увеличиваться, достигнув к 1966 г. наибольшего значения;

-добыча нефти фонтанным способом до 1960 г. была преоб­ладающей в общей добыче всеми способами, т.е. в течение бо­лее 16 лет после открытия Девона.

График разработки Туймазинского нефтяного месторождения.

Негативными последствиями заводнения можно считать сле­дующие:

• интенсивное обводнение месторождения, темп роста кото­рого с 1955 по 1970 г.г. составлял около 10% — ежегодно;
• невысокие отмывающие свойства заканчиваемой в пласт воды;
• большое количество осложнений, вызываемых возвращени­ем в пласт добываемых вместе с нефтью пластовых вод;
• последнее сопровождается разрушением водоводов, засолонением водоисточников питьевого водоснабжения, нарушением экологического равновесия.

Система ППД постоянно совершенствуется по следующим направлениям:

• разработка новых технологических жидкостей или добавок к воде, улучшающих ее отмывающие свойства и обладающих меньшей агрессивностью по отношению к оборудованию и к при­роде;
• разработка надежного контроля за движением жидкости в пласте;
• разработка методов регулирования фильтрационных потоков в пласте и исключение образования тупиковых и невыработанных зон;
• в настоящее время заводнение проектируется с начала разработки с разрезанием крупных месторождений на блоки;
• внедряются новые технологии: нестационарное и цик­лическое наводнение и другие.

Нестационарное заводнение — технология, при которой объе­мы закачки воды и номера нагнетательных скважин изменяются во времени.

Циклическое заводнение — разновидность нестационарного заводнения, идея которого состоит в том, что нагнетание воды ведется в виде определенных циклов по схеме «нагнетание-оста­новка».

Циклическое заводнение

Метод циклического заводнения основан на представлении о том, что периодическая закачка воды в пласт взамен непрерыв­ной может вызвать перераспределение давлений в пропластках различной проницаемости. Это значит, что из зон, насыщенных нефтью и имеющих низкую проницаемость, при снижении давле­ния, вызванного прекращением закачки, начнется переток нефти в зоны повышенной проницаемости. Последние, как правило, бо­лее обводнены и, вследствие лучшей характеристики, в них быс­трее снижается давление. Кроме того, капиллярные силы созда­ют дополнительное сопротивление для перемещения воды в низ­копроницаемых поровых каналах, что благоприятствует переме­щению нефти.

По разным данным рекомендуемый цикл «закачка-останов­ка» может составлять от 10 до 80 суток, и он должен отрабаты­ваться непосредственно в условиях месторождения.

Следует учесть, что при увеличении срока работы залежи в условиях отсутствия закачки, могут наступить необратимые про­цессы, связанные с резким падением пластового давления, отка­зами скважинных насосов и т. д. поэтому здесь выступает на первый план контроль за работой скважины и системы в целом.

Прекращение закачки может вызвать снижение пластового давления до критических величин, и оно может быть восстанов­лено за счет ограниченных мощностей системы ППД.

Источник