Характеристика теплового воздействия на продуктивный пласт
Продуктивный пласт – это пласт-коллектор (группа пластов коллекторов) внутри нефтегазоносного комплекса, который обладает гидродинамической системой, а также содержит в себе подвижные углеводороды в свободной фазе и способен отдавать их в промышленно-выгодном количестве.
Способы теплового воздействия на пласт или группу пластов являются перспективными в области добычи нефти с неньютоновскими свойствами и высоковязкой нефти. Обычно этими способы применяются в совокупности с заводнением, но существуют месторождения с условиями залегания полезного ископаемого и свойствами нефти, при которых возможно только их использование.
Если внутрипластовая температура близка к температуре кристаллизации парафина, то попытка вытеснения нефти водой станет причиной охлаждения пласта, закупорке пор выпадению парафина. Движущаяся по проницаемому слою холодная вода станет источником проницаемых слоев, которые расположены сверху и снизу. Использование тепловых способов воздействия в этом случае являются единственными возможными. Тепловые методы воздействия на пласт характеризуются низкой энергетической эффективностью, которая обусловлена потерями энергии в окружающую среду.
Парафин – это смесь твердых углеводородов.
Способы теплового воздействия на пласт
К основным способам теплового воздействия на пласт относятся:
- Паротепловое воздействие.
- Внутрипластовое горение.
- Термозаводнение.
- Пароциклическая обработка призабойных зон скважин.
Самым распространенным способом теплового воздействия на пласт является паротепловое. Водяной пар обладает высоким теплосодержанием по отношению к горячей воде, поэтому 1 килограмм пара способен отдавать пласту 2470 килоджоулей, что в 7 раз больше, чем горячая воды. Также водяной пар занимает объем в 20-40 раз больше, чем вода и способен вытеснить наибольший объем нефти. Для закачки в продуктивный пласт используют насыщенный пар, который представляет из себя смесь горячего конденсата и пара. Механизм извлечения нефти на поверхность при закачке пара основан на изменении свойств пластовой жидкости из-за изменения температуры. С увеличением температуры плотность, межфазовое отношение и вязкость нефти уменьшаются, а одновременно с этим повышается упругость пара, что способствует росту нефтеотдачи. При паротепловом воздействии на пласт в нем образуется три зоны.
- Зона вытеснения нефти паром.
- Зона горячего конденсата, где происходит вытеснение нефти водой при относительно низкой температуре.
- Зона, которая не охвачена тепловым воздействием. В этой зоне происходит вытеснение нефти водой пластовой температуры.
Перечисленные зоны отличаются друг от друга температурой, механизмом извлечения нефти и механизмом распределения насыщенности жидкости. При паротепловом воздействии наблюдается снижение вязкости нефти на 30 %.
Способ внутрипластового горения основан на окислительных реакциях углеводородов под действием окислителей (обычно используют кислород). Сущность этого способа в создании зоны окислительных реакций, которые перемещаются по продуктивному пласту. Изменение свойств нефти в этом случае способствует ее извлечению на поверхность. Данный процесс начинается с инициирования горения в призабойной зоне с помощью закачки в скважину окислителя. Воспламенение нефти происходит самопроизвольно, либо разогрева призабойной зоны с помощью электронагревателя, зажигательных смесей или газовой горелки. Поддержание процесса горения и движение зоны горения осуществляется с помощью непрерывной закачки воздуха. Зона горения способна перемещаться только в одном направлении – от нагревательной скважины к добывающей. Схема осуществления внутрипластового горения изображена на рисунке.
Рисунок 1. Схема осуществления внутрипластового горения. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
1 – выжженная зона; 2 – зона фильтрации воздуха и испаренной воды; 3 – зона горения; 4 – паровая зона; 5 – зона конденсации; 6 – нефтяной вал; 7 – газы горения.
Термозаводнение основано на закачке в пласт горячей воды. Процесс протекания этого процесса такой же, как и при традиционном заводнении. Разница состоит только в температуре нагнетаемой воды.
Пароциклическая обработка призабойных зон состоит из трех этапов. На первом этапе в добывающую скважину закачивается пар, в течении 14 – 21 дня. Делается это с целью повышения внутрипластового давления и температурного расширения. Второй этап заключается в выдерживании скважины для конденсации закачанного пара и перераспределения насыщенности в продуктивном пласте. За это время происходит выравнивание температуры между флюидами, парами и горными породами. Также в этот период происходит капиллярная пропитка – замена нефти на воду в низкопроницаемых зонах. На последнем скважина работает на отбор, до рентабельного дебита.
