Классификация современных методов повышения нефтеотдачи пластов

Применение методов увеличения нефтеотдачи (МУН) является наиболее распространенным мероприятием по повышению эффективности разработки нефтяных месторождений.

В России из-за повсеместного применения заводнения преимущественное развитие получили химические методы, поскольку в основе большинсвтва известных химических методов увеличения нефтеотдачи пластов лежит заводнение, то есть вода – основной компонент, к которому добавляются химические реагенты.

По характеру воздействия на остаточную нефть все МУН условно можно разделить на три основные группы :

1)                воздействующие на капиллярно-удерживаемую и пленочную нефть (нефтевытесняющие составы);

2)                повышающие охват пласта заводнением (потокоотклоняющие технологии);

3)                технологии комплексного действия, совмещающие достоинства выше названных групп МУН. Следует отметить, что такое воздействие, как правило, предусматривает последовательное или совместное применение этих видов технологий. То есть среди физико-химических МУН первые две группы можно считать базовыми. Наиболее распространенными из методов увеличения нефтеотдачи пластов, применяемых в России, являются методы, направление на увеличение охвата пластов заводнением; в нефтяной промышленности их принято называть потоотклоняющими.

Зарубежом и в Росси потоотклоняющие технологии на основе полимеров являются одним из наиболее широко применяемых МУНП. Полимерные технологии можно разделить на три группы :

- закачка низкоконцентрированных растворов полимеров;

- применение сшитых полимерных составов (СПС);

-закачка дисперсий набухающих гель-частиц химически или радиационно сшитых полимеров.

В США применение полимерного заводнения являлось основной технологией в группе химических методов, и до середины 80-х годов 20 века отмечался рост объемов внедрения. Количество действующих проектов достигало 178. К 2000 годам объем добычи за счет метода снизился более чем на порядок и составил 93 м³, количество проектов уменьшилось до 10. На 2002 год прогнозировалась практически нулевая добыча при 4 действующих проектах. Причинами такого снижения объемов применения полимерных технологий стали высокая стоимость и резкое снижение мировых цен на нефть к концу 20 века.

На месторождения полимеры использовались для снижения подвижности закачиваемой воды при заводнении с 1969 г. В среднем технологический эффект составил 200 тонн дополнительной нефти на 1 тонну полимера; при испытании технологии в США и других странах это соотношение составляло 300 т/т.

В Татарстане удельная технологическая эффективность применения полимеров на Ромашкинском месторождении составила 494 т/т.

Наиболее применяемые полимеры – полиакриамиды, растворы которых обладают высокими реологическими характеристиками , в значительной степени подвержены механической, солевой, термоокислительной и микробиологической деструкциям . Дальнейшее совершенствование полимерного заводнения было направлено на минимизацию негативного влияния этих факторов, при этом прослеживаются два основных направления: добавка к растворам ПАА стабилизирующих агентов и особые способы закачки растворов ПАА, направленные на сохранение его технологических свойств.

Предложен целый ряд химреагентов, являющимися стабилизаторами ПАА, например, 2-меркаптобензотиазол в присутсвии сульфатосодержащего кислорообильного вещества, алкоголь и гликоль, склонные к окислительному воздействию, раствор мочевины, нейтрализующий кислотные центры на поверхности пород. В неблагоприятных условиях (высокие температуры и минерализация) к раствору полимера предлагается добавка аммониевых солей. Против разрушающего действия железа и сероводорода рекомендуются добавки кубовых остатков производства капролактама .

Кроме ПАА в технологиях полимерного воздействия находят применение и другие реагенты, например, производные целлюлозы (полисахариды растительного происхождения): оксиэтилцеллюлоза и метилцеллюлоза.

Высокая стоимость ПАА, большие сроки окупаемости, а самое главное, высокая степень выработки запасов и неспособность загущенной полимерами воды эффективно регулировать фронт заводнения, обусловили применение полимеров в составе различных гелеобразующих композиций – применение сшитых полимерных систем (СПС) . Технология применения СПС предусматривает использование медленно сшивающихся композиций «полимер-сшиватель», вследствие чего они способны проникать вглубь высокопроницаемых зон пласта на значительные расстояния и эффективно регулировать распределение потоков в пластах даже при наличии гидродинамической связи между пропластками. Разработанная технология КПС предлагает использование полимерной композиции, представляющей собой полимерный раствор с добавлением солей алюминиясернокислого алюминия (СКА) или полиоксихлорида алюминия (ПОХА). Введение солей алюминия в полимерный раствор при оптимальном соотношении позволяет получить на основе гетерофазной сшивки макромолекул капсулированные полимерные системы. Размер полимерных капсул составляет 0.1-10 мкм.

Механизм действия модифицированного полимерного заводнения заключется в том, что капсулы сшитого полиакриламида временно закупоривают по глубине пласта высокопроницаемые участки, тем самым изменяют направление движения воды в слабо дренируемые зоны пласта. В результате достигается повышение охвата заводнением.

Участок должен быть представлен неоднородными по проницаемости коллекторами третьего, четвертого или пятого типа, представленного песчаниками, глинистыми песчаниками, алевролитами.

Нагнетательная скважина должна использоваться для закачки пресной, сточной или пластовой воды. Приемистость нагнетательных скважин (без штуцера) для закачки КПС должна быть не менее 150 м³/сут при устьевом давлении закачки, составляющим 80 % от допустимого давления на эксплуатационную колонну. Наиболее эффективно применять технологию на участках с вязкостью нефти от 10 до 50 мПа и не менее двукратном отношении проницаемостей высокопроницаемых и низкопроницаемых пластов (пропластков) или зон пласта, а также для участков в ВНЗ с толщиной подошвенного водонасыщенного пласта не более 10 м.  Технология направлена на повышение текущего и конечного значений коэффициента нефтеотдачи за счет выравнивания неоднородности продуктивного пласта, регулирования охвата пласта заводнением и перераспределения потоков в пластах, вследствие проникновения композиции вглубь пласта на значительные расстояния .

С целью эффективного использования полимеров, разработаны и предлагаются две технологии:

1 технология - в состав композиции входят водорастворимые полиакриламидные полимеры, сшиватель и растворитель (вода). Композиция предназначена для обработки пластов, характеризующихся проницаемостью 0,02-2,0 мкм².

2 технология - в состав композиции входят водорастворимый полимер, частично сшитый набухающий, но не растворимый в воде полимер, сшиватель и растворитель (вода). Композиция предназначена для обработки пластов, содержащих высокоприницаемые пропластки и трещиноватые зоны пласта.

Необходимым условием является непрерывность закачки всего запланированного объема композиции. В случае длительной остановки закачки по техническим причинам принимается решение либо о продолжении закачки, либо о повторении всего комплекса работ с начала .

Коллоидно-дисперсные системы представляют собой композиции на основе полиоксиэтилена (ПОЭ) и бентонитового глинопорошка (БГП).

Композиции на основе ПОЭ и БГП имеют следующий компонентный состав: БГП – 10-30%, ПОЭ – 0,1- 0,05%, вода - остальное. Расход компонентов и объем закачиваемой композиции в каждом конкретном случае подбираются в зависимости от геолого-технической характеристики обрабатываемой скважины.

Глубина залегания, толщина пласта, тип коллектора и минерализация пластовой воды не являются ограничивающими факторами для применения технологии. Основным свойством полимеров является способность загущать водные растворы. Эффект выражается в заметном снижении обводненности добывающих скважин.

Высокая прочность геля обеспечивается использованием высоких концентраций полимера, поэтому из-за ограничения верхнего предела по вязкости исходной композиции необходимо использовать полимеры с низкой молекулярной массой.

СПК представляет собой состав на основе растворов жидкого стекла, полимера и минерализованной воды. В качестве полимера используется ПАА или простые эфиры целлюлозы (КМЦ, ОЭЦ). Введение в раствор жидкого стекла полимера приводит к образованию вязкоупругих гетерогенных систем. В продуктивном пласте вязкоупругая система фильтруется в высокопроницаемые обводненные зоны, в которых намывается в виде изолирующего экрана, отключающие из разработки эти зоны.

Осадкообразующая композиция представляет собой состав на основе растворов щелочи и полиакриламида в минерализованной воде, используемой для заводнения продуктивных пластов. Механизм действия композиции основан на взаимодействии щелочи с двухвалентными катионами металлов, входящих в состав сточных минерализованных вод, при котором происходит образование объемного осадка гидроксидов металлов. Присутствие полиакриламида позволяет стабилизировать образующуюся дисперсию, а щелочная среда закачиваемой композиции способствует снижению межфазного натяжения на границе раздела сред и изменению смачиваемости породы, что увеличивает нефтеотмывающую способность композиции.