Блочно-циклический способ паротеплового воздействия на пласт

Вопросы переноса тепла и охвата пласта теплоносителем, механизма вытеснения нефти, а также прогноза нефтеотдачи при паротепловом воздействии на пласт или призабойную зону скважины представляют наибольший теоретический и практический интерес.

Конвективный теплои массовый обмен в пласте и происходящие при этом процессы, способствующие вытеснению нефти из порового пространства пласта — это довольно сложный комплекс сосуществующих и взаимодействующих друг с другом физических, химических и термогидродинамических явлений, протекающих при нестационарном режиме с подвижными границами. Успех паротеплового воздействия на пласт во многом будет зависеть от того, насколько на практике мы сможем создать такой термогидродинамический процесс, при котором будет получена максимальная нефтеотдача при возможно минимальных затратах.

Это обстоятельство играет еще более важную роль при осуществлении термического воздействия на пласт в природных резервуарах сложного строения с микрои макропористыми коллекторами. И если теоретически (пренебрегая потерями тепла, сложностью регулирования и т. д.) можно осуществить вытеснение нефти из «чисто» пористого коллектора непрерывным нагнетанием пара, то практически в условиях микрои макропористых коллекторов этот процесс невозможно осуществить из-за утечки пара через макропористые коллекторы, больших потерь тепла и невозможности регулировать движение теплоносителя.

В этих условиях применение перечисленных ранее технологических схем, за исключением паротепловых обработок призабойной зоны скважин, оказалось весьма затруднительным и неэффективным. Поэтому на протяжении всего периода опытно-промышленных работ велись промысловые эксперименты как по выявлению эффективности уже более или менее известных технологических схем, так и по созданию новых вариантов, обеспечивающих высокую конечную нефтеотдачу и получение высоких технико-экономических показателей.

На основе исследования коллекторских свойств и осуществления многочисленных паротепловых обработок скважин, а также весьма крупных и продолжительных по времени экспериментов по изучению эффективности различных технологических схем был сделан вывод о необходимости создания такого термогидродинамического процесса, при котором на конкретно заданных ограниченных по размерам площадях (блоках) нефтяного месторождения будут созданы относительно стабильные границы фронта теплового поля. Такие термогидродинамические условия (условия замкнутого высокотемпературного поля) могут гарантировать максимальный охват пласта теплоносителем и вытеснение нефти с высокой нефтяной отдачей из макропористых коллекторов.

При осуществлении такого процесса следует учитывать, что при наличии высокопроницаемого макропористого коллектора теплоноситель в условиях замкнутого поля может двигаться в различных направлениях и вначале преимущественно по этим коллекторам с постепенным проникновением пароводяной смеси в макропористый коллектор.

С учетом этого была предложена технологическая схема паротеплового воздействия на пласт (блочно-циклическая), сущность которой заключается в следующем.

На залежи, представленной микропористыми коллекторами и при подчиненном значении макропористых коллекторов (или трещинно-пористом коллекторе), выбирается блок, на котором в шахматном порядке (или рядами) пробурены плотной сеткой скважины (не более 100 м.). На рис. 3 показана принципиальная схема расположения нагнетательных и эксплуатационных скважин. Нагнетание пара, по расчету, ведется в систему крайних нагнетательных скважин. Следующие за крайними рядами скважины во избежание движения (утечки) теплоносителя в нежелательном направлении останавливаются на весь период процесса и становятся наблюдательными. Для продвижения теплоносителя в нужном направлении создается депрессия на блок посредством пуска в работу центральных эксплуатационных скважин. Пуск этих скважин позволяет одновременно и производить термогидродинамическое регулирование, и устремлять тепло в необходимом направлении, прежде всего к центральной части блока.

Через определенное время в зависимости от темпа нагнетания пара и соотношений микрои макропористых коллекторов в результате вытеснения нефти из пористого коллектора эксплуатационные скважины будут работать с повышенным дебитом. Однако через высокопроницаемый макропористый коллектор может произойти прорыв теплоносителя, тогда на этой стадии необходимо закрыть соответствующую эксплуатационную скважину и на какой-то период нагнетательную, чтобы дать возможность теплоносителю проникнуть в микропористый коллектор в целях пропитки и вытеснения нефти из перового объема пласта. Одновременно пускаются в эксплуатацию скважины внешних рядов.

Скважины:

• 1 — эксплуатационно-наблюдательные простаивающие;
• 2 — эксплуатационно-наблюдательные работающие;
• 3 — эксплуатационно-паронагнетательные;

Поочередной кратковременной остановкой и пуском эксплуатационных и нагнетательных скважин при тщательном термогидродинамическом контроле с помощью глубинных исследований удается регулировать движение фронта теплоносителя и создать условия для его проникновения в микропористый коллектор, в результате чего происходит вытеснение нефти из порового объема пласта в высокопроницаемый макропористый коллектор.

При достижении на забоях эксплуатационных скважин температур 100−120°С нагнетание пара прекращается, и начинается интенсивный отбор жидкости из блока — сначала из эксплуатационных, а затем из нагнетательных скважин. Затем в зависимости от рентабельного периода разработки блока цикл повторяется.

Для осуществления этого процесса залежь разбивается на соответствующие участки и поочередно в шахматном порядке производится нагнетание пара в блоки.

Безусловно, здесь, как и при проведении любого процесса, необходимо тщательное гидродинамическое исследование скважин. Устье всех скважин необходимо оборудовать специальными несложными приставками (рис. 4), которые позволяют вести любые глубинные измерения во время работы скважин без подъема насосно-компрессорных труб. Конструкция указанной приставки, предложенной одним из авторов, легко может быть изготовлена в промысловых мастерских.

Преимущества блочно-циклического способа паротеплового воздействия на пласт по сравнению с ранее примененными прежде всего заключаются в следующем:

• 1. В условиях относительно стабильных границ фронта теплового поля осуществляется эффект капиллярной пропитки и вытеснение нефти из порового объема микропористого коллектора при одновременном наличии макропористого коллектора, что является главной целью процесса;
• 2. Вытесненная нефть из микропористых коллекторов в дальнейшем двигается к забоям эксплуатационных скважин по высоко проницаемому макропористому коллектору. Наличие энергии растворенного газа придает вязкоупругой системе высокую подвижность даже в случае снижения ее вязкости;
• 3. «В замкнутом» тепловом поле обеспечивается максимальное использование тепловой энергии, затраченной на разогрев пород пласта и воды, так как движение газожидкостной смеси к скважинам в любом направлении происходит по разогретому блоку в горячей зоне. Таким образом, одновременно происходит и процесс рекуперации.