Существенная часть запасов месторождений представлена нефтью с повышенной вязкостью. Для их эффективной разработки применяются термические технологии увеличения нефтеотдачи. Среди различных методов теплового воздействия на продуктивные пласты наибольшее распространение получила пароциклическая обработка.

Ключевые слова: тепловые методы, пароциклическая обработка, ПЦО, паротепловое воздействие, ТГДП, высоковязкая нефть.

Тепловые методы увеличения нефтеотдачи представляют собой способы повышения притока нефти и продуктивности скважин за счёт искусственного нагрева ствола и призабойной зоны (рисунок 1). Такие методы применяются главным образом при эксплуатации пластов с высоковязкими, парафинистыми и смолистыми нефтями. Нагрев способствует снижению вязкости нефти, а также плавлению парафина и смол, которые накапливаются в стволе скважины, в подъемных трубах и в околоскважинном пространстве.

Рис. 1. Механизм действия тепловой обработки призабойной зоны пласта

Тепловые методы позволяют улучшить вытеснение нефти из проницаемых зон и одновременно вовлекают в разработку низкопроницаемые коллекторы за счёт теплопроводного прогрева. Активизируются процессы капиллярной пропитки, термоупругого расширения и испарения жидкостей, а также вытеснение нефти газом, образующимся в пласте при нагреве [1].

Экспериментальные исследования при температурах до 310 ^° С показали, что при нагреве свыше 200 ^° С начинается генерация значительных объёмов газа, главным образом CO ₂ , который эффективно вытесняет нефть. За счёт термоупругого расширения пластовых жидкостей нефтеотдача возрастает до 40–50 % при повышении температуры до 300 ^° С.

По масштабу воздействия на пласт тепловые методы подразделяют на:

– методы обработки призабойной зоны паром, горячей водой или паром с добавлением реагентов;

– методы площадного действия, включающие закачку пара, воды, проведение внутрипластового горения и комбинированные схемы.

Среди методов увеличения коэффициента извлечения нефти из вязких залежей наиболее часто используется вытеснение нефти паром. В ходе процесса пар подаётся в пласт через систему паронагнетательных скважин, пробурённых в пределах нефтеносного участка, где температура и вязкость нефти препятствуют естественному извлечению [2].

Циклическое закачивание пара в пласт, или пароциклическая обработка (ПЦО), проводится путём периодического нагнетания пара в пласт через добывающие скважины. После нагнетания скважину на время оставляют закрытой, а затем вновь вводят в эксплуатацию для отбора нефти с пониженной вязкостью и сконденсированного пара. Основная задача метода состоит в прогреве призабойной зоны, уменьшении вязкости нефти, повышении давления, улучшении фильтрации и увеличении дебита. Процесс включает три этапа (рисунок 2): закачка пара, выдержка и последующая добыча.

Рис. 2. Стадии ПЦО

Обычно пароциклическая обработка обеспечивает рост дебита скважины в 3 –5 раз и более, а длительность повышенной отдачи достигает 6 –12 месяцев.

Внутрипластовое горение. Метод основан на создании и поддержании в пласте фронта горения либо области высокой температуры. Она образуется за счёт реакций окисления части нефти кислородом воздуха, сопровождающихся выделением тепла [3]. Преимуществом технологии является то, что тепло образуется непосредственно в пласте.

Термогравитационное дренирование пласта (ТГДП). Коммерческая технология, нашедшая широкое применение для разработки битуминозных песчаников. Наибольшее распространение получил процесс с двумя горизонтальными скважинами.

Существенный минус метода — необходимость использования качественной воды для парогенераторов. Подготовка воды (удаление солей, газов, умягчение) приводит к дополнительным расходам, которые могут составлять 30–35 % общих затрат [4].

Средняя дополнительная добыча нефти от ТГДП составляет порядка 1,8 тыс. т на скважину, что делает этот метод одним из самых результативных.

Эффективность ТГДП определяется исходными свойствами скважин. При обводнённости свыше 75 % и продуктивности менее 30 т/сут·МПа необходимо выполнение дополнительных мероприятий для улучшения показателей.

В рассматриваемых условиях применяется интеллектуальное заканчивание горизонтальных скважин, что позволяет вовлекать в работу матричную часть пласта. Такие системы особенно востребованы в тектонически активных зонах.

На скважинах с высокой обводнённостью (>75 %) стали проводить комбинированные ПЦО с применением гелеобразующей композиции «ГАЛКА-С».

К современным решениям относят и нанотехнологии в нефтегазовой отрасли, включающие тепловое воздействие на пласт с помощью горячей воды, пара и термогенерирующих агентов. Высоковязкие нефти рассматриваются как стратегический резерв мировой добычи, и их доля в добыче постепенно увеличивается [5].

Максимальная эффективность тепловых методов достигается при использовании:

– пароциклической обработки горизонтальных стволов или радиальных боковых ответвлений, связанных с вертикальными скважинами;

– пароциклической обработки вертикальных скважин через горизонтальные.

Литература:

1. Максутов P. A. Технико-технологические комплексы для разработки залежей высоковязких нефтей и природных битумов / P. A. Максутов, Г. И. Орлов, A. B. Осипов // Нефтяное хозяйство. — 2007. — № 2. — С. 34–37.
2. Антониади Д. Г. Повышение коэффициента извлечения вязких нефтей термоциклическим воздействием./ Д. Г. Антониади // Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук / Тюмень. — 1996. — 166 с.
3. Гарушев А. Р. Термическое воздействие на пласт при разработке месторождений высоковязких нефтей / А. Р. Гарушев // сер. «Добыча», М.: ВНИИОЭНГ. — 1973.- 88 с.
4. Артеменко А. И., Кащавцев В. Е., Фаткуллин А. А. Пароциклическое воздействие как один из приоритетов добычи высоковязкой нефти // Нефтяное хозяйство. — 2015. — № 6. — С. 42–46.
5. Порываева Э. Р., Емельянов А. В. Совершенствование технологии пароциклического воздействия на призабойную зону пласта // Нефтегазовое дело. — 2010. — № 2. — С. 59–63.