Файл: Муравьев, Виталий Михайлович. Новые методы вытеснения нефти из пластов.pdf

ниях выше 280 ат. Газ под высоким давлением извлекает из остаточной нефти легкие компоненты и после насыщения, растворяясь в пластовой нефти, понижает ее вязкость.

Врезультате этого разбухшая нефть проталкивает нефть

кэксплуатационным скважинам. Признаков проскальзыва­

ния или прорыва газа не наблюдалось. Суточная добыча

нефти из пласта среднего девона, в который закачивается газ, увеличилась с 710 до 2440 м3.

Фирма Atlantic сообщила, что из девонского пласта она уже дополнительно добыла 10% нефти от общих запасов, что соответствует 1/3 ожидаемой добычи нефти при обычной разработке. Общая мощность установки для нагнетания газа

доведена до 9500 л. с.

Аналогичные работы эта фирма начала проводить в 1956 г. на месторождении Нил в Луизиане. Месторождение Нил представляет собой антиклинальную складку и эксплуа­ тируется при режиме растворенного газа. Продуктивный песчаник залегает на глубине 3172 м. В настоящее время на этой площади в три нагнетательные скважины закачивается до 85 тыс. м3 сухого газа в сутки. Давление нагнетания на забое поддерживается в пределах 371 ат, чтобы восстановить

на месторождении Хедли в Западном Техасе в девонский пласт, залегающий на глубине 3596 м. Для производства этих работ установлены компрессоры на давление до 525 ат.

Закачка газа осуществляется в три скважины в объеме до

56,0 тыс. м31сутки. Процесс закачки газа намечается осу­

ществить в течение 4—5 лет и за счет этого дополнительно добыть из девонского пласта до 11 млн. м3 нефти.

Фирма Atlantic [15] считает, что от 10 до 15% нефтяных залежей в США имеют такую глубину залегания, при кото­ рой этот метод возможно применять. По мнению фирмы, этот процесс можно применить более чем к 5% запасов неф­

ти, имеющихся в США.

В последнее время Кох и Хетчисон [21], используя резуль­ таты исследований в области вытеснения нефти различными

растворителями, пришли к интересному выводу о возмож­ ности замены углеводородного газа, закачиваемого в пласт под высоким давлением, менее дорогостоящим дымовым

газом.

Идея этого метода в основном базировалась на результа­ тах предыдущих опытов, которыми было установлено, что состав нагнетаемого газа мало влияет на условия перехода газа и нефти в однофазное состояние.

С этой целью был поставлен ряд лабораторных работ, в

которых при вытеснении нефти вместо дымового газа, содер­ жащего 12% СОг и 88% N2, применялся азот.

Одновременно были проведены опыты и по вытеснению нефти истощенным газом (85% С и 15% СОг).

Результаты этих опытов показали, что смесь азота с относительно небольшим содержанием углеводородного га­

за может снизить значение критического давления. Так, для чистого азота критическое давление равно 270 ат. При до­

бавке к углеводородному газу 15% азота критическое давле­ ние снижается до 259 ат.

Дальнейшими экспериментами удалось установить, что замена природного газа дымовым заметно снижает потреб­

ность в нагнетаемом газе. При 210 «г и при 66° это уменьше­ ние в потребности газа составляет примерно 18%.

Кох и Хетчисон отмечают, что так как дымовой газ при

пластовой температуре и давлении растворим с углеводород­ ным газом, его целесообразно использовать для заполнения пор пласта после закачки оторочки из истощенного газа.

Наряду с этим они высказывают предположение и о возможности закачки дымового газа вслед за оторочкой рас­ творителя, созданного из жирных газов.

Однако эти исследователи считают, что фазовые зависи­

мости системы «дымовой газ — оторочка из растворителя» менее благоприятны для процесса по сравнению с системой,

содержащей углеводородный газ. Это обстоятельство, по их мнению, потребует создания большой оторочки.

Закачка в пласт жирного газа для перевода пластрвой нефти в газоконденсатное состояние. Чтобы извлечь из плас­ та нефть путем ее перевода в газоконденсатное состояние, в пласт закачивается жирный газ, примерно имеющий сле­ дующий состав (по данным Слобода) [1]: метана—50%,

этана, пропана и бутана—50%.

Благодаря контакту закачиваемого газа с пластовой нефтью часть жидких углеводородов переходит в газ подобно тому, как это происходит при процессе закачки газа высо­

няя ее, как это происходит при обычной закачке газа.

2. Вытесняемая нефть недонасыщена газом, поэтому газ, содержащий большое количество компонентов метана, растворяется в нефти.

3.Свежие порции газа контактируют с этой обогащенной

нефтью. Происходит дальнейшее обогащение нефти за счет растворения в ней метана.

4.При определенном давлении и составе закачиваемого газа происходит смешение вытесняемой нефти с закачи­

ваемым газом.

5. Перемещаемая нефть образует вблизи фронта вытес­ нения оторочку из смешивающихся с нефтью флюидов.

— 24 —

6. Вещества, входящие в эту оторочку, вытесняют нефть ■так же, как смешивающиеся с ней флюиды, и, в свою оче­ редь, сами перемещаются обогащенным газом.

Анализируя данные опытов по переводу нефти в конден­ сатное состояние и закачки сухого газа под. высоким давле­ нием, Слобод приводит основные различия между указанны­

ми процессами.

1. При переводе нефти в газоконденсатное состояние вы­ тесняемая нефть обогащается газом до тех пор, пока не ста­

нет смешиваемой с обогащенным газом. В конечном итоге создается механизм вытеснения смешивающихся друг с другом флюидов.

2. Если сухой газ закачивается под высоким давлением,

оставленная позади фронта вытеснения нефть остается не­ подвижной. В этом случае уже нефть отдает углеводород­

ные компоненты сухому газу, который насыщается ими до такого предела, пока не станет смешиваться с первона­ чальной пластовой нефтью. Таким образом, возникает про­ цесс вытеснения первоначальной пластовой нефти смешива­ ющимся с ней обогащенным газом.

Слобод считает, что процесс вытеснения нефти, переве­ денной в конденсатное состояние, сходен с процессом закач­ ки сжиженных нефтяных газов. Однако в первом случае нефтяные газы закачиваются в пласт в виде газового рас­ твора, а во втором — в пласт вводится определенная порция сжиженных газов в виде жидкостного раствора.

Объяснение механизма этого процесса дано в работе Кларка, Шульца и Ширина [22]. Чтобы описать процесс, они использовали треугольные диаграммы фазового состояния углеводородных систем, благодаря которым были выяснены детальные различия между процессом перевода нефти в га­ зоконденсатное состояние и закачкой газа под высоким давлением.

; На, рис. 6 представлена диаграмма физического состоя­ ния трехкомпонентной углеводородной системы при задан­ ных температуре и давлении.

Здесь многокомпонентная пластовая система произволь­

фаз. Эта кривая представляет собой геометрическое место точек состава систем, имеющих при заданной температуре определенное давление насыщения. Нижний участок кривой показывает составы систем, находящихся в состоянии паро­ образования; верхний участок кривой иллюстрирует состав систем, находящихся в состоянии конденсации. Точка 8 ха­

— 25 —

рактеризует состав критической смеси при заданной темпе­ ратуре и давлении. Связывающая линия представляет собой

границу, характеризующую критическую смесь при задан­ ных температуре и давлении.

ЮО%

С,

Рис. 6. Треугольная диаграмма физического состояния углеводородных систем при заданных температуре и давлении:

1— кривая раздела фаз; 2— связывающая линия; 5— двухфазная область; 4— кривая насыщенной жидкости; 5— газ; 6— нефть;

7—• кривая насыщенного пара; 8— критическая точка;9— критические составы, смешивающиеся с нефтью; 10— критические составы, смешивающиеся с газом

Смеси, определяемые точками, лежащими выше и пра­ вее кривой насыщенного пара, находятся в газовой фазе

(область Л), а смеси, определяемые точками, лежащими ниже и левее кривой насыщенной жидкости, находятся в

критических смесей. Часть указанной области (область В)

содержит в смеси меныпее количество гептана и других более тяжелых компонентов С?+ .Эти смеси смешиваются

с газами соответствующих областей газовой фазы. Другая часть области критических смесей (область С) содержит малое количество метана Сь Смеси этой области смеши­ ваются с компонентами области нефтяной (жидкой) фазы.

— 26 —

-приводит к потере газом Д некоторых промежуточных ком­ понентов и изменению его состава до газа Д]. Промежу­ точные компоненты газа абсорбируются в нефти Д и при

отдавая все больше и больше промежуточных компонентов, изменяет ее состав от Ддо Ди и Дш и, наконец, до крити­

ческой смеси.

При достижении критического состава обе фазы перехо­ дят в одну. При этом в пласте образуется зона постепен­ ного изменения состава смеси от вытесняющего газа Д до критической смеси, которая с другой стороны соприкасает­

обычного раздела с вытесняемой нефтью Д. Эта переходная зона показана на рис. 8.

Рис. 8. Критическое вытеснение нефти с конденсацией газа, при котором создаются критическая смесь и переходная зона на фронте:

1— нагнетаемый газ Д: 2— переходная зона; 3— газ, обогащенный более тяжелыми углево­ дородами; 4— нефть, обогащенная промежу­ точными компонентами; 5— критическая смесь ирм заданных температуре и давлении;

6-извлекаемая нефть Д

Одним из условий достижения газонапорного режима вытеснения с конденсацией газа при критических условиях является состав нагнетаемого газа. При низких давлениях и температуре вытеснения критическая газовая смесь долж­

щимися, фазами состоит в том, что при этом режиме для

извлечения остаточной нефти в качестве вытесняющих аген­

После образования переходной (критической) зоны на­ добность в дальнейшем нагнетании газа критического со­

— 28 —