Вытеснение нефти водой и газом

Гудков Александр Александрович: НР-10

КР: «Вытеснение нефти водой  и газом»

 

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

Тюменский государственный  нефтегазовый университет

Филиал ТюмГНГУ в г. Когалыме

 

 

 

Кафедра «Разработки и  эксплуатации нефтяных и газовых месторождений»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

КУРСОВАЯ РАБОТА

 

На тему: «Вытеснение нефти  водой и газом»

 

 

 

 
 Выполнил:                                                студент гр. НР-10 
                                                           Гудков А.А.

 

Проверил: Дегтярев В.А.

 

 

 

 

 

 

 
Когалым 2013

 

 

 

 

 

Содержание

 

Введение

 

1. МЕТОДЫ УВЕЛИЧЕНИЯ ИЗВЛЕКАЕМЫХ ЗАПАСОВ НЕФТИ 4

 

2. ВОДОГАЗОВОЕ ЦИКЛИЧЕСКОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ 6

 

3. ВЫТЕСНЕНИЕ НЕФТИ ВОДОЙ ИЗ ПОРИСТОЙ СРЕДЫ 8

 

4. ВЫТЕСНЕНИЕ НЕФТИ ВОДОЙ ИЗ ТРЕЩИНОВАТО- 9

ПОРИСТОГО ПЛАСТА

 

5. ВЫТЕСНЕНИЕ НЕФТИ ИЗ ПЛАСТОВ ГОРЯЧЕЙ ВОДОЙ  10

И ПАРОМ

 

6. ГАЗОВОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ 11

 

7. ВОЗДЕЙСТВИЕ НА ПЛАСТ ДВУОКИСЬЮ УГЛЕРОДА 13

 

8. ОБЩАЯ СХЕМА ВЫТЕСНЕНИЯ НЕФТИ ИЗ ПЛАСТА  14

ВОДОЙ ИЛИ ГАЗОМ

 

9. ПОТЕНЦИАЛЬНОЕ ДВИЖЕНИЕ ГАЗИРОВАННОЙ 18

 ЖИДКОСТИ

 

10.  ОСНОВНЫЕ ТЕОРИИ ПОРШНЕВОГО И  25

НЕПОРШНЕВОГО ВЫТЕСНЕНИЯ

 

11.  РАСЧЕТНО-ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 28

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

 

 

Введение

 

ВЫТЕСНЕНИЕ НЕФТИ из пласта — замещение нефти, содержащейся в породе-коллекторе, другим агентом (водой, газом и др.). При промышленной разработке нефтяной залежи (месторождения) вытеснение нефти происходит за счёт перепада давления, обусловленного поддержанием на забое добывающих скважин давления ниже пластового (начального или текущего) и непрерывным или периодическим отбором притекающих из пласта флюидов (жидкостей и газа).

При вытеснении нефти за счёт расходования естественной пластовой  энергии фильтрация нефти в скважину вызывается упругим расширением  жидкости и скелета породы, выделением из нефти газа и увеличением его  в объёме, а также вторжением законтурной  воды в залежь. В крутопадающих  пластах вытеснение нефти обусловливается  действием сил гравитации, возможно в сочетании с расширением  газовой шапки. Механизм вытеснения нефти существенно различается  в зависимости от свойств системы  нефть — вытесняющий агент  — порода. Если вытесняющий агент  имеет большую вязкость, чем нефть, то замещение последней происходит единовременно, при наличии очень  узкой переходной зоны, в которой  фильтруются и нефть и вода (поршневое вытеснение нефти). Если вязкость нефти больше, то на фронте вторгающегося в пласт вытесняющего агента замещается только часть нефти.

Для повышения эффективности  вытеснение нефти из пластов —  увеличения темпов отбора, полноты  извлечения — в пласт искусственно вводят энергию путём нагнетания вытесняющих агентов. Практически  на всех вводимых в разработку месторождениях предусматривается вытеснение нефти  из продуктивных пластов путём нагнетания воды, как наиболее доступного и  эффективного агента. С 60-х годов  в качестве вытесняющих агентов  используют также воду с различными химическими добавками, пар и  др.

Темп отбора нефти из залежи определяется перепадом давления между  линией нагнетания (нагнетательными  скважинами) и зоной отбора нефти (добывающими скважинами), а также  протяжённостью линии нагнетания. Увеличение этой линии достигается т.н. разрезанием  нефтяной залежи на блоки или отдельные  поля рядами нагнетательных скважин. Максимальный темп отбора может быть достигнут при площадном заводнении, когда вся продуктивная площадь залежи делится на элементы, в каждом из которых осуществляется нагнетание вытесняющей нефть воды. Полнота вытеснения нефти из пласта определяется действием капиллярных сил в системе нефть — вытесняющий агент — порода и структурными особенностями пустотного пространства; характеризуется коэффициент вытеснения — отношением извлечённой на поверхность нефти к её первоначальному количеству в единице объёма пласта.

 

1. МЕТОДЫ УВЕЛИЧЕНИЯ ИЗВЛЕКАЕМЫХ ЗАПАСОВ НЕФТИ

 

Увеличение нефтеотдачи пластов - сложная проблема, для решения которой используется опыт, накопленный во всех областях нефтепромыслового дела. Извлекаемые запасы нефти и газа можно увеличить путем правильной расстановки скважин на залежи с учетом геологического строения пластов. Хорошие результаты получают при регулировании процесса стягивания контуров водоносности с целью повышения равномерности выработки различных частей залежи. Эффективность эксплуатации залежи улучшается путем воздействия на забой скважин с целью увеличения их дебитов и выравнивания профиля притока нефти и газа и т. д.

За многолетнюю практику эксплуатации нефтяных месторождений  предложено множество методов и  технологических приемов, позволяюпцих увеличить отбор нефти из пород. Далее мы рассмотрим некоторые методы увеличения нефтеотдачи, в основе которых лежат те или иные физические явления, изученные нами в преды-дущих разделах.

Увеличение нефтеотдачи пластов можно добиться искусственно, развивая и поддерживая в залежи благоприятные физические условия, обеспечивающие наиболее эффективное вытеснение нефти из коллектора.

Как мы уже видели, вода значительно  лучше вытесняет нефть из пористых сред, чем газ. Поэтому везде, где  это целесообразно по геологическим  условиям и экономическим соображениям, необходимо создавать естественный или искусственный водонапорный режим вытеснения. Искусственно поддерживаемый водонапорный режим в залежи создают  путем нагнетания воды с поверхности  в пласт за контур нефтеносности  или же в нефтяную часть залежи .

Эффективность заводнения еще более повышается при добавлении в нагнетаемую в пласт воду специальных веществ, в результате чего улучшаются ее нефтевытесняющие свойства.

Методы поддержания пластового давления путем нагнетания в пласт  воды или свободного газа, а также методы восполнения знергии в месторождениях с истощенными ее ресурсами (так называемые вторичные методы добычи нефти) не дают еще возможности извлекать все запасы нефти. Поэтому продолжаются усиленные поиски новых методов увеличения нефтеотдачи. В основе их всегда лежат соответствующие физические закономерности, большая часть которых описана в предыдущих главах.

Например, лучше вытесняются  из пласта маловязкие нефти. Поэтому некоторые методы увеличения нефтеотдачи пластов основаны на искусственном введении в пласт тепла и теплоносителей для снижения вязкости пластовой нефти.

Как известно, даже тяжелые  битумы хорошо растворяются в некоторых  легких углеводородных растворителях. Например, бензин или жидкий пропан способны удалять из пористой среды практически всю нефть. Это свойство растворителей используется для разработки методов увеличения нефтеотдачи путем нагнетания в пласт сжиженных газов.

В главе IV были рассмотрены  явления обратного испарения  и конденсации тяжелых углеводородов  в газовой среде высокого давления. Это свойство газов используется для разработки методов уменьшения остаточной нефтенасыщенности путем искусственного перевода части нефтяных фракций в пласте в паровую фазу при нагнетании в залежь газов высокого давления. Газ из эксплуатационных скважин затем вместе с продуктами нефти, перешедшими в паровую фазу, извлекается на поверхность.

В лабораторных условиях и  при промышленных испытаниях получили хороший результат при использовании  многих других методов увеличения нефтеотдачи: нагнетание в пласт загущенных вод, вытеснение нефти пенами стабилизированными поверхностно-активными веществами, движущийся очаг горения и т. д.

В лабораторных условиях изучаются  также электрические, ультразвуковые, вибрационные способы воздействия  на пласт.

Несомненно, что дальнейшее изучение физических свойств пластовых  жидкостей, физико-химии пласта и законов движения жидкостей в пористой среде приведет в будущем к возникновению новых методов повышения отдачи нефти пластами, основанных на новых физических принципах.

В качестве примера приложения теоретических основ физики нефтяного  пласта к нефтепромысловой практике рассмотрим физические основы некоторых  методов увеличения нефтеотдачи пластов.

 

 

2. ВОДОГАЗОВОЕ ЦИКЛИЧЕСКОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ

 

Технология циклического водогазового воздействия заключается  в том, что в пласты поочередно оторочками или одновременно в смеси  нагнетается газ и вода через  одну и ту же или в отдельные  нагнетательные скважины.

Механизм улучшения нефтевытеснения заключается в следующем. В отличие от воды, которая в заводненной зоне занимает мелкие поры и сужения, газ, закачанный в пласт, как несмачиваемая фаза в загазованной зоне, наоборот, занимает крупные поры, а под действием гравитационных сил й верхние части пласта. Эти особенности воды и газа привели к выводу о целесообразности совмещения достоинств воды и газа с целью уменьшения их недостатков, применения их периодического, циклического нагнетания. Оптимальное соотношение объемов нагнетания воды и газа при таком воздействии должно быть пропорционально отношению объемов мелких пор (ниже среднего размера) и крупных пор (выше среднего размера) в коллекторе. В этом случае можно рассчитывать на достижение максимального эффекта от совместного нагнетания воды и газа в пласты, т.е. вытеснения водогазовой смесью, который будет обусловливаться тем, что фазовая проницаемость для смачивающей фазы зависит только от водонасыщенности, а наличие в пласте свободного газа увеличивает вытеснение нефти на величину предельной газонасыщенности (10— 15 %), при которой газ неподвижен.

Поочередное нагнетание воды и газа способствует увеличению коэффициента вытеснения нефти и охвата неоднородных пластов заводнением вследствие снижения относительной проводимости высокопроницаемых пропластков, занятых водогазовой смесью. Вытеснение нефти из неоднородных пластов водой и газом совместно при любой технологии более эффективно для конечной нефтеотдачи, чем вытеснение раздельно только водой или газом. При оптимальном применении нефтеотдачу пластов можно увеличить на 7 — 15 % по сравнению с обычным заводнением. Основным условием оптимальности процесса водогазового воздействия на пласт является обеспечение равномерного распределения нагнетаемого газа по заводненному объему залежи, при котором происходит одновременный прорыв газа и воды в добывающие скважины.

Водогазовое циклическое  воздействие наряду с положительным  влиянием на довытеснение остаточной нефти обладает и существенными недостатками.

Приемистость нагнетательной скважины для каждого рабочего агента после первого цикла резко  снижается й для газа в 8— 10 раз, для воды в 4— 5 раз вследствие снижения фазовой проницаемости породы в призабойной зоне пласта.

 

Гравитационное разделение газа и воды в пласте может снижать  эффективность вытеснения нефти  и охвата пласта процессом на 10— 20 % в зависимости от степени и  характера неоднородности пласта и  соотношения вязкостей нефти  и воды.

Оборудование каждой нагнетательной скважины для поочередного нагнетания воды и газа значительно усложняется. Для условий Зайкинской группы месторождений легких неф-тей представляет интерес поиск способа реализации водога-зовой циклической репрессии за счет собственного газа путем периодического и управляемого снижения пластового давления ниже давления насыщения нефти газом.

 

 

 

3. ВЫТЕСНЕНИЕ НЕФТИ ВОДОЙ ИЗ ПОРИСТОЙ СРЕДЫ

 

Широкое распространение методов  заводнения сделало вытеснение нефти водой из пластов основным процессом разработки нефтяных месторождений.

В этом параграфе будут рассмотрены  лишь особенности вытеснения нефти  водой из пористой среды, а не из пластов в целом.

Согласно одной из наиболее простых  схем, вытеснение нефти водой из пористой среды представляется происходящим наподобие тому, как, например, вода, подаваемая снизу в вертикально поставленную трубу, замещает находившуюся там ранее более легкую, чем вода, жидкость.

Такое вытеснение получило название «поршневого».