Исследование процессов разработки при заводнении

Основные положения

Совместное движение несмешивающихся фаз (нефть, вода) определяется комплексным влиянием гидродинамических, капиллярных, гравитационных сил, а также протекающими в пласте техногенными процессами. В свою очередь, капиллярные силы зависят от совокупности физических свойств и физико-химических характеристик системы пласт-флюид /1,2,6,7,8/.

При гидродинамическом моделировании КИН оценивается произведением коэффициентов охвата и вытеснения. Поэтому зависимости ОФП, определяющие коэффициент вытеснения, являются основными адаптационными параметрами (при использовании поровой модели пласта). Коэффициент охвата определяется макронеоднородностью коллектора, что требует применения технологий заводнения, направленных на обеспечение выработки низкопроницаемых зон, слоев и т.п.

Кратко остановимся на роли капиллярных процессов при вытеснении нефти водой из пористых сред.

Если среда гидрофильная, в области водонефтяного контакта давление, развиваемое менисками, способствует возникновению процессов капиллярного пропитывания и перераспределения жидкостей. Это связано с неоднородностью пор по размерам. Капиллярное давление, развиваемое в каналах небольшого сечения, больше, чем в крупных порах. В результате этого на водонефтяном контакте возникают процессы капиллярной пропитки — вода по мелким порам проникает в нефтяную часть пласта, по крупным порам нефть вытесняется в водоносную часть. Интенсивность этого процесса зависит от свойств пластовой системы, а также (как указывалось) от соотношения гидродинамических, гравитационных и капиллярных сил. Когда перепад давления в пласте достаточно высокий, фронт может передвигаться настолько быстро, что вследствие гистерезисных явлений /37,38/ в гидрофильном в статических условиях пласте, наступающие углы смачивания становятся близкими или больше 90°. При этом процессы капиллярного впитывания на фронте вытеснения затухают или исчезают совсем. Так, для активизации капиллярной пропитки гидрофильного коллектора в ряде случаев необходимо уменьшение скорости продвижения водонефтяного контакта. Такой вывод получен в опытах с моделями трещинно-поровых коллекторов и слоистых пластов, сложенных однородными пропластками различной проницаемости /48/.

Вместе с тем в неоднородных коллекторах капиллярные силы могут способствовать преждевременным нарушениям сплошности нефти в нефтепроводящих системах капилляров (формированию водонефтяных смесей), что приводит к образованию застойных зон, т.е. к снижению КИН. Таким образом, в гидрофильных коллекторах влияние капиллярных сил неоднозначно.

Анализ результатов обобщения теоретических, экспериментальных и промысловых исследований свидетельствует, что при малых темпах разработки неоднородных гидрофильных пластов, содержащих низкопроницаеомые слои возможно увеличение коэффициента охвата пласта заводнением за счёт активизации капиллярной пропитки. Действительно, в указанных пластах капиллярные силы могут способствовать вытеснению нефти из низкопроницаемых слоев (матриц), выравниванию фронта внедрения воды и повышению коэффициента охвата пласта заводнением. Однако капиллярные силы могу изменить характер заводнения неоднородно-слоистых пластов лишь при перепадах давления между линией нагнетания и зоны отборы порядка 0,3 МПа. Столь малые темпы разработки неприемлемы на практике при стационарном заводнении.

В других случаях даже при существенной неоднородности пласта высокие темпы отбора (гидродинамические градиенты) приводят к увеличению нефтеотдачи, поскольку основной механизм замещения нефти водой обусловлен гидродинамическими силами.

Одними из гидродинамических методов повышения эффективности разработки неоднородных коллекторов является нестационарное заводнение: циклическое, изменение направления, кинематики потоков жидкости в систему скважин по простиранию неоднородных пластов. Механизм процесса циклического воздействия и изменения направления потоков жидкости заключается в том, что в пластах, обладающих неоднородностью по размерам пор, по проницаемости слоев и, следовательно, неравномерной их нефтенасыщенности, искусственно создается нестационарное давление. Оно достигается при изменении режимов работы добывающих и нагнетательных скважин. Слои малой проницаемости, насыщенные нефтью, обладают низкой пьезопроводностью, а скорости распространения давления в них значительно ниже, чем в высокопроницаемых нефтенасыщенных слоях. Поэтому между нефтенасыщенными и заводненными зонами возникают различные по знаку перепады давления. Под действием знакопеременных перепадов давления происходит перераспределение жидкостей в неравномерно насыщенном пласте, направленное на выравнивание насыщенностей и устранение капиллярного неравновесия на контакте нефтенасыщенных и заводненных слоев. Возникновение знакопеременных перепадов давлений между слоями разной насыщенности способствует ускорению капиллярной, противоточной пропитки водой нефтенасыщенных слоев.

Таким образом, циклическое воздействие на пласты, создавая знакопеременные перепады давления между слоями разной насыщенности (проницаемости), способствует преодолению прерывистого характера проявления капиллярных сил, выравниванию насыщенностей, т. е. повышению охвата заводнением неоднородных пластов. Изменение направления потоков жидкости между скважинами (в плане) усиливает этот процесс повышения охвата пластов заводнением.

Эффективность нестационарного заводнения зависит от режимов работы добывающих и нагнетательных скважин (гидродинамических градиентов в полуциклах), а также от продолжительности полуциклов. В свою очередь, указанные технологические параметры определяются комплексным механизмом фильтрации на основе гидродинамических, капиллярных, упругих сил и др.

Следует отметить, что соотношение проницаемости слоев и в первую очередь, величина проницаемости низкопроницаемости слоя, определяет необходимость активизации капиллярной пропитки. Значения фильтрационно-емкостных свойств слоев, при которых необходима активизация капиллярные пропитки зависит от большего числа геолого-промысловых параметров. Поэтому режим работы добывающих и нагнетательных скважин должны обосновываться на основе математического моделирования для типовых условиях пласта Массив.

В гидрофобных пластах, где мениски в каналах противодействуют вытеснению нефти водой, нефтеотдача пластов под влиянием капиллярных сил уменьшается. Поэтому лучший результат можно получить, если нефть вытесняется водой с низкими значениями межфазного натяжения при повышенных градиентах давлений.

В данном разделе исследуется влияние режимов работы добывающих и нагнетательных скважин на динамику показателей разработки участков залежи. Режимы работы скважин определяют гидродинамические градиенты давления в пласте.

Поскольку на нефтеотдачу пластов влияет огромное количество геолого-промысловых факторов, то для получения количественных закономерностей необходимо детальное моделирование процесса с использованием секторных гидродинамических моделей. При пятиточечной системе разработки простейшая секторная модель может состоять из двух скважин.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: