Обзор эффективности использования низкоминерализованного заводнения терригенных коллекторов

В современном мире устареваюший принцип использования для заводнения только схожую по физико-химическим параметрам с пластовой водой жидкость не дает полноценного решения для оптимального проекта разработки. При реализации систем заводнения чаще всего пользуются подтовар- ной водой, водой из сеноманского горизонта или поверхностных источников. Наиболее экономически выгодной является попутно добываемая (подтоварная) вода. В то же время стоимость строительства «сеноманской» скважины составляет порядка 23 млн. руб, а бурение скважины на горизонты с пресной водой - около 5 млн. руб.

Давно определенно, что при снижении минерализации фильтрующей жидкости происходит снижение проницаемости породы. В первую очередь набухает глинистый материал, суживая сечение фильтрующих каналов. Более того, из-за высокой дисперсности и удельной поверхности глинистые частицы могут быть оторваны от обломочных зерен и вовлечены в поток, закупоривая поровые каналы [3, 5, 6, 11]. Так же к сужению поровых каналов ведет увеличение пленки связанной воды на поверхности зерен, зависящей от степени минерализации фильтруемой жидкости и её состава. В процессе физико-химических взаимодействий на основе воды с глинистой составляющей породы коллектора протекают ионообменные реакции, приводящие к гидратации, набуханию и изменению устойчивости глинистых компонентов. Однако В.Е. Сту-поченко указал в своей работе [1] о возможном положительном эффекте набухания глинистого материала, так как внутри пласта происходит перестроение структуры порового пространства.

Можно предположить, что к моменту начала обводнения продукции коэффициент охвата составляет порядка 0,5-0,6. Закачка низкоминерализованной воды приводит к снижению электростатической силы, в результате чего глинистая частица срывается с поверхности и мигрирует до тех пор, пока не будет удержана в поровом канале меньшего размера. В результате кольматации частицами поровых каналов происходит снижение проницаемости коллектора. Количество сорвавшихся частиц в определенной точке пласта увеличивается с повышением доли закачиваемой низкоминерализованной воды в потоке. Ввиду того, что срыв частиц происходит именно в промытых зонах пласта, т.к. закачиваемая вода в первую очередь идет именно в эти зоны, происходит снижение фазовой проницаемости по воде, при той же фазовой проницаемости по нефти [2, 4, 9, 10]. В результате обводненность добывающих скважин снижается. Закачиваемая вода начинает «обходить» забитую частицами зону, тем самым повышая коэффициент охвата пласта заводнением [8, 12].

В работах [7, 13, 15] было показано, что в большинстве песчаников, большей степенью состоящих из SiO2 с элементами глинистой породы, молекулы нефти удерживаются на поверхности отрицательно заряженных глинистых частиц, в основном двухвалентными катионами (Ca2+ и Mg2+), которые удерживают молекулы нефти на поверхности пород. Когда происходит заводнение пласта водой с минерализацией меньшей, чем минерализация пластовой воды, свободные катионы в нагнетаемой воде, например, ионы Na+, замещают двухвалентные катионы Ca2+ и Mg2+, удерживающие нефть и высвобождают молекулы нефти, позволяя им быть извлеченными из пор породы.

В работе [13] была проведена оценка прироста нефтеотдачи за счет закачки низкоминерализованной воды в терригенные коллекторах кыновско-пашийских отложений Первомайского и основную залежь тульско-бобриковских отложений Бастрык-ского месторождений. На данных месторождениях во многие нагнетательные скважины с самого начала велась закачка низкоминерализованной воды, однако ее воздействие с точки зрения влияния на нефтеотдачу не изучалось. Последовательность работ состояла в проведении лабораторных керновых исследований по определению срыва и миграции мелкодисперсных частиц под действием низкоминерализованной воды и снижению ОФП по воде.

Лабораторные исследования показали, что ОФП по воде в среднем снижается при закачке низкоминерализованной воды по сравнению с закачкой высокоминерализованной в 2,6 раза для кыновско-пашийских отложений Первомайского месторождения и в 4,7 раза для тульско-бобриковских отложений Бастрыкского месторождения. Основная причина снижения ОФП по воде – миграция глинистых частиц в породе под действием низкоминерализованной воды. Эффект прироста нефтеотдачи за счет низкоминерализованного заводнения и миграции частиц состоит в повышении коэффициента охвата, который в свою очередь зависит от соотношения подвижностей фаз. Для Первомайского месторождения подвижность воды по отношению к подвижности нефти выше в 4,6 раза при закачке высокоминерализованной воды и в 3,2 раза при закачке низкоминерализованной воды, для Бастрыкского месторождения соответственно в 25,3 и 9,4 раза.

Стоит учитывать, что выявление возможности использования метода закачки низкоминерализованной воды в каждом конкретном случае проводится в результате лабораторных и полевых исследований.