Обзор зарубежного опыта применения физико-химических технологий воздействия на пласт

Полимерное заводнение, а также комплексная закачка в пласт щелочей, ПАВ и полимеров (ASP) применяются во всем мире в течение уже 20 лет. Полимерное заводнение успешно внедрялось на некоторых месторождениях Китая, таких как Daqing и Shengli. Заводнение обеспечило добычу 41 тыс. т. нефти в сутки на этих двух месторождениях в 2004 г. [1, 4, 6, 7]. Из пластов с хорошими коллекторскими свойствами удалось дополнительно добыть 14 % от начальных геологических запасов.

В Китае также успешно применялись коллоидно-дисперсные гели (на основе полимеров и сшивателей) в широких масштабах. В результате стало очевидным, что их использование экономически эффективнее, чем применение полимерногозаводнения.

На нефтяном месторождении Daqing были опробованы 7 пилотных участков. В 2004 г. уже действовал 31 коммерческий проект с 2427 нагнетательными скважинами и 2916 добывающими скважинами. В настоящее время полимерное заводнение применяется на площади в 27 тыс.Га. Добыча нефти при применении полимерного заводнения ведется с 1999 г. В 2004 г. она достигла 12 млн. м3, что, приблизительно, составляет 23% от добычи по всему месторождению.

Суммарная добыча нефти к концу закачки полимеров составила 1 млн. т, то есть 18% от начальных геологических запасов или 13% дополнительной добычи нефти за счет закачки полимеров. После закачки полимеров была продолжена закачка воды вплоть до октября 1998 г. В конце периода нагнетания воды обводненность скважины составляла 98%, дополнительная добыча нефти – 1,9% от начальных геологических запасов.

Первоначальный эффект был получен при закачке объема полимеров равного 0,1 V_p , он выражался в повышении давления нагнетания, добычи нефти и снижении обводненности продукции. При величине закачки полимеров равной 0,64 V p дебит нефти вырос с 4800 до 1630 т/сутки, а обводненность упала с 91% до 74%. Общая добыча нефти составила 53,8% от начальных геологических запасов при обводненности 98%.

Наряду с Daqing, полимерноезаводнение также применяется на таких месторождениях как Shengli, Dagang, Karamay, Henon. Пластовые характеристики и свойства пластовых флюидов не такие благоприятные для закачки полимеров, как на месторождении Daqing. Дополнительная добыча нефти обычно не превышает 10 % от начальных геологических запасов.

Второй по объему закачки полимеров проект в Китае реализуется на месторождении Shengli. В 1992 г. там было проведено первое небольшое испытание по закачке полимеров. Затем последовал ряд экспериментов, проводимых на различных зонах месторождения с различными пластовыми характеристиками.

Одним из главных различий между месторождениями Shengliи Daqing является то, что на Daqingсвойства пластовых флюидов и температура практически не меняются на протяжении всего месторождения, в то время как на Shengli каждый пласт имеет свои характеристики пласта и пластовых флюидов, вязкость нефти достигает иногда 130 сПз, температура – до 180°F (82,2°С). Технология полимерного заводнения заключается в закачке высоких концентраций полимеров (более 1500 част/млн.) и создании небольших по размеру оторочек (менее 50 % от порового объема).

Помимо полимерного заводнения, на месторождениях Китая также внедрялись технологии ASP (применение щелочей, ПАВ и полимеров) и CDG (коллоидно-дисперсные гели). За 1994-2005 гг. на месторождении Daqing было проведено 8опытов по закачке ASP систем и 3 опыта по закачке CDG.

В США установили, что определенные щелочи реагируют с кислой нефтью, продуктами реакции являются ПАВ, способствующие увеличению нефтеотдачи пласта. Для обеспечения эффективности процесса минимальное содержание кислот в нефти должно быть равным примерно 0,3 мг KOH/г нефти, однако в щелочь можно дополнительно добавить небольшие объемы ПАВ (менее 0,5 вес.%) и полимеров для улучшения эффективности продвижения реагентов в пласте и контроля над их подвижностью.

Так как ASPтехнология связана с протеканием сложных процессов, включающих снижение межфазного натяжения, образование эмульсии и изменение смачиваемости, для различных нефтяных систем требуются различные комбинации щелочей, ПАВ и полимеров. В некоторых случаях применялись только щелочи и полимеры, в других была необходима закачка всех трех реагентов. В основном, закачка ASP систем проектировалась с целью снижения межфазного натяжения, однако исследовалось также и процессы образования эмульсий. В связи с тем, что на месторождении Daqing содержание кислот в нефти небольшое (менее 0,1 мг KOH/г нефти), использовалось больше ПАВ (более 3%) при реализации пробных проектов.

В 2001 г. осуществлялась реализация крупномасштабного проекта по закачке ASP систем в пласт Saertu с 17 нагнетательными и 27 добывающими скважинами. Эффективность технологии выражается в том, что к 2004 году в восточной части зоны закачки с хорошей связностью пласта дополнительная добыча нефти составила 13,4% от начальных геологических запасов, а в западной части с плохой связностью пласта добыча нефти достигла всего лишь 8,4%. Дополнительная добыча на конец разработки в восточной части оценивается в 18 %.

Несмотря на то, что текущая добыча нефти при закачке ASP систем небольшая, на месторождении Daqing планируется полностью перейти от закачки полимеров к закачке ASP систем. Было подсчитано, что добывной потенциал от закачки таких систем в два раза превзойдет тот, что при закачке полимеров.

Одновременно с месторождением Daqing закачка ASP систем проводилась также на таких месторождениях как Shengli, Karamay, Liaohe.

Успешность данных проектов при закачке полимеров, ASP систем связана с системным подходом разработки, больших объемов оторочки (от 0,2 до 0,6% от порового объема), а так же с многочисленными лабораторными исследованиями. Для месторождения Daqing лабораторные исследования проводились Французским институтом нефти (IFP) [9-14].

Выводы:

Среди зарубежного опыта наиболее успешным проектом является применение ФХ МУН на месторождении Дайкинг в Китае и Пеликан Лэйк в Канаде. Проекты разработаны Французским Институтом Нефти, BeicipFranlab, Poweltec и Rhodia. Объекты месторождения Дайкинг имеют схожие характеристики с объектами в Западной Сибири. При закачке полимеров в чистом виде прирост КИН составил 10-12% [2, 3, 5, 8]. Также в некоторые пласты осу- ществлялась закачка коллоидно-дисперсных гелей, которая привела к увеличению КИН на 14%. Данная технология включала в себя закачку полимеров со сшивателями. При этом требовалась меньшая концентрация полимеров по сравнению с простым полимерным заводнением. В связи с этим затраты на химические реагенты были существенно ниже. Однако наибольшее применение получила технология комплексной закачки щелочей, ПАВ и полимеров. Прирост КИН составил 20%.

Успех проектов в первую очередь связан с закачкой большеобъёмных оторочек порядка 15-20% от порового объема участка и разработке химических реагентов под условия конкретного пласта, химический состав пластовой воды. Так, например, только побор ПАВ в компании Rhodia осуществляется проведением лабораторных опытов с пластовыми флюидами на базе 4 тыс. разновидностей ПАВ.