автореферат диссертации по разработке полезных ископаемых, 05.15.06, диссертация на тему:Эффективность применения водогазового воздействия в глиносодержащих нефтяных коллекторах

ВСЕРОССИЙСКИЙ НЕФТЕГАЗОВЫЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ИМЕНИ АКАДЕМИКА А.П.КРЫЛОВА (ВНИИ)

На правах рукописи УДК 622.276.42/.43

КИБАЛЕНКО ИРИНА АНАТОЛЬЕВНА

ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ВОДОГАЗОВОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ В ГЛИНОСОДЕРЖАЩИХ НЕФТЯНЫХ КОЛЛЕКТОРАХ

Специальность 05.15.06 - Разработка и эксплуатация нефтяных

и газовых месторождений

Автореферат диссертации на соискание учёной степени ......кандидата техн^^яЗ^йа^ ...... - .......

Ученый секрета^Згй^щал^ррванного

Совета'■ ■ -

к.г.-м.н., слг.с. ,. ,,-

Москва-.- 1993'

М.М.Максимов

Работа выполнена во Всероссийском нефтегазовом научно-исследовательском институте им. академика А.П.Крылова (ВНИИ).

Научный руководитель - доктор технических наук,

профессор Желтов Ю.В.

Официальные оппоненты - академик АЕН РФ,

доктор технических наук, профессор Горбунов А.Т.

- кандидат технических наук, Звездов A.B.

Ведущее предприятие - ПО "Нижневолжскнефть".

Защита диссертации состоится У/ часов

на заседании Специализированного Совета Д. 104.02.01 ВАК России при Всероссийском нефтегазовом научно-исследовательском институте (ВНИИ) по адресу: 125422, Москва, Дмитровский проезд ,10.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ВНИИ.

Автореферат разослан " "_ 1993 г.

Учёный секретарь Специализированного Совета, кандидат геолого-

минералогических наук Jj(J|jlCoUJUМ-М-Максим0в

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. По мере выработки запасов нефти из высокопродуктивных месторождений актуальнее становится проблема повышения эффективности разработки залежей с осложненными геолого-физическими характеристиками, и. в частности, с глино-содержащими низкопроницаемыми коллекторами

Значительные перспективы в решении данной проблемы связаны с применением новых методов повышения нефтеотдачи, одним из которых является комбинированное воздействие на нефтяной пласт водой и газом.

Однако, применение при ВГВ пресных вод в нефтяных пластах, содержащих глинистые минералы, такие как монтмориллонит или гидрослюда, осложнено явлением набухания последних, что существенным образом сказывается на фильтрационно-емкостных свойствах продуктивного пласта. Причем, механизм вытеснения нефти водой и газом в глиносодержащих коллекторах пока не был изучен.

В этой связи, исследование особенностей этого механизма и возможности эффективного применения водогазового воздействия в глиносодержащих нефтяных коллекторах представляется весьма актуальным для выбора и принятия проектных решений по системам разработки.

чтобы на основании теоретических и экспериментальных исследований обосновать возможность и эффективность применения ВГВ в глиносодержащих нефтяных пластах.

Обоснование темы диссертации и задачи исследования.

К моменту постановки темы диссертационной работы имелись данные теоретических и лабораторных исследований по определению влияния набухания глинистой составляющей породы-коллектора на процесс вытеснения нефти водой при традиционном заводнении. Однако существующие представления о механизме этого процесса были недостаточны для того, чтобы сделать вывод о возможности эффективного применения водогазового воздействия на нефтяных месторождениях с низкопроницаемыми глино-содержащимн колпестораглп.

В связи с этим е работе были постазлены и решались следующие основные задачи:

1. Экслгримзиталыюг уточнена механизма вытеснения нефти водой из терригеиного пласта при усяосии набухания его глинистой составляющей.

2. Теоретическое и зкепаримзнтальное исследование механизма вытеснения «юфти содой и газ о,".! при различной последовательности их згхачхн с условиях набухания глинистой составляющей породы коллектора.

3. Экспериментальное изучение влияния неоднородности глино-содержащего пласта на эффективность еодогазового воздействия.

4. Создание методических основ выбора объектов и проектирования технологии ВГВ в залежах с глиносодержащими пластами.

5. Экспериментальное исследование особенностей восстановления проницаемости призабойной зоны пласта за счзт деформации глин.

Методы решения поставленных задач. Задачи решались путем теоретических и лабораторных исследований.

Научная новизна. В диссертационной работе получены следующие научные результаты, имеющие новизну:

1. Уточнен механизм вытеснения нефти водой из терригенНого пласта при условии набухания его глинистой составляющей.

2. Впервые изучен механизм вытеснения нефти при водогазовом воздействии, учитывающий деформацию глинистого материала под воздействием рабочих агентов.

3. Выявлены закономерности механизма вытеснения нефти при различных технологиях ВГВ в условиях набухания глинистой составляющей коллектора.

4. Обоснованы принципы регулирования эффективности ВГВ в глиносодержащих неоднородных пластах с помощью изменения состава вытесняющего агента.

Практическая ценность работы. В результате проведенных исследований выявлена эффективность и целесообразность применения водогазового воздействия в глиносодержащих коллекторах, что позволяет решать практические задачи проектирования и внедрения этой технологии.

Установленные закономерности механизма вытеснения нефти при различных технологиях водогазового воздействия в условиях набухания глинистого материала пласта позволяют более объективно проводить прогнозные оценки нефтеизвлечения.

Основные результаты, полученные автором при выполнении исследований вошли в "Методическое руководство по применению газовых и водогазовых методов воздействия на нефтяные пласты" и должны использоваться в работах по проектированию разработки реальных объектов с глиносодержащими коллекторами.

Апробаиия работы. Основные положения диссертационной , работы докладывались на:

- Научно-технической конференции молодых ученых и специалистов ВНИИ, г.Москва, 1986;

- Выездном заседании секции разработки нефтяных и газовых месторождений Научно-технического совета Миннефтепрома СССР по вопросу "Проблемы разработки низкопроницаемых и неоднородных

. коллекторов", г.Ивано-Франковск, 1989 г.;

- Научно-технической конференции молодых ученых и специалистов "Современные проблемы повышения нефтеотдачи", ВНИИ, г.Москва. 1930 г.;

- II конференции молодых ученых и специалистов "Молодежь и научно-технический прогресс в нефтяной и газовой промышлен-

• ности", г.Волгоград, 1991 г.

Публикации. По результатам выполненных научных исследований опубликовано 7 печатных работ.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения. Общий объем работы составляет 121 страницу машинописного текста, в том числе 5 таблиц, 14 рисунков и список литературы на 10 страницах.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, изложены цели и задачи исследования, сформулированы основные защищаемые положения, показана их научная новизна.

В перврй гл^ве на примере ряда нефтяных месторождений с гпиносодержащмми коллекторами выполнен краткий анализ основных

проблем, возникающих при проектировании их разработки и освоении.

Представлены основные геолого-физические особенности тер-ригенных глиносодержащих коллекторов и обоснована необходимость их тщательного изучения и учета при проектировании.

Кратко рассмотрен опыт применения газовых . и водогазовых методов воздействия на месторождениях с низкопроницаемыми и глиносодержащими коллекторами.

Проведенный анализ позволил определить основные направления исследований, их актуальность и сферу применения.

Вторая глава посвящена теоретическому и экспериментальному изучению процесса вытеснения нефти водой из терригенных глиносодержащих коллекторов.

Перед проведением экспериментальных работ были рассмотрены существующие представления о механизме набухания глин и об основных факторах, влияющих на этот процесс, а также вопрос влияния набухания глинистых минералов на фильтрационные характеристики пласта.

Большой вклад в изучение этих вопросов внесли В.Д.Городнов, В.М.Гольдберг, Н.С.Гудок, В.В.Девликамов, Т.Т.Клубова, Е.Г.Куков-ский, Л.И.Кульчицкий, М.А.Цветкова и др., а за рубежом Р.Э.Грим, Н.Мангенидр.

Установлено, что набухание глинистых минералов определяется структурой их кристаллической решетки, типом и концентрацией электролита, в котором находится система "глинистые минералы -вода", катионным обменом и рН раствора.

Отмечено, что при коэффициенте глинистости более 15-20%

I

пласт-коллектор становится практически непроницаемым, а присутст-

вие в нем минералов монтмориллонитовой группы приводит к наибольшему снижению проницаемости при закачке в пласт пресной воды, по сравнению с другими глинистыми минералами.

Приведены данные, свидетельствующие о зависимости величины набухания глинистой составляющей коллектора, а соответственно, и проницаемости пласта от количества связанной воды, типа обменных катионов, минерализации фильтрующейся жидкости, степени гидрофильности пород-коллекторов и температуры.

Установлено, что если в пласте фильтруется вода меньшей минерализации, чем пластовая и в поглощенном комплексе его глинистой составляющей находятся одновалентные катионы, набухание является максимальным. Проницаемость пласта при этом минимальна.

В случае же наличия в поглощенном комплексе глинистой составляющей коллектора двух и трехвалентных катионов эти явления выражаются в значительно меньшей степени.

В свете вышесказанного представляли интерес результаты, полученные Джонсом и Мангеном, которые отличались от общепринятых. Ими было обнаружено, что если минерализацию солевых растворов, нагнетаемых в глиносодержащий керн, снижать постепенно, то его проницаемость уменьшается значительно меньше или можно почти полностью избежать ухудшения его коллекторских свойств.

Однако, в связи с тем, что не было дано каких-либо объяснений наблюдающихся явлений и не предложены пути использования • полученного эффекта на практике, нами были проведены подобные эксперименты на насыпных линейных глиносодержащих моделях пластов.

Полученные результаты подтвердили обнаруженную американскими учеными закономерность. При этом было установлено, что в случае постепенного снижения минерализации фильтрующейся через глиносодержащую модель пласта воды, степень набухания глины главным образом зависит от времени и объемов прокачки растворов с разной концентрацией №С1, что ведет к замедлению темпа снижения проницаемости.

Результаты экспериментальных исследований В.Е.Ступоченко и В.Н.Мартоса, полученные на моделях пласта, содержащих монтмо-риллонитовую глину, а также выполненные нами и представленные ниже, свидетельствуют о возможности повышения коэффициента вытеснения нефти водой меньшей минерализации, чем пластовая на 10-20%.

С учетом этого, априори, считаем возможным следующее. Путем подбора оптимального количества оторочек и объемов воды определенной минерализации и, тем самым, регулируя скорость и степень набухания глинистого материала пласта, можно изменять его фильтрационно-емкостные характеристики в нужном направлении, добиваясь более полной его выработки.

■ Вопрос влияния набухания глинистой составляющей коллектора на эффективность процесса заводнения нефтяного пласта пресной водой, с разных позиций исследовался учеными Ю.В.Желтовым, В.Н.Мартосом, В.Е.Ступоченко, А.Я.Хавкиным, Д.Бернардом, Е.Аткинсом и др.

Ими было установлено, что набухание глины в ряде случаев может приводить к увеличению полноты извлечения нефти. 'Однако исследователи расходились в объяснении механизма этого явления.

Так, Д.Бернард связывал увеличение коэффициента вытеснения

нефти пресной водой с ростом градиента давления; Е.Аткинс - с эффектом загущения слабоминерализованной воды диспергирующими глинистыми частицами; В.Е.Ступоченко, В.Н.Мартос, Ю.В.Желтов, А.Я.Хавкин - с сокращением эффективной пористости, приводящей к "выжиманию" части флюида из пласта и исключали влияние градиента давления и загущения воды.

В связи с этим нами были проведены две серии эксперимен-. тальных исследований с целью совершенствования наших представлений о механизме вытеснения нефти из глиносодержащих коллекторов водой при набухании его глинистой составляющей, чтобы сделать вывод о возможности эффективного применения водогазо-вого воздействия в этих условиях.

Для проведения экспериментальных работ была собрана установка, позволяющая исследовать влияние набухания глинистого материала пласта на коэффициент вытеснения нефти водой при постоянном перепаде давления и постоянной скорости вытеснения.

Опыты проводились с использованием общепринятых критериев подобия и с учетом особенностей моделирования процесса вытеснения нефти водой из глиносодержащих коллекторов.

Скорость вытеснения нефти водой выбиралась таким образом, чтобы размер переходной зоны набухания не оказывал существенного влияния на показатели процессса, что позволяло проводит качественное сравнение характеристик вытеснения при набухании глинистой составляющей пласта (закачка пресной воды) с теми же характеристиками, но при отсутствии набухания (закачка минерализованной воды).

Эксперименты проводились на физических моделях пластов длиной 0,5 м и диаметром 0,03 м. Пористая среда моделировалась

молотым кварцевым песком и монтмориллонитовой глиной. Абсолютная проницаемость ее в первой серии экспериментов составляла 1,47 мкм2, во второй - 0,9 мкм2. В качестве моделей пластовых жидкостей использовались минерализованная (100 г/л №С1) и пресная воды, а также смесь керосина с трансформаторным маслом вязкостью 5,6 мПа.с.

Перед проведением экспериментов в каждой модели пласта создавалась начальная водонасыщенность. С этой целью модель пласта насыщалась минерализованной водой (100 г/л №С1), которая затем вь1теснялась моделью нефти до полного прекращения выноса воды.

В первой серии экспериментов исследовался механизм вытеснения нефти пресной и минерализованной водами из однородных глиносодержащих моделей пластов при постоянном перепаде давления, величина которого в процессе проведения опытов составляла 0,1; 0,5 и 1,0 МПа.

Переход с одного режима вытеснения на другой, а именно с одного перепада давления на другой, при прокачке через модель пласта минерализованной воды осуществлялся после достижения 100% обводненности добываемой жидкости. В случае же закачки пресной воды этот переход был связан с затуханием фильтрации при данном перепаде давления вследствие набухания глинистой составляющей модели пласта.

Результаты экспериментов показали, что закачка пресной воды, вызывающая набухание глины, позволяет существенно повысить коэффициент вытеснения нефти (на 24,5%) по сравнению с нагнетанием минерализованной воды. Причем установлено, что рост приложенного перепада давления при вытеснении нефти минера-

лизозаккой водой не приводит к увеличению коэффициента вы. теснения, в отличие от воздействия на глиносодержащий пласт пресной водой.

Так, прирост коэффициента вытеснения нефти пресной водой при увеличении перепада давления с 0,1 на 0,5 МПа составил 9% и с 0,5 на 1,0 МПа - 3,5%.

Во второй серии экспериментов изучался тот же вопрос, что и .в предыдущей, только для условий постоянной скорости вытеснения.

Были получены результаты, отличные от результатов первой серии экспериментов. Коэффициент вытеснения нефти пресной водой оказался на 4% меньше, чем при закачке минерализованной.

Причиной этого может являться характер распределения глинистого материала в пласте. Возможны случаи, когда вследствие набухания глины некоторые участки пласта с повышенной концентрацией глинистого вещества оказываются изолированными от области активной фильтрации жидкости, что приводит к уменьшению микроохвата пласта воздействием и, соответственно, к уменьшению коэффициента вытеснения.

Во избежание этого, необходимо еще на стадии проектирования объекта разработки Проводить комплекс экспериментальных исследований. Они включают, во-первых, тщательное изучение кернового материала, с целью определения характера распределения в пласте глинистого вещества, его количественный и минералогический

составы и, во-вторых, проведение на этих кернах лабораторных

*

исследований по определению коэффициента вытеснения нефти водами с различной концентрацией солей, и только результаты опытно-промышленных испытаний непосредственно в пластовых условиях могут служить аргументом в пользу выбора той или иной

минерализации воды, предназначенной для заводнения глиносо-держащего пласта.

Таким образом, на основе результатов, полученных ранее, а также в данной диссертационной работе, механизм увеличения коэффициента вытеснения нефти водой за счет набухания глинистой составляющей пласта-коллектора представляется следующим.

Набухание глин, вызванное закачкой слабоминерализованной или пресной вод, изменяет структуру порового пространства, то есть сокращает эффективную пористость пласта-коллектора. При этом происходит "выжимание" части флюида из породы, приводящее к увеличению коэффициента вытеснения нефти по сравнению с закачкой минерализованной воды, не вызывающей набухание глин.

Кроме того, в ряде случаев возможно частичное разрушение глинистых частиц с последующим их переносом и переотложением в пласте, что может приводить как к уменьшению проницаемости коллектора, так и к изменению фильтрационных потоков. Априори, следует ожидать, что осуществляя регулирование их движением посредством рационального подбора минерализации закачиваемой воды, можно существенным образом улучшить выработку глиносо-держащего пласта.

Необходимо также отметить, что в глиносодержащем пласте увеличение приложенного градиента давления выше начального приводит к восстановлению фильтрации и, как следствие, к увеличению коэффициента вытеснения нефти. При этом нагнетаемая вода получает возможность поступать в поры, ранее не охваченные воздействием.

Таким образом, коэффициент вытеснения нефти водой при набухании глинистой составляющей пласта-коллектора определяется тремя основными факторами: уменьшением эффективной пористости

пласта, изменением фильтрационных потоков, увеличением градиен-■ та давления. При этом в каждом конкретном случае соотношение влияния вышеназванных эффектов на коэффициент вытеснения будет различно.

В третьей главе представлены результаты экспериментального исследования процесса водогазового воздействия в глиносодержа-щих нефтяных коллекторах в условиях несмешивающегося вытеснения.

Технология водогазового воздействия осуществляется в основном в следующих вариантах: попеременная (чередующаяся) закачка небольших порций газа и воды, последовательная (непрерывная) закачка газа и воды (или воды и газа).

На первом этапе работы определялось влияние набухания глинистой составляющей пласта на коэффициент вытеснения нефти при различных технологиях водогазового воздействия. В связи с такой постановкой задачи, опыты выполнялись на однородных моделях.

Для проведения экспериментальных исследований по вытеснению нефти водой и газом, автором была спроектирована и смонтирована лабораторная установка, разработана методика проведения опытов, соблюдены законы моделирования с учетом особенностей процесса, связанного с набуханием глины.

Размеры моделей пластов были во всех опытах одинаковы и составляли: длина - 0,50 м, диаметр - 0,03 м. Модель пористой среды содержала смесь кварцевого песка с монтмориллонитовой глиной (57% масс).

Модели пластовых жидкостей были аналогичны моделям предыдущей серии экспериментов, представленных во второй главе работы. В качестве модели газа использовался воздух.

Эксперименты были разбиты на пять серий, в каждой из которых воспроизводилась одна из вышеназванных технологий водо-газового воздействия. При этом предусматривалось обязательное проведение каждой серии опытов с использованием не только пресной воды, но и минерализованной. Результаты опытов с минерализованной водой были необходимы как "эталонные" для сопоставления с результатами вытеснения нефти пресной водой с целью выявления влияния набухания глины на эффективность изучаемого процесса.

В первой серии экспериментов исследовалось влияние набухания глинистой составляющей коллектора на эффективность попеременного вытеснения нефти водой и газом при постоянном перепаде давления, величина которого в процессе проведения опытов составляла 0,1; 0,5 и 1,0 МПа. Размер оторочек агентов был равен 0,05 Упор.

Во второй серии - исследовался тот же процесс, но при постоянной скорости вытеснения, равной 1,5 см/мин.

В третьей и четвертой сериях - исследовался процесс последовательного вытеснения нефти соответственно водой и газом, газом и водой в условиях набухания глинистого материала пласта. Эксперименты проводили при постоянной скорости вытеснения. Переход с закачки одного агента на другой осуществлялся по достижении 100%-го содержания нагнетаемого агента в выходящей из модели пласта продукции.

В пятой серии - исследовался процесс последовательного вытеснения нефти газом и пресной водой из обводненной минерализованной водой модели глиносодержащего пласта.

Анализ результатов исследований показал, что набухание глинистого материала коллектора может при определенных условиях

повысить эффективность различных технологий водогазового • воздействия.

При этом было отмечено следующее. В случае попеременной закачки в глиносодержащую модель пласта газа и пресной воды для достижения одного и того же значения коэффициента вытеснения нефти требуется меньший перепад давления, чем при закачке только пресной воды. Так, например, при перепаде давления, равном 0,5 ■МПа, коэффициент нефтевытеснения для пресной роды составлял 0,82, а при водогазовом воздействии - 0,94.

Кроме этого была отмечена существенная разница (20%) коэффициентов вытеснения, получаемых при закачке оторочек пресной воды и газа при постоянном перепаде давления и с | постоянной скоростью нагнетания. Объяснением этому может служить тот факт, что максимальная величина перепада давления в опыте с нагнетанием агентов при постоянном перепаде давления, примерно, на порядок выше, чем в опыте с закачкой воды и газа при постоянной скорости. В связи с этим нагнетаемые агенты имеют возможность внедряться в наименее проницаемые зоны пласта, увеличивая, тем самым, полноту извлечения нефти. Полученные результаты еще раз подтверждают важную роль фактора приложенного градиента давления в механизме вытеснения нефти водой при набухании глинистой составляющей пласта-коллектора.

Результаты экспериментов позволили установить, что в условиях набухания глинистого материала пласта более эффективной является технология попеременной закачки пресной воды и газа.

Наряду с изучением влияния набухания глинистого вещества коллектора на эффективность водогазового воздействия в условиях однородного пласта проводились также экспериментальные исследования на неоднородных моделях пласта.

Ранее эффективность водогазового воздействия для различных типов неоднородного пласта исследовалась Б.Е.Кисиленко, И.Л.Мархасиным, Ю.М.Островским и другими. Полученные результаты показали, что комбинированная закачка воды и газа, а также водо-газовых смесей в неоднородный пласт способствует более равномерному продвижению нагнетаемых агентов по пропласткам. Однако их исследования проводились при условии неизменности фильтра-ционно-емкостных свойств пласта. В связи с этим возникла необходимость в экспериментальном изучении влияния неоднородности глиносодержащего пласта на эффективность данного воздействия.

Было проведено три серии экспериментов на физических моделях двухслойного неоднородного пласта с полностью разобщенными пропластками. Размер моделей пропластков, а также модели пластовых жидкостей были аналогичны предыдущим. Пропластки имели общий вход и раздельный выход.

В первой серии экспериментов были смоделированы условия, когда глинистый материал содержатся в менее проницаемом проп-ластке.

Нефть из неоднородной модели пласта вытеснялась последовательно газом и водой. Полученные результаты показали, что для данных условий использование пресной воды гораздо менее эффективно, чем минерализованной. Наблюдается усиление неоднородности пласта, вследствие чего нагнетаемый агент преимущественно поступает в высокопроницаемый пропласток.

Во второй и третьей серии экспериментов были смоделированы условия, когда глинистый материал содержался в более проницаемом пропластке.

Нефть из модели неоднородного пласта вытеснялась а первом случае попеременно газом и водой, во втором - последовательно

водой и газом.

Прирост коэффициентов нефтеизвлечения при использовании в качестве вытесняющего агента пресной воды составил соответственно 9 и 4%.

В обоих случаях наблюдалось увеличение охвата неоднородного пласта воздействием вследствие выравнивания проницае-мостей пропластков за счет набухания глинистой составляющей .коллектора.

Анализ результатов показал, что и в условиях неоднородного глиносодержащего пласта попеременное нагнетание газа и пресной воды более эффективно, чем последовательное.

Таким образом, на основе полученных данных исследований было установлено, что применение водогазового воздействия с использованием пресной воды в неоднородных пластах, содержащих глинистый материал, способный набухать, может как усилить, так и уменьшить естественную неоднородность пласта, что соответствующим образом скажется на его нефтеотдаче.

Механизм вытеснения нефти водой и газом в условиях набухания глинистой составляющей пласта представляется следующим.

Известно, что при совместной закачке в нефтяные пласты воды и газа капиллярные силы способствуют проникновению воды в малые поровые каналы. Газ же, в первую очередь, вытесняет нефть из крупных пор. В результате этого в зоне, охваченной воздействием, растет фильтрационное сопротивление, что приводит к увеличению охвата пласта.

Набухание глинистой составляющей коллектора, вызванное закачкой пресной воды, еще более увеличивает фильтрационные сопротивления в промытой зоне пласта по сравнению с закачкой минерализованной воды, что дополнительно повышает коэффициент

охвата пласта воздействием.

Коэффициент вытеснения нефти при попеременном нагнетаний газа и воды в условиях набухания глинистого материала пласта определяется, во-первых, эффектами, характерными для вытеснения нефти пресной водой,' и, во-вторых, тем обстоятельством, что газ за счет набухания глины поступает как в крупные, так и в мелкие поры пласта, что позволяет увеличить охват пласта воздействием и извлечь дополнительную нефть.

Последовательное вытеснение нефти газом и пресной водой, вызывающее набухание глины, позволяет за счет капиллярной пропитки извлечь нефть из мелких пор, а также уменьшить количество остаточной нефти в крупных порах. Это связано с тем, что вода неспособна полностью вытеснить газ из крупных каналов, а защемленный газ занимает как раз ту часть пор, которую могла бы занимать остаточная нефть.

Эти эффекты наблюдаются и при закачке минерализованной воды в загазованный пласт, но при нагнетании пресной воды они проявляются в большей степени. Кроме того, рост приложенного градиента давления позволяет увеличить микроохват пор пласта воздействием.

При последовательном нагнетании в глиносодержащий пласт пресной воды и газа наблюдается увеличение охвата пласта воздействием за счет увеличения фильтрационных сопротивлений в промытой зоне вследствие набухания глинистого материала.

Таким образом, установлено, что эффективность водогазового воздействия можно повысить за счет регулирования степени набухания глинистой составляющей породы-коллектора путем рационального подбора минерализации закачиваемой в пласт воды.

В четвертой главе рассмотрены вопросы обработок призабойных

зон пластов (ПЗП) в глиносодержащих коллекторах. Отмечено, что при внедрении метода водогазового воздействия в промысловых условиях в случае закачки воды меньшей минерализации, чем пластовая, следует ожидать ухудшения фильтрационно-емкостных свойств пласта в призабойной зоне из-за набухания глинистого материала, содержащегося в породе.

В связи с этим, для успешной реализации названного метода необходимо производить предварительные обработки призабойных зон нагнетательных скважин различными стабилизирующими глину реагентами. Краткие сведения о них приводятся в данной главе.

Большинство способов стабилизации глин основаны на ионном обмене, происходящем на поверхности глинистых частиц. Замещение содержащихся в глине катионов, в частности натрия, на ион аммония или поликатионный полимер переводит глину в более устойчивую форму, тем самым, предотвращая ее набухание и диспергирование.

С той же целью могут осуществляться обработки призабойной зоны растворами солей и гидроокисей щелочно-земельных металлов, а также различные комплексные обработки, включающие и тепловое воздействие.

Помимо тех случаев, когда требуется проводить обработки ПЗП, направленные на стабилизацию глинистой составляющей коллектора, довольно часто возникают проблемы, связанные с необходимостью восстановления проницаемости ПЗП после попадания в нее фильтратов буровых растворов, приготовленных на слабомине-. рализованной или пресной воде, а также при непосредственной закачке этих вод.

Одним из эффективных способов восстановления проницаемости является воздействие на ПЗП жидкими влагопоглотителями

(метанол, ацетон и т.п.), позволяющими, как считалось, осуществлять вынос проникшего в пласт бурового раствора и, тем самым, увеличивать относительную проницаемость по нефти.

В связи с этим, в нашей работе возникла необходимость в проведении экспериментальных исследований с целью установления возможности сжатия набухшей глины путем закачки в пласт спирта или ацетона.

Эксперименты проводились на линейных насыпных моделях с использованием полимиктового песчаника месторождения Мангышлака, а также смеси кварцевого песка и бентонитовой глины (5% масс.).

Были смоделированы условия вскрытия пласта. Экспериментально было установлено, что обработка призабойной зоны пласта, содержащей гидратированную глину спиртовыми агентами, позволяет "сжать" ее и, тем самым, повысить проницаемость пласта.

Кроме этого было показано, что восстановление проницаемости ПЗГ1 спиртовыми агентами носит обратимый характер, в связи с чем, вслед за ними рекомендуется осуществлять ее обработку какими-либо из известных стабилизаторами глин.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В настоящей диссертационной работе на основе теоретических и экспериментальных исследований обоснована возможность эффективного применения технологии водогазового воздействия (ВГВ) в глиносодержащих нефтяных коллекторах. При этом:

1. Проведен анализ хода разработки месторождений нефти с глиносодержащими коллекторами, который показал, что освоение их

на естественном режиме или с применением традиционного "холодного" заводнения малоэффективно. В качестве перспективного рассмотрен и предложен к применению метод водогазового воздействия.

2. Уточнен механизм вытеснения нефти водой при набухании глин. Установлено, что коэффициент вытеснения нефти в этом случае определяется тремя . основными факторами: уменьшением

. эффективной пористости пласта; изменением фильтрационных потоков; увеличением приложенного градиента давления.

3. Экспериментально изучен и обоснован механизм вытеснения нефти при водогазовом воздействии, учитывающий деформацию глинистого материала.

4. Установлены закономерности механизма вытеснения нефти при различных технологиях водогазового воздействия в условиях набухания глин.

5. Экспериментально установлено, что при набухании глин попеременная закачка газа и воды позволяет достичь более высоких коэффициентов нефтеизвлечения, чем последовательное нагнетание этих же агентов.

6. Обоснован принцип регулирования эффективности водогазового. воздействия в нефтяных глиносодержащих пластах с помощью изменения минерализации закачиваемых вод.

7. Для эффективного внедрения водогазового воздействия на нефтяных залежах, приуроченных к глиносодержащим коллекторам, рассмотрены и предложены к применению существующие способы-стабилизации процесса деформации глин в призабойной зоне пласта.

8. Созданы методические основы применения технологии ВГВ в залежах с глиносодержащими коллекторами, вошедшие в "Методиче-

ское руководство по применению газовых и водогазовых методов воздействия на нефтяные пласты".

Основные положения диссертации опубликованы в работах:

1. Состояние и пути совершенствования систем разработки нефтяных месторождений Западной Сибири с низкопроницаемыми коллекторами // ОИ. Сер. Нефтепромысловое дело.- М.: ВНИИОЭНГ, 1987.-Вып. 19 (148). -44 с.(совместно с Желтовым Ю.В., Ковалевым А.Г., Коваленко Э.К., Кузнецовым A.M., Бродским А.Л.).

2. О влиянии набухания глины на механизм вытеснения нефти водой из глиносодержащего пласта // Вопросы разработки нефтяных и нефтегазовых залежей: Сб. науч. тр. ВНИИ.-М.,1989.-Вып.107.-С.72-76 (совместно с Ступоченко В.Е.).

3. Особенности применения метода водогазового воздействия в нефтяных залежах с терригенными коллекторами, содержащими набухающие глины // НТИС Научно-производственные достижения нефтяной промышленности в новых условиях хозяйствования. Сер. Геология, геофизика и разработка нефтяных месторождений,- М.: ВНИИОЭНГ, 1989.-Вып.10,- С.10-13 (совместно с Желтовым Ю.В., Ступоченко В.Е.).

4. Комплексные исследования особенностей разработки низкопроницаемых коллекторов //Нефтяное хозяйство. -1990 - N З.-С.ЗО-34 (совместно с Желтовым Ю.В., Ковалевым А.Г., Коваленко Э.К.).

5. Особенности обработки призабойной зоны пласта спиртом и ацетоном // ЭИ. Сер. Разработка нефтяных месторождений и методы повышения нефтеотдачи. -М.: ВНИИОЭНГ, 1990. - Вып.5. -С'. 13-16 (совместно с Ступоченко В.Е., Мартосом В.Н., Приклонским А.КЭ.).

-246. Особенности водогазового воздействия в неоднородны} глиносодержащих пластах // Тез.докл. н.-т. конф.-М., ВНИИ, 199(} С.38-40.

7. Особенности вытеснения нефти водой и газом из терриген ных коллекторов с набухающими глинами // Тез. докл. н.-т. конф, Волгоград.. 1990.-С.21 -22.

Соискатель И.А.Кибапенко

Ротапринт ВНИИБТ Заказ 140

Тираж 100 экз. Подписано к печати 25.11.93