Физическое моделирование вытеснения нефти газом (растворителем) с использованием керновых моделей пласта и slim tube

Нефть является основным источником энергии и сырьем для нефтехимической промышленности. Основным методом добычи нефти является заводнение. «Истощенные» пласты после заводнения содержат 50 - 90% начальных запасов нефти (среднее значение проектного КИН около 32 - 33%). Заводнение не обеспечивает высокой степени извлечения нефти и не применимо в условиях плотных коллекторов для добычи сланцевой нефти и т.п. Из низкопроницаемого коллектора возможно эффективно вытеснить нефть только при использовании маловязкого вытесняющего флюида, значительного снижения или полного подавления капиллярных сил (низкое или сверхнизкое поверхностное натяжение на границе нефть/вытесняющий агент). В процессе вытеснения нефти не должна снижаться проницаемость коллектора, например, за счет набухания глинистых компонентов породы, отложения солей, выпадения АСПО и т.п. Для эффективного вытеснения нефти из низкопроницаемых коллекторов наиболее подходят газовые агенты. Газовые технологии также позволяют повысить степень извлечения нефти из заводненных «истощенных» пластов нефтяных месторождений на поздней стадии их разработки. Таким образом, арсенал методов добычи нефти необходимо дополнить газовыми агентами и растворителями для повышения нефтеотдачи и добычи трудноизвлекаемых запасов нефти. Предпринятые в последнее время усилия по снижению объемов попутно-добываемого нефтяного газа (ПНГ) вынуждают нефтяников также обратиться к технологии обратной закачки этого агента в нефтяной пласт. При разработке и проектировании газовых технологий добычи нефти важным вопросом является определение условий (уровня) смесимости закачиваемого газа и пластовой нефти как фактора, определяющего эффективность вытеснения нефти из пласта. Для повышения качества и надежности технических и технологических решений при разработке трудноизвлекаемых запасов нефти требуется повысить уровень исследовательских и проектных работ. Необходимо выявить наиболее надежный метод лабораторного исследования смесимости газа и пластовой нефти, для чего недостаточно проводить исследования по традиционной методике с керновыми моделями пласта, по ОСТ 39-195-86 "Нефть. Метод определения коэффициента вытеснения нефти водой в лабораторных условиях". Также необходимо обосновать перспективность применения ПНГ и закачки воздуха для добычи нефти и повышения нефтеотдачи месторождений. Цель работы - повышение уровня физического моделирования вытеснения нефти газовыми агентами (растворителями) и более полного выявления нефтевытесняющих свойств газовых агентов, в том числе таких, как ПНГ и продукта внутрипластовой трансформации воздуха при термогазовом методе воздействия (ТГВ). Впервые сопоставлены результаты моделирования вытеснения нефти газовыми агентами с разным уровнем смесимости из пористых сред различных геометрических характеристик. Обнаружено, что для надежного тестирования смешивающихся агентов необходимо добиться завершения процессов массообмена между нефтью и газовым флюидом, что требует значительного пути фильтрации. Показано, что керновые модели пласта (по ОСТ 39-195-86 "Нефть. Метод определения коэффициента вытеснения нефти водой в лабораторных условиях") не моделируют вытеснение нефти смешивающимися агентами и чем выше степень смесимости (глубже массообмен) между газом и нефтью, тем хуже керновая модель позволяет выявить нефтевытесняющие характеристики флюида. Для полного выявления нефтевытесняющих характеристик смешивающихся флюидов необходимо использовать насыпные модели пласта значительной длины (slim tube). Показано на примере типичного восточно-сибирского месторождения, что керновые модели пласта при применении смешивающихся флюидов позволяют надежно выявить возможные осложнения при их применении для добычи нефти (например, из-за кольматации пористой среды и т.п.). Результаты работы позволяют повысить уровень лабораторного тестирования смешивающихся флюидов для добычи нефти. Показано, что наиболее полную и надежную информацию о применении смешивающегося агента можно получить при одновременном использовании slim tube (оценка уровня смесимости нефти и агента) и линейных керновых моделей пласта (для оценки фильтрационных свойств флюидов). Обнаружено, что при закачивании диоксида углерода в пласты с высокоминерализованной водой возможно затухание фильтрации, по-видимому, из-за выпадения осадков солей. Показана высокая нефтевытесняющая активность продукта внутрипластовой трансформации воздуха при термогазовом методе воздействия в условиях типичного крупного месторождения Западной Сибири (сопоставимая с нефтевытесняющей способностью «жирного» ПНГ).