Внутрипластовое горение

ВНУТРИПЛАСТОВОЕ ГОРЕНИЕВНУТРИПЛАСТОВОЕ ГОРЕНИЕ (а. interbedding соmbustion; н. in situ Verbrennung, Flozbrand; ф. соmbustion in situ; и. соmbustion in situ, соmbustion en el interior de la capa) — способ разработки нефтяных месторождений, основанный на экзотермических окислительных реакциях углеводородов, главным образом пластовой нефти с закачиваемым в пласт окислителем (обычно кислородом воздуха); иногда в зону генерации тепла подаются также углеводородный газ и вода. Впервые предложен в CCCP в начале 30-х гг. (А. Б. Шейнман и К. К. Дубровай). Применяется в CCCP (например, залежь Павлова гора в Краснодарском крае, Хорасаны в Азербаджанской CCP), Румынии, США, других странах в опытно-промышленных масштабах.

Сущность внутрипластового горения — создание перемещающейся по пласту зоны экзотермических реакций, позволяющей в процессе сжигания части пластовой нефти облегчить и увеличить извлечение остальной её части. Изменение технологических характеристик нефти способствует её вытеснению из пласта.

Внутрипластовое горение начинается с инициирования горения в окрестности забоя скважины-зажигательницы путём закачки в неё воздуха, реже другого газа (сухое внутрипластовое горение). Воспламенение пластовой нефти происходит самопроизвольно или в результате дополнительного разогрева призабойной зоны скважины с помощью забойного электронагревателя, газовой горелки, зажигательных химических смесей и др. Поддержание процесса горения и перемещение зоны (фронта) горения по пласту обеспечивается непрерывной закачкой воздуха. Фронт горения и поток закачиваемого воздуха могут двигаться в одном направлении — от нагревательной скважины-зажигательницы к добывающей (прямоточное внутрипластовое горение или навстречу друг другу (противоточное внутрипластовое горение). Последний метод практически не применяется.

Реклама



При прямоточном внутрипластовом горении источником горения служит главным образом "нефтяной кокс" (теплотворная способность 29-42 МДж/кг, температура горения 350-370°С и выше). Образуется из наиболее тяжёлых фракций нефти, отделяющихся при её нагревании впереди фронта горения; лёгкие фракции испаряются и вытесняются. Скорость перемещения фронта горения определяется концентрацией кокса (возрастает с увеличением плотности и вязкости нефти) и темпами закачки воздуха. При недостаточном содержании кокса в пласт вместе с воздухом закачивают углеводородное газообразное топливо (например, метан). Эффективность сухого внутрипластового горения относительно невысока. В зону перед фронтом горения ввиду низкой теплоёмкости воздуха переносится менее 20% генерируемого тепла. Для улучшения процесса передачи тепла одновременно (попеременно) с воздухом в скважину закачивается вода. Последняя, испаряясь в выжженной зоне, попадает в область впереди фронта горения и образует там зоны насыщенного пара и сконденсированной горячей воды (рис.).

При увеличении объёмов закачиваемой воды процесс горения прекращается. Однако кислород нагнетаемого воздуха в зоне насыщенного пара вступает с нефтью в экзотермические реакции (внутрипластовое горение с частичным гашением, или сверхвлажное внутрипластовое горение). При этом скорость движения зоны генерации тепла (температура главным образом 200-300°С) определяется в основном темпами закачки воды и значительно выше скорости движения фронта горения при сухом и влажном внутрипластовом горении. Процессы внутрипластового парообразования при влажном и сверхвлажном внутрипластовом горении способствуют интенсификации теплового воздействия на пласт, приводят к сокращению затрат сжатого воздуха на добычу нефти.

Механизм теплового способа разработки на основе внутрипластового горения, кроме вытеснения нефти водяным паром, горячими газами горения, водой, водогазовыми смесями и др., включает действие кислородсодержащих компонентов как поверхностно-активных веществ, испаряющихся лёгких фракций нефти. На нефтеотдачу (в среднем 50-70%) могут влиять физико-химические превращения самой породы-коллектора. Благоприятные геолого-физические условия применения внутрипластового горения: вязкость нефти более 10-2 Па • с, толщина пласта свыше 3 м, глубина залегания до 2 км, проницаемость свыше 100 мД, пористость более 18%, нефтенасыщенность свыше 30-35%. Системы размещения нагнетательных и добывающих скважин при внутрипластовом горении — площадные и рядные. Недостатки внутрипластового горения связаны с необходимостью принятия мер по охране окружающей среды и утилизации продуктов горения, по предотвращению коррозии оборудования. Развитие внутрипластового горения заключается в сочетании его с другими видами воздействия на пласт, повышении эффективности отдельных элементов общего механизма вытеснения нефти с помощью теплового эффекта. О разработке угольных месторождений с использованием внутрипластового горения см. в ст. Газификация углей.