Тепловые методы добычи нефти

Большинство нефтяных месторождений планеты содержат нефти, вязкость которых в пластовых условиях превышает 25-30 сП. Для значительного повышения подвижности нефти в пласте используют тепловые методы прогревания призабойной зоны пласта за счет устьевых и глубинных нагревателей, а также за счет энергии самого нефтяного пласта.

Известен метод подземного растворения нефти водой с высокими термодинамическими параметрами, когда компоненты системы вода-нефть являются взаиморастворимыми при температуре больше 300 °С и при давлении свыше 20 МПа. Нагревание призабойной зоны осуществляется за счет горячей воды, пара, газа, термохимического и электротеплового прогревания совместно с кислотной обработкой поверхностно активными веществами и т.д.

Электронагреватели используют с 1930 г., хотя их эффективность низка, поскольку нагревание пласта происходит очень медленно. Например, если нагреть нефть на забое буровой скважины до 250°С и поддерживать эту температуру на протяжении 90 ч., то на расстоянии 1,2 м от буровой скважины пласт прогреется до 40 °С, а на расстоянии большем 2 м температура в пласте вообще не повышается.

При подаче тепла к забою буровой скважины с поверхности горячий теплоноситель подают в пористое тело пласта через трубы, которые являются плохим теплоизолятором, что служит причиной больших потерь тепловой энергии.

Существенно влияет на увеличение температуры в пористом теле тепло, выделяемое при горении. Окислителем в данном случае является атмосферный воздух, который подается в пласт, а топливом - часть оставшейся пластовой нефти или газовоздушная смесь, которая также поступает через скважину. Горение легкой подвижной нефти не создает стационарного очага горения. Для стабилизации горения в нефтяном пласте постоянно подают топливо вместе с воздухом. По пути движения костра горения ширина топливной зоны в пласте увеличивается, что ускоряет темпы отработки пласта (рис.).

Рис. Технология нагревания нефтяного пласта:

1 - нагнетательная буровая скважина; 2 - паровое плато; 3 - эксплуатационная буровая скважина; 4 - выжженная зона; 5 - фронт горения; 6 - зона пара; 7 - вал горячей воды и легких углеводородов; 8 - вал нефти

Технология образования очага горения в пористой среде заключается в следующем. Сначала с помощью забойной горелки или электронагревателя поднимают температуру на забое до точки самовозгорания нефти, а потом нагнетают в буровую скважину воздух.

Чтобы уменьшить тепловое деформирование обсадных труб и тепловые затраты теплоноситель нагнетают по специальным трубам, отделенным от обсадных пакером.

В процессе нефтедобычи важное место занимает внутрипромысловый транспорт продукции скважин, осуществляемый по трубопроводам. От каждой скважины к групповой замерной установке подво­дится отдельный трубопровод. Отсюда нефть по­ступает в сборный трубопровод (промыс­ловый коллектор) и далее на установки по её подготовке и в товарные резервуары промысла. Применяются две системы внутрипромыслового нефтетранспорта — самотёчные и напорные. При самотёчных системах, действующих на старых нефтяных промыслах, движение нефти из скважин происходит за счёт превышения отметки устья скважины над отметкой группового сборного пункта. При напорных системах достаточно собственного давления на устье скважин для подачи нефти с газом к центральному, сборному пункту промысла, откуда нефть подаётся в товарные резер­вуары, а газ — на потребление или в переработку.

При разработке нефтяных месторождений, приуроченных к континентальным шель­фам, создают морские нефтепромыслы.