Образование гидратов при моделировании условий вытеснения нефти из осинского горизонта Талаканского месторождения

Разработка осиновского горизонта Талаканского месторождения не исключает возможности вытеснения нефти пресными водами, а также применения водогазового воздействия. Проведение этих мероприятий в условиях месторождений Республики Саха (Якутия) может осложняться образованием гидратов в поровом пространстве, стволах нагнетательных и добывающих скважин.

Гидраты образуются преимущественно на границе раздела газ - вода, следовательно, при вытеснении нефти образование гидратов возможно из-за прорыва воды в призабойную зону пласта (ПЗП) добывающих скважин с давлением ниже давления насыщения и при поступлении воды в газовую шапку.

При содержании гидратов в поровом пространстве пласта более 30 % объема существенно изменяются его фильтрационно-емкостные свойства (ФЕС). При вытеснении воды газом в поровом пространстве накапливаются гидраты, образованные как на границе раздела газ - вода при продвижении фронта смены фаз (динамические), так и из остаточной воды (статические). Количество динамических гидратов определяется скоростью продвижения границы вытеснения, характерным размером порового пространства и скоростью их образования. Последняя на границе газ - вода определяется степенью переохлаждения системы (разностью равновесной температуры гидратообразования и температуры пласта), скоростью движения фронта раздела газ -вода, минерализацией воды, влиянием (активностью поверхностных сил) скелета породы и др. Объем статических гидратов висит от остаточной водонасыщенности коллектора после (хождения фронта вытеснения воды газом и минерализации остаточной воды. Пресная остаточная вода переходит в гидрат полностью, при этом объем гидрата на 10 % превышает объем остаточной воды.

Температура образования гидратов из газа осиновского горизонта и растворов NaCl определяется по формуле где р - давление, МПа; С - массовая концентрация соли, %.

Экспериментальное исследование влияния процессов образования гидратов на фильтрацию воды и газа через образцы керна проводилось при термобарических условиях пласта на экспериментальной установке по изучению процессов многофазной фильтрации. Установка состояла из кернодержателя высокого давления, помещенного в термостат. Газ и вода подавались системой прессов, обеспечивающих прокачку заданных объемов фильтрующейся жидкости и газа при контролируемом перепаде поровых давлений, измеряемых манометрами на входе и выходе из кернодержателя. Методика исследований состояла в контроле изменения проницаемости образца керна (проницаемость для газа равна 0,15 мкм2, пористость - 15 %, водоудерживающая способность - 21 %) при безгидратных и гидратоопасных режимах последовательной подачи воды и сжатого газа.

На этапе 1 определялась проницаемость керна для воды; на этапе 2 высокоминерализованная вода замещалась пресной при постоянном перепаде давления в кернодержателе (рис. 1); на этапе 3 вода вытеснялась газом высокого давления при уменьшении температуры с 20 до пластовой 12 °С. Установлено, что при постоянном расходе газа перепад давления увеличивался незначительно и в последующем практически не менялся. Следовательно, образование гидратов на фронте вытеснения незначительно изменило проницаемость коллектора, т.е. скорость образования гидратов на фронте вытеснения газ - вода существенно меньше скорости продвижения фронта. Поэтому количество образующегося гидрата незначительно влияет на фильтрацию. В последующем отмечаются снижение проницаемости на 5 % и ее стабилизация. Это обусловлено тем, что при образовании гидрата объем водной фазы возрастает на 7 %, т.е. переход остаточной воды в гидрат уменьшает свободную пористость на 2,3 % и приводит к некоторому росту перепада давления. Необходимо особенно отметить, что при исследовании линейная скорость движения флюида составила 1,5 см/мин, или 21 м/сут, это характерно для призабойной зоны нагнетательной скважины. Возможно, что на более отдаленных участках (более 20 м), где линейная скорость значительно меньше, образование гидратов способно оказывать более сильное сопротивление фильтрации или блокировать ее полностью.

Образованные в порах гидраты в последующем не разлагаются, и повтор