Ученые из Пермского национального исследовательского политехнического университета разработали математическую модель, учитывающую геологические и технологические параметры при обработке призабойной зоны нефтяной скважины с помощью соляной кислоты. Применение этой модели может повысить эффективность добычи нефти на выработанных месторождениях.
Одним из методов повышения нефтеотдачи является закачка в пласт соляной кислоты, которая происходит на значительном расстоянии от стенок скважины. Кислота расширяет микротрещины и каналы, а также очищает их от отложений соли, смолы, парафинов и продуктов коррозии, увеличивая эффективность добычи из карбонатных коллекторов. К последним относятся известняки и доломиты (осадочные горные породы), которые содержат свыше 40 % мировых запасов нефти.
Карбонатные коллекторы отличаются невысокой пористостью (от 1 % до 12 %), то есть количеством пустот в горной породе, в которых находится нефть, газ или вода. Однако благодаря наличию вертикальных и горизонтальных трещин такие коллекторы хорошо пропускают через себя жидкости. Получить дополнительные фильтрационные каналы для получения нефти из горных пород можно с помощью упомянутой обработки соляной кислотой. Конечный результат в таком случае зависит от технических параметров, в том числе объема, скорости и давления закачки кислотного состава и концентрации действующего вещества. Учесть эти параметры можно с помощью модели, разработанной учеными Пермского политеха на основе 35 образцов керна (частиц породы) с двенадцати месторождений, выработанность которых составляет около 80 %.
Определив проницаемость и пористость образцов, ученые насытили их пластовой водой, чтобы воссоздать естественные условия. Затем авторы проводили обработку образцов керна, меняя скорость и давление закачки соляной кислоты и концентрацию действующего состава.
«В ходе эксперимента мы установили, что чем выше давление закачки кислотного состава и его объема в пласт, тем лучше стимуляция — отдача полезных ископаемых горными породами. Наиболее высокая эффективность метода наблюдается на образцах керна с проницаемостью (пропускной способностью) менее 0,06 квадратных микрометров. Этому способствует увеличение давления «вливания» кислотного состава и его количества до 4 поровых объемов. Так развиваются протяженные червоточины — длинные каналы внутри пласта, по которым идет нефть», — цитирует Пермский политех доктора технических наук Дмитрия Мартюшева.
Эксперимент показал, что основным фактором, негативно влияющим на результат обработки кислотой, является сравнительно высокое содержание доломита в образцах керна (особенно при концентрации в 13 % и выше). По мнению ученых, в этом случае необходимо увеличить скорость закачки кислотного состава до 8-20 кубических сантиметров в минуту и при этом закладывать не менее четырех часов для достижения ожидаемых результатов.
