Методи підвищення нафтовилучення можна класифікувати за такими ознаками: ‒ досяжною величиною коефіцієнта вилучення нафти (КВН); ‒ механізмом досягнення ефекту підвищення нафтовилучення та/або інтенсифікації видобутку (наукова класифікація); ‒ типом робочих агентів та механізмом дії на пласт (класифікація, що застосовується у промисловій практиці).
I. За коефіцієнтом вилучення нафти розрізняють первинне, вторинне, третинне і четвертинне видобування нафти: Первинні методи використовують тільки природну енергію пласта, досягають КВН не більше 20‒30 %. Вторинні методи пов'язані з підтриманням внутріпластової енергії шляхом закачування в пласт води і природного газу. Вони досягають КВН порядка 30‒50 %. Третинні методи здійснюються шляхом штучного підтримання енергії пласта або штучної зміни фізико-хімічних властивостей нафти. При цьому досягається КВН на рівні 30‒60 (70) %. Четвертинні методи — це більш просунуті, динамічні МПН. Наприклад, китайські фахівці пропонують як четвертинний метод — заводнення продуктивного пласта рідкокристалічним флюїдом.The problem of quaternary oil recovery succeeding a polimer flooding / Guo Shangping;Tian Genlin;Wang Fang;Lei Qiaohui;Tao Cheng (Institute of Porous Flow & Fluid Mechanics, CNPC & Chinese Academy of Sciences)
II. За механізмом підвищення нафтовилучення та інтенсифікації видобутку виділяють такі МПН і МІВН (наукова класифікація) 1. Фізичні методи. 2. Хімічні методи. 3. Біологічні методи. 4. Комбіновані методи. 5. Спеціальні методи. Подамо коротку характеристику цих методів.
1. До фізичних методів належать а) витіснення нафти з пласта агентами:
‒ водою (заводнення) — підтримка і відновлення пластового тиску і балансу енергії здійснюються закачуванням води;
‒ газами — сухим вуглеводневим газом (метан), газоводяною сумішшю, газом високого тиску, збагаченим вуглеводневим газом, раніше ‒ повітрям, димовими газами;
‒ вуглекислим газом реалізується за таким механізмом: у пласті утворюються три зони ‒ зона первісної пластової нафти, перехідна зона від властивостей первісної нафти до властивостей діоксиду вуглецю і зона чистого СО2; при нагнітанні СО2 в заводнену зону перед ним утворюється вал нафти, який витісняє і пластову воду;
‒ газом і водою — почергове нагнітання газу і води — метод водогазової циклічної дії;
‒ розчинником — як витискувачі використовують вуглеводневі розчинники (пропан-бутанові фракції).
б) теплофізичні методи — теплова дія на пласт та/або привибійну зону: ‒ нагнітання в пласт теплоносіїв ‒ гарячої води, водяної пари (циклічна парова стимуляція), в тому числі і як внутрішньопластового терморозчинника вуглеводнів; ‒ теплофізичні методи впливу на привибійну зону — циклічний і стаціонарний електропрогрів, термоакустичні і циклічний паротеп- ловий вплив; ‒ метод теплової облямівки — в поклад високов'язкої нафти нагнітають теплоносій у вигляді нагрітої облямівки об'ємом понад 0,3‒0,4 від об'єму оброблюваного пласта, а потім форсовано проштовхують облямівку по пласту холодною водою, яка нагрівається теплотою, що акумулювалася у пласті за тепловим фронтом витіснення; ‒ парогравітаційний дренаж — вдосконалена форма парової інтенсифікації, при якій у нафтовому пласті бурять пару горизон- тальних свердловин, одна на кілька метрів над іншою; пара під високим тиском безперервно впорскується у верхній стовбур свердловини, для нагрівання нафти та зменшення її в'язкості, нагріта нафта стікає в нижній стовбур свердловини, звідки її піднімають на поверхню; в) електричні методи: ‒ електромагнітний вплив — дія на пласт високочастотного електромагнітного поля з метою підвищення дебіту нафтових сверд- ловин; зона впливу визначається способом створення (в одній свердловині або між кількома свердловинами) напруги і частоти електромагнітного поля, а також електричними властивостями пласта; крім теплових ефектів, електромагнітний вплив призводить до деемульсації нафти, зниження температури початку кристалізації парафіну і появи додаткових градієнтів тиску внаслідок силового впливу електромагнітного поля на пластову рідину; ‒ електрична обробка свердловин для зниження обводненості на видобувних нафтових свердловинах, відновлення їх продуктивності, відсічення газових конусів, а також для відновлення характеристик нагнітальних свердловин; об'єктами є теригенні і карбонатні колектори з глибиною залягання до 2 000 м і 3 000 м відповідно; зазвичай, обробці підлягають свердловини з обводненістю продукції 40 ‒ 85 % і дебітом по рідині 10 ‒ 85 м3 /добу при неоднорідних пластах із почергово високою і зниженою пористістю; при пропусканні через нафтовий пласт імпульсів електричного струму в тонких капілярах відбувається виділення енергії; коли кількість виділеної енергії перевищує порогове значення, спостерігаються зміни структури пустотного простору мікронеоднорідного середовища і просторових структур фільтраційних потоків, відбувається руйнація кольматанта і прилеглих шарів гірської породи, газова кольматація, руйнування подвійних електричних шарів, зміна поверхневого натягу на межі розділу фаз; після закінчення електровпливу на пласт внаслідок зміни просторової структури фільтраційних потоків в породі обводненість знижується на тривалий період; застосовується схема підключення двох розташованих поруч свердловин до колонних головок, джерелом живлення служить дизель-генератор або високовольтний трансформатор; із силового блоку різнополярний імпульсний струм через силові кабелі подається на металеву арматуру свердловин, тривалість електровпливу на пласт становить 20‒30 годин. ‒ електрогідравлічна обробка свердловин (ЕГО): при електричному розряді між двома електродами в рідкому середовищі відбувається формування каналу наскрізної провідності з наступним його розширенням до низькотемпературної плазмової каверни, що утворює ударну хвилю і хвилі стиснення; тривалість дії ударної хвилі не перевищує 0,3×10‒6 с; поширюючись у присвердловинній зоні, вона руйнує кольматаційні утворення; г) хвильовий вплив: — об'ємний хвильовий вплив на нафтове родовище при якому на поверхні родовища нафти створюються монохроматичні коливання певної амплітуди, що поширюються у вигляді конуса від поверхні до нафтового пласта, охоплюючи об'єм у зоні радіусом 1,5–5 км від епіцентру впливу (https://www.youtube.com/watch?v=7YTe3daetzo); — віброхвильовий вплив на породи продуктивного нафтового пласта створюється при роботі штангового насоса, в результаті чого у масиві формуються хвилі пружних деформацій, які поширюються на великі відстані від свердловини і забезпечують отримання значних ефектів, як у збуджуваній свердловині, так і у свердловинах в радіусі 2–2,5 км від неї; інфра-низькочастотні пружні коливання формують у пласті зону розміцнення, що покращує його фільтраційні характеристики; — акустична обробка свердловин заснована на перетворенні електричної енергії змінного струму в енергію пружних хвиль із частотою коливань 20 кГц в інтервалі перфорації свердловини; частота ультразвукової хвилі визначає її специфічні особливості: можливість розповсюдження спрямованими пучками і можливість генерації хвиль, що переносять значну механічну енергію; при взаємодії акустичного поля з гірськими породами досягається: збільшення їх проникності завдяки змінам структури пустотного простору, руйнування мінеральних солевідкладів, акустична дегазація і зниження в'язкості нафти, залучення в розробку низькопроникних і закольматованих пропластків порід продуктивного пласта; д) вібраційні методи впливу на нафтові поклади — безперервні коливальні процеси генерують у привибійній зоні пласта за допомогою гідравлічних вібраторів, що спускаються на трубах і приводяться в дію прокачуванням через них робочої рідини (нафти); у гідравлічних вібраторах типу ГВВ імпульси тиску на вибої виникають унаслідок того, що турбіна, яка обертається під впливом потоку рідини, поперемінно перекриває та відкриває вихід рідини з корпусу вібратора; залежно від витрат рідини і параметрів вібратора імпульси тиску на вибої можуть досягати кількох мегапаскалів (МПа); вібратор генерує хвильові процеси, що супроводжуються «диханням» тріщин, винесенням у свердловину забруднюючих частинок і води з пор пласта, зниженням в'язкості пластової нафти; е) азотно-імпульсна обробка нафтових свердловин ‒ призначена для збільшення нафтовидобутку шляхом вибіркового впливу імпульсами тиску, які створюють газогенератори, на локальні ділянки найбільшої нафтонасиченності в інтервалі перфорації свердловини; імпульси тиску руйнують кольматаційні утворення, збільшуючи проникність присвердловинної зони; газогенератори заряджаються азотом до тиску 100 атм; комплект заглибних газогенераторів для п'яти- і шестидюймової обсадної колони встановлюють в інтервалі обробки пласта, в ході обробки протягом 1,0‒1,5 метра уздовж стовбура свердловини генеруються імпульси тиску до 120‒150 МПа, при цьому залежно від стану зони обробки регулюються параметри імпульсного впливу по амплітуді, частоті і тривалості імпульсів; тривалість обробки свердловини не перевищує 24 годин; ж) ударно-хвильова дія на привибійну зону пласта — передбачає високовольтний імпульсний пробій рідини у привибійній зоні, електричним розрядом; хвилі стиснення, які збуджуються під час цього, циклічно навантажують пористе насичене середовище, багаторазово відбиваються та трансформуються у хвилі стискання-розтягування; завдяки їх повторюваної знакозмінної дії руйнуються кольматаційні відкладення, покращується гідродинамічний зв'язок системи пласт–свердловина. з) Плазмово-імпульсний вплив на продуктивний нафтовий пласт — (ПІВ) — один з методів інтенсифікації видобутку нафти і газу, заснований на використанні резонансних властивостей пласта. Метод полягає у підвищенні проникності та п'єзопровідності продуктивного пласта за рахунок створення розгалуженої системи мікротріщин та зміни динамічних характеристик флюїду (нафта, газ, конденсат, вода). Вплив на видобувні свердловини викликає приплив флюїду до свердловини, а вплив на свердловини нагнітальні веде до збільшення їх прийомистості. Електричний струм високої напруги (3000) пропускається через електроди розрядника в районі робочого інтервалу всередині свердловини. Електрична дуга, що характеризується високим ступенем розкладання молекул та іонізацією, призводить до утворення плазми з миттєвим підвищенням температури (близько 20 000 — 40 000 °С). Завдяки цьому протягом декількох мікросекунд розвивається високий тиск (близько 10 МПа). Миттєве розширення плазми створює ударну хвилю, а подальше охолодження та стиск плазми викликає хвилю стиснення та зворотний приплив флюїду в свердловину через перфораційні отвори в колоні обсадної.
2. До хімічних методів належать реагентні обробки нафтових свердловин при яких для інтенсифікації нафтовидобутку використовують органічні і мінеральні речовини в рідкій або твердій фазі.
За механізмом взаємодії з кольматуючими утвореннями реагентів застосовуються такі різновиди:
‒ кислотної дії, розчинна спроможність яких заснована на кислотних властивостях водного розчину, що визначаються концентрацією йонів водню;
‒ кислотна обробка свердловин, яка полягає в закачуванні у свердловину і продавлюванні у пристовбурову зону нафтоносного пласта рідиною або повітрям під тиском інгібованих кислотовмісних розчинів на основі соляної, азотної, флуористоводневої, оцтової, сульфамінової кислот або їх сумішей; добір кислот здійснюється залежно від характеру, складу і структури порід навколо свердловини; після закінчення процесу реагування кислотного розчину з породами нафтоносного пласта свердловина прокачується ерліфтом або глибинним насосом із утилізацією рідини на поверхні; у процесі дренування свердловини відбирають контрольні проби рідини і перевіряють їх на залишкову кислотність; після досягнення значення рН, що дорівнює пластовій рідині, прокачування припиняють і свердловину вводять в експлуатацію; застосовуються різновиди кислотних обробок: кислотні ванни, прості кислотні