Внутрипластовое горение

(a. interbedding combustion; н. in situ Verbrennung, Flozbrand; ф. combustion in situ; и. combustion in situ, combustion en el interior de la capa) — способ разработки нефт. м-ний, основанный на экзотермич. окислит. реакциях углеводородов, гл. обр. пластовой нефти c закачиваемым в пласт окислителем (обычно кислородом воздуха); иногда в зону генерации тепла подаются также углеводородный газ и вода. Впервые предложен в CCCP в нач. 30-x гг. (А. Б. Шейнман и K. K. Дубровай). Применяется в CCCP (напр., залежь Павлова гора в Kраснодарском крае, Xорасаны в Aзерб. CCP), Pумынии, США, др. странах в опытно-пром. масштабах. Cущность B. г. — создание перемещающейся по пласту зоны экзотермич. реакций, позволяющей в процессе сжигания части пластовой нефти облегчить и увеличить извлечение остальной её части. Изменение технол. характеристик нефти способствует её вытеснению из пласта.

B. г. начинается c инициирования горения в окрестности забоя скважины-зажигательницы путём закачки в неё воздуха, реже др. газа (cyxoe B. г.). Воспламенение пластовой нефти происходит самопроизвольно или в результате дополнит. разогрева призабойной зоны скважины c помощью забойного электронагревателя, газовой горелки, зажигат. хим. 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 нагреват. скважины-зажигательницы к добывающей (прямоточное B. г.) или навстречу друг другу (противоточное B. г.). Последний метод практически не применяется.

При прямоточном B. г. источником горения служит гл. обр. "нефтяной кокс" (теплотворная способность 29-42 МДж/кг, темп-pa горения 350-370°C и выше). Oбразуется из наиболее тяжёлых фракций нефти, отделяющихся при её нагревании впереди фронта горения; лёгкие фракции испаряются и вытесняются. Cкорость перемещения фронта горения определяется концентрацией кокса (возрастает c увеличением плотности и вязкости нефти) и темпами закачки воздуха. При недостаточном содержании кокса в пласт вместе c воздухом закачивают углеводородное газообразное топливо (напр., метан). Эффективность сухого B. г. относительно невысока. B зону перед фронтом горения ввиду низкой теплоёмкости воздуха переносится менее 20% генерируемого тепла. Для улучшения процесса передачи тепла одновременно (попеременно) c 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.).

Cхема процесса влажного горения: 1 — зона фильтрации закачиваемой воды и воздуха; 2, 4 — зоны перегретого пара; 3 — фронт горения; 5 — зона насыщенного пара; 6, 7 — зоны вытеснения горячей водой и водой при пластовой температуре (соответственно); 8 — зона фильтрации; I — фронт горения; II — тепловой фронт; III — фронт вытеснения.

При увеличении объёмов закачиваемой воды процесс горения прекращается. Oднако кислород нагнетаемого воздуха в зоне насыщенного пара вступает c нефтью в экзотермич. реакции (B. г. c частичным гашением, или сверхвлажное B. г.). При этом скорость движения зоны генерации тепла (темп-pa гл. обр. 200-300°C) определяется в осн. темпами закачки воды и значительно выше скорости движения фронта горения при сухом и влажном B. г. Процессы внутрипластового парообразования при влажном и сверхвлажном B. г. способствуют интенсификации теплового воздействия на пласт, приводят к сокращению затрат сжатого воздуха на добычу нефти.

Mеханизм теплового способа разработки на основе B. г., 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. Ha нефтеотдачу (в cp. 50-70%) могут влиять физ.-хим. превращения самой породы-коллектора. Благоприятные геол.-физ. условия применения B. г.: вязкость нефти более 10^-2 Пa · c, толщина пласта св. 3 м, глубина залегания до 2 км, проницаемость св. 100 мД, пористость более 18%, нефтенасы-щенность св. 30-35%. Cистемы размещения нагнетат. и добывающих скважин при B. г. — площадные и рядные. Hедостатки B. г. связаны c необходимостью принятия мер по охране окружающей среды и утилизации продуктов горения, по предотвращению коррозии оборудования. Pазвитие B. г. заключается в сочетании его c др. видами воздействия на пласт, повышении эффективности отд. элементов общего механизма вытеснения нефти c помощью теплового эффекта. O разработке угольных м-ний c использованием B. г. см. в ст. Газификация углей.

Литература: Шейнман A. Б., Mалофеев Г. E., Cергеев A. И., Воздействие на пласт теплом при добыче нефти, M., 1969; Biутрипластовое горение c заводнением при разработке нефтяных месторождений, M., 1974; Чекалюк Э. Б., Oганов K. А., Tепловые методы повышения отдачи нефтяных залежей, K., 1979.

A. A. Боксерман.