Физика пласта: Курс лекций по одноименной дисциплине, страница 35

Для осуществления подземного горения в нефтенасыщенном пласте через скважины в пласт начинают нагнетать окислитель (обычно воздух). Нефть при этом частично вытесняется из пласта воздухом, однако воздух из-за его большей подвижности перемещается по пласту быстрее нефти и вскоре достигает эксплуатационных скважин. Таким образом, происходит соединение (сбойка) нагнетательных и эксплуатационных скважин. Одновременно с закачкой воздуха подогревают пласт вблизи забоя нагнетательной скважины каким-либо способом (при помощи электронагревателей, горелок, химическими методами и др.). Температура в скважине и на входе в пласт повышается, из-за чего возрастает интенсивность реакции окисления нефти. Одновременно под действием температуры происходит выделение из нефти легких фракций  и перенос их внутрь пласта в направлении движения воздуха. В результате этого вблизи скважины остается коксоподобный остаток нефти (кокс). Температура в скважине в результате подогрева и усиления реакции окисления нефти возрастает настолько, что начинается бурное окисление кокса, т. е. его горение.

Из-за теплопроводности и конвекции зона повышенной темпера­туры перемещается внутрь пласта. После выгорания кокса вблизи скважины начинается его горение в более удаленной зоне. Таким образом, зона горения постепенно перемещается в глубь пласта.

Выше было описано так называемое прямоточное горение. Известно также противоточное горение, когда зона горения движется от эксплуатационных скважин к нагнетательным, навстречу потоку окислителя. Метод внутрипластового горения, осуществляемый путем закачки в пласт только газообразного окислителя, получил в последнее время название «сухого» горения в отличие от «влажного» горения, при котором в пласт вместе с окислителем закачивается вода.

Согласно экспериментальным данным распределение температурных зон и насыщенности пористой среды флюидами в процессе сухого или обычного внутрипластового горения в однородном пласте в случае прямолинейного движения можно представить следующим образом. Впереди находится зона, в которой наблюдается возрастание температуры от пластовой в зоне горения. В этой зоне движутся нефть и продукты горения (азот, углекислота, вода), а также легкие фракции нефти, выделившиеся из нее до подхода зоны горения. Зона горения  является зоной бурных окислительных реакций. Экспериментальные данные показывают, что зона горения при сухом горении является узкой. Поэтому и вводят понятие о «фронте горения». Узость зоны горения объясняется сильной зависимостью скорости окислительной реакции между коксом и кислородом воздуха от температуры

 С ростом абсолютной температуры скорость окисления нефти и скорость выделения тепла резко возрастают и оказываются намного больше скорости перемещения зоны горения. Кислород воздуха, поступающий в зону горения, относительно быстро реагирует с остатком нефти, и возникает «фронт горения».

Вытеснение нефти из пласта растворителями. Для увеличения нефтеотдачи пластов применяют нагнетание в пласт растворителей: спиртов, бензола, жидкого пропана. Так как растворители достаточно дороги, то из них создается оторочка вокруг вытесняемой нефти. За оторочкой нагнетается более дешевый вытесняющий агент. Растворители растворяют нефть, новая смесь имеет более высокую подвижность, что способствует увеличению коэффициента извлечения. Нефтеотдача пластов приближается к 100%. При применении этой схемы вытеснения наблюдается отсутствие поверхности раздела между нефтью и вытесняющей жидкостью. Вследствие этого нет и капиллярных сил, удерживающих нефть. Эффективность процесса вытеснения зависит от параметров пласта, соотношения вязкостей нефти и вытесняющей жидкости, плотности нефти, степени однородности пласта и его длины, скорости вытеснения и других факторов.

С увеличением соотношения вязкости нефти и растворителя растет необходимый объем вытесняющей фазы для полного извлечения нефти, увеличивается длина зоны смеси. При использовании в качестве вытеснителя растворителя пропана, увеличивается давление в пласте и газ лучше смешивается с нефтью.