Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Технологии разработки месторождений высоковязких нефтей 8
1.1. Общие положения 8
1.2 Применение нестационарного заводнения в разработке месторождений высоковязкой нефти .. 10
1.3. Перспективы применения технологий повышения нефтеотдачи в разработке залежей высоковязкой нефти месторождения Северные Бузачи 14
1.4. Выводы к главе 1. 21
ГЛАВА 2. Особенности геологического строения и разработки пластов продуктивных горизонтов первого эксплуатационного объекта месторождения северные бузачи в районе седьмого блока 22
2.1. Общие сведения 22
2.2. Информативность базы ГИС горизонтов первого эксплуатационного объекта месторождения Северные Бузачи .. 24
2.3. Краткая физико-литологическая характеристика коллекторов продуктивных пластов по керну 25
2.4. Основные сведения о геологическом строении первого эксплуатационного объекта месторождения Северные Бузачи в районе седьмого блока 26
2.5. Особенности разработки первого эксплуатационного объекта месторождения Северные Бузачи в районе седьмого блока 41
2.6. Выводы к главе 2. 57
ГЛАВА 3. Влияние изменения режимов работы добывающих скважин на выработку запасов залежей высоковязкой нефти 59
3.1. Общие положения 59
3.2. Результаты оптимизации режимов работы добывающих скважин при разработке эксплуатационных объектов месторождения Северные Бузачи в 2013 г. 59
3.3. Влияние изменения режима работы добывающей скважины на эффективность выработки запасов нефти. Теория 66
3.4. Обсуждение результатов. Выводы и рекомендации 80
ГЛАВА 4. Теоретическое исследование применения нестационарного заводнения в различных геолого технологических условиях разработки залежей высоковязкой нефти 81
4.1. Общие положения 81
4.2. Используемая гидродинамическая модель. 84
4.3. Применение нестационарного заводнения в однородном по проницаемости коллекторе. Первая группа задач . 85
4.4. Применение нестационарного заводнения в послойно неоднородном по проницаемости коллекторе. Вторая группа задач 91
4.5. Выводы к главе 4 95
ГЛАВА 5. Совершенствование применяемой технологии нестационарного заводнения на седьмом блоке первого эксплуатационного объекта месторождения северные бузачи .. 98
5.1. Общие положения 98
5.2. Опыт применения НЗ на седьмом блоке первого эксплуатационного объекта. 98
5.3. Направления совершенствования технологии НЗ, применяемой на участке седьмого блока первого эксплуатационного объекта месторождения Северные Бузачи.. 101
5.4. Программа опытно-промышленных работ по совершенствованию применяемой на участке 7 блока технологии нестационарного заводнения (1 этап). 102
5.5. Анализ готовности системы ППД участка к реализации предлагаемой технологии нестационарного заводнения 105
5.6. Выводы по предлагаемой технологии НЗ
5.7. Результаты применения нестационарного заводнения в сочетании с технологией изменения направления фильтрационных потоков на участке седьмого блока юрских отложений месторождения Северные Бузачи 107
5.8. Анализ влияния нестационарного заводнения на результаты гидродинамических исследований скважин седьмого блока 118
5.9. Рекомендации по повышению эффективности применяемой технологии НЗ+ИНФП на центральном участке седьмого блока. Перевод высокодебитных обводненных добывающих скважин в нестационарный режим работы 120
5.10. Выводы к главе 5 130
Заключение 132
Литература
- Применение нестационарного заводнения в разработке месторождений высоковязкой нефти
- Информативность базы ГИС горизонтов первого эксплуатационного объекта месторождения Северные Бузачи
- Результаты оптимизации режимов работы добывающих скважин при разработке эксплуатационных объектов месторождения Северные Бузачи в 2013 г.
- Применение нестационарного заводнения в однородном по проницаемости коллекторе. Первая группа задач
Введение к работе
Актуальность проблемы.
С истощением запасов легкой нефти доля текущих запасов вязкой и высоковязкой нефти будет возрастать, поэтому поиск эффективных методов разработки залежей высоковязкой нефти является закономерным направлением развития нефтедобывающей промышленности.
В настоящее время в разработке залежей высоковязкой нефти
широко применяют тепловые методы воздействия. Несмотря на
достаточно хорошую эффективность данного метода, технологии
теплового воздействия характеризуются высокой энергоемкостью, что в
ряде случаев может существенно снизить экономическую
привлекательность метода. Особенно остро данный вопрос стоит в условиях снижения мировых цен на нефть.
Применение малозатратных технологий, каковой является
нестационарное заводнение (НЗ), в разработке залежей высоковязкой
нефти (ВВН) имеет малое число примеров. Однако, имеющаяся
информация о результатах применения НЗ на таких залежах, позволяет
считать технологию достаточно эффективной. Динамика
технологического эффекта от применения НЗ указывает на снижение эффективности применяемой технологии со временем, что требует постоянной ее модификации. Данному вопросу и посвящена диссертационная работа.
Степень разработанности темы. Нестационарное заводнение
как метод повышения нефтеотдачи пластов достаточно хорошо изучено,
успешно внедрено на ряде месторождений России и ближнего зарубежья.
В становление и развитие технологии значительный вклад сделали
следующие ученые: Боксерман А.А., Губанов А.И., Желтов Ю.П.,
Кочешков А.А., Оганджанянц В.Г., Сургучев М.Л., Цынкова О.Э.,
Шарбатова И.Н., Баренблатт Г.И., Горбунов А.Т., Гавура В.Е., Муслимов
Р.Х., Владимиров И.В., Гафаров Ш.А., Крянев Д.Ю. и другие. Однако,
применительно к разработке залежей высоковязкой нефти,
нестационарное воздействие изучено в недостаточной мере. Имеются лишь отдельные упоминания о применении НЗ в разработке залежей ВВН. Среди последних работ по данной теме можно назвать работы Владимирова И.В., Пичугина О.Н, Горшкова А.В. Альмухаметовой Э.М.
Цель работы.
Повышение эффективности выработки запасов высоковязкой нефти из высокопродуктивных неоднородных по проницаемости коллекторов с помощью применения нестационарного воздействия в сочетании с изменением направления фильтрационных потоков.
Объект исследования.
Высокопродуктивные, послойно и зонально неоднородные по проницаемости коллектора высоковязкой нефти юрских отложений месторождения Северные Бузачи.
Предмет исследования.
Нестационарные процессы фильтрации в неоднородных по проницаемости коллекторах, технологии нестационарного заводнения, технология форсированного отбора жидкости.
Основные задачи исследования.
-
Детализация геологического строения горизонта Ю1 в районе участка нестационарного заводнения 7-го блока месторождения Северные Бузачи.
-
Исследование условий эффективного применения технологии форсированного отбора жидкости в разработке залежей высоковязкой нефти.
-
Анализ применяемой технологии нестационарного заводнения на участке седьмого блока месторождения Северные Бузачи.
-
Теоретическое исследование на моделях многофазной фильтрации нестационарного воздействия со стороны нагнетательных скважин при разработке однородных и послойно неоднородных по проницаемости коллекторов залежей высоковязкой нефти.
-
Разработка программы развития нестационарного заводнения на участке НЗ седьмого блока месторождения Северные Бузачи.
Методы исследований.
Поставленные научные задачи решались с применением
гидродинамических симуляторов многофазной фильтрации. Обработка исходной промысловой информации при анализе эффективности нестационарного заводнения и изменения режимов работы добывающих скважин проводилась с использованием современных методов обработки статистической информации.
Научная новизна.
-
На основе математического моделирования показано, что при разработке условно однородного по проницаемости коллектора высоковязкой нефти (вязкость нефти выше 200 мПас) нестационарное заводнение увеличивает нефтеотдачу пласта. При этом снижается и обводненность добываемой продукции. Наиболее эффективно применение нестационарного заводнения в высокопроницаемых однородных коллекторах, насыщенных высоковязкой нефтью. В таких пластах наблюдается быстрый рост эффекта, практически отсутствует период отрицательной эффективности.
-
Впервые показано, что реакция системы разработки при переходе на нестационарный режим работы нагнетательных скважин занимает определенный интервал времени – переходный период. В течение данного периода эффективность НЗ при воздействии на коллектор, насыщенный высоковязкой нефтью, может быть отрицательной (снижение дебита нефти, рост обводненности). Чем выше проницаемость коллектора, тем менее продолжителен переходный период.
3. Показано, что форсированный отбор жидкости в разработке залежей высоковязкой нефти можно рассматривать как метод интенсификации только при разработке коллекторов двойной проницаемости при ньютоновском режиме течения нефти.
Основные защищаемые положения.
-
Теоретически обосновано и практически доказано в промысловых условиях, что применение технологий нестационарного заводнения на месторождениях высоковязкой (более 200 мПас) нефти имеет положительный технологический эффект.
-
Показано, что технология нестационарного воздействия в разработке залежей высоковязкой нефти быстро «стареет» и снижает свою технологическую эффективность, что обуславливает необходимость постоянного изменения и совершенствования применяемой технологии НЗ.
-
Разработаны основные направления повышения эффективности нестационарного заводнения на месторождении Северные Бузачи. Показано, что перспективным является перевод части высокообводненных добывающих скважин в периодический режим работы.
Достоверность полученных результатов обосновывается
применением при исследованиях стандартных гидродинамических
симуляторов, рекомендованных для нефтедобывающей отрасли. В
процессе обработки исходных данных использовались хорошо известные
и апробированные методы математического моделирования и
статистического анализа с использованием ПЭВМ. Рекомендации работы прошли апробации в промысловых условиях с положительным технологическим эффектом.
Практическая ценность.
Полученные в диссертационной работе результаты используются
при разработке и реализации геолого-технических мероприятий при
разработке залежей высоковязкой нефти. Предложенные в работе
подходы могут быть использованы в качестве инженерно-
технологических методик при обосновании и выборе технологий
нестационарного заводнения. Предложенные рекомендации по
расширению и модификации существующего на месторождении Северные Бузачи метода нестационарного заводнения были внедрены на участке седьмого блока. От внедрения разработанных автором рекомендаций по нестационарному заводнению в 2013 г. получен технологический эффект в 22.04 тыс.т дополнительно добытой нефти.
Личный вклад автора.
Автор непосредственно участвовал в проведении численных расчетов, формулировке основных выводов работы, в разработке программы совершенствования нестационарного заводнения и анализе результатов внедрения опытно-промышленных работ по применению нестационарного заводнения на месторождении Северные Бузачи.
Апробация работы.
Основные положения и результаты диссертационной работы
докладывались на международной научно-практической конференции
«Проблемы и методы обеспечения надежности и безопасности систем
транспорта нефти, нефтепродуктов и газа», 22 - 25 апреля 2014 г.,
Международной научно-технической конференции «Современные
технологии в нефтегазовом деле - 2013», 29 марта 2013 г., на семинарах ООО «Конкорд» (г.Москва, 2014 г.), НТС «Buzachi Operating Ltd.» (г. Актау, 2013-2014 гг.).
Публикации.
Основные положения и результаты диссертации опубликованы в 7 научных работах, из них 4 работы в изданиях, рекомендованных ВАК Минобрнауки РФ.
Структура и объем работы.
Диссертация состоит из введения, 5 глав, основных выводов и рекомендаций, списка литературы из 126 наименований. Работа изложена на 144 страницах, в том числе содержит 37 таблиц, 72 рисунка.
Автор выражает глубокую благодарность научному руководителю, к.т.н. Альмухаметовой Э.М., зам. ген. директора ООО «Конкорд», д.т.н., проф. Владимирову И.В. за постоянный интерес и поддержку, а также сотрудникам ООО «Конкорд» (г. Москва) за помощь и полезные советы, высказанные в процессе выполнения диссертационной работы.
Применение нестационарного заводнения в разработке месторождений высоковязкой нефти
Ниже мы рассмотрим применение гидродинамических методов в повышении эффективности разработки месторождений высоковязкой нефти. В частности рассмотрим форсированный отбор жидкости и нестационарное заводнение.
Форсированный отбор жидкости заключается в поэтапном увеличении дебитов добывающих скважин (уменьшении забойного давления), т.е. в создании высоких градиентов давления. ФОЖ применяется с целью интенсификации добычи нефти в неоднородных (расчлененных) обводненных пластах, с целью вовлечения остаточных целиков нефти; для преодоления загрязнения ПЗП; начальных градиентов сдвига нефтей неньютоновского характера; частичной гидрофобности коллекторов. Условия эффективного применения ФОЖ определяются следующими факторами:
Кроме того, успешность зависит от создания оптимальной скорости вытеснения водой. Повышение давления нагнетания эффективно лишь до определенного предела, дальнейшее увеличение давления закачки приводит к ускоренному обводнению добывающих скважин, сокращению безводного периода эксплуатации. Поэтому желательно устанавливать в начальный период умеренные темпы отбора с постепенным переходом на максимально возможное увеличение отборов жидкости по мере обводнения продукции.
Согласно общепринятым представлениям форсирование отборов жидкости из скважин после достижения 90 % обводненности нерентабельно [24, 69]. В работах [25-26] на основе гидродинамического моделирования было показано, что форсированный отбор жидкости по разному влияет на выработку запасов нефти в разных геолого-технологических условиях. Нестационарные (гидродинамические) методы заводнения в силу простоты своей технологической организации активно используются при разработке нефтяных месторождений. Существует опыт их эффективного применения на месторождениях нефтей повышенной вязкости (до 100 мПас), среди которых наиболее крупное в РФ Ромашкинское месторождение [69, 71]. Гидродинамические методы заводнения включают не только управление движением агента вытеснения с помощью согласованного во времени и по площади разработки изменения режима работы нагнетательных и добывающих скважин, темпов нагнетания и отбора, внутрипластового воздействия по ограничению водопритоков, обработки ПЗП и т.п., но и оптимизацию в целом системы поддержания пластового давления. Гидродинамическое воздействие на разработку месторождения осуществляется и без спланированных технологических намерений в силу введения в эксплуатацию новых скважин, проведения ГТМ или наступления иных обстоятельств, связанных с изменением режима работы скважин.
В отличие от стационарного заводнения, циклическая закачка воды создает условия для интенсивного обмена флюидами между гидродинамически связанными слоями коллектора разной проницаемости. Тем самым увеличивается текущий коэффициент охвата пласта заводнением [85, 34]. Нестационарное заводнение или упруго-капиллярный циклический метод заводнения основан на создании периодического воздействия на неоднородные пласты, при котором в продуктивных пластах создается нестационарное распределение пластового давления и возникает неустановившееся движение жидкостей и газа [85].
Согласно данным разных исследователей эффективность нестационарного заводнения неоднородных по проницаемости пластов определяется двумя процессами: внедрением воды в малопроницаемые зоны пласта при циклическом воздействии и капиллярным удержанием ее в малопроницаемых зонах пласта [34].
Технологии НЗ привлекательны своей низкой стоимостью, отсутствием капитальных вложений и незначительным изменением эксплуатационных затрат. Нестационарное поле пластового давления возникает в результате периодического включения/отключения нагнетательных и добывающих скважин, изменения объема нагнетаемого вытесняющего агента и добываемой из пласта жидкости.
Как показано в ряде работ использование технологий нестационарного заводнения на ряде месторождений дало значительный эффект [69,34,22,32,37,54]. Однако, как показывает практика, технологии НЗ имеют свойство «старения», т.е. длительное применение одной и той же технологии НЗ приводит к снижению ее эффективности [22].
Опыт применения технологий НЗ на залежах ВВН небольшой. Имеются данные о снижении вязкостной неустойчивости за счет применения циклического заводнения и существенного улучшения показателей разработки залежей вязких нефтей с вязкостью более 90 мПа-с [69, 32]. Залежи высоковязких нефтей характеризуются резким нарастанием эффекта от нестационарного заводнения и быстрым его снижением. Для поддержания эффекта НЗ на этих залежах необходимо часто изменять применяемую технологию.
Как было показано в работе [69] НЗ также эффективно в разработке залежей высоковязкой нефти в карбонатных и терригенных коллекторах и даже "в сравнительно однородных пластах, содержащих вязкую нефть" (см. таблицу 1.1).
Маловязкая легкая нефть, вода с малым содержанием солей, особенно кальция и магния Песчаный неистощенный, высокопроницаемый, низкопроницаемый, неоднородный Маловязкая нефть, вода с малым содержанием солей, особенно кальция и магния Карбонатный неистощенный, высокопроницаемый, трещиноватый, пористый, неоднородный Карбонатный заводненный, высокопроницаемый, слаботрещиноватый, неоднородный Средневязкая, смолистая (активная) парафинистая нефть, вода с малым содержанием солей, особенно кальция и магния Песчаный неистощенный высокопроницаемый, низкопроницаемый, неоднородный Карбонатный неистощенный, высокопроницаемый, трещиновато-пористый, неоднородный Высоковязкая тяжелая нефть, вода пластовая с большим содержанием солей Песчаный высокопроницаемый, низкопроницаемый, неоднородный В работе [22] было показано, что применение технологий нестационарного воздействия на нефтенасыщенные коллектора более эффективно на тех объектах разработки, где, при прочих равных условиях, выше величина соотношения: L подвижные кэфф = 0 , я извлекаемые где 0подвижные - величина начальных потенциальных подвижных запасов нефти объекта, Оізвлекаемые - величина начальных извлекаемых запасов нефти для стационарной системы разработки. Т.е. чем больше величина потенциальных подвижных запасов нефти, которые не могут быть освоены действующей стационарной системой разработки, тем выше эффект от применения технологий нестационарного заводнения в сочетании с изменением направления фильтрационных потоков (ИНФП). В связи с данным принципом особое значение приобретают карты недренируемых подвижных запасов нефти, указывающие на области эффективного применения технологий НЗ.
Особенности нестационарного воздействия на коллектора залежей вязкой и высоковязкой нефти рассмотрены в работах [71, 34, 42, 43, 46, 47, 70, 90 и др.].
В работах [69, 34] указывалось, что применение нестационарных процессов возможно и на сравнительно макрооднородных пластах, насыщенных вязкой нефтью. Из-за высокого соотношения вязкости нефти и воды происходят локальные прорывы нагнетаемой воды в добывающие скважины, что резко снижает безводную и текущую нефтеотдачу пласта. В коллекторе при высокой остаточной нефтенасыщенности формируются большие поверхности раздела между нефтью и водой. Это обстоятельство может быть использовано для осуществления циклического заводнения.
Для месторождений с высокой вязкостью нефти (более 100 мПас) нестационарные процессы в пласте имеют ряд особенностей. Эти особенности обусловлены: 1) предельно резко различающиеся времена реакции зон пластовой системы, отличающихся по проницаемости и насыщенности флюидами, на гидродинамические возмущения; 2) возможным выделением растворенного газа и дегазацией нефти при перераспределении давления по пласту. Высокий контраст пьезопроводности различных участков пласта (пропластков) приводит к высоким градиентам давления в межпластовых контактах и интенсивным перетокам флюидов. Наряду с положительным эффектом межпластовых перетоков флюидов для перенаправления фильтрационных потоков в зоны невыработанных запасов, при неадекватном выборе динамики изменения режима работы скважин могут возникать осложнения в разработке. К таким осложнениям относятся: 1) возможное повреждение коллектора, главным образом в ПЗП и на контакте пласта с эксплуатационной колонной, которое может привести к появлению заколонных водоперетоков или образованию в ПЗП стойкой водонефтяной эмульсии; 2) формирование неустойчивых фронтов вытеснения и новых языков обводненности в пласте, приводящее к усилению расчлененности коллектора зонами высокой подвижности флюидов и ухудшению извлекаемости запасов; 3) неоднозначные последствия быстрого разгазирования нефти в пропластках, исходно слабо экранированных от основного продуктивного горизонта. Близкое к пластовому давлению давление насыщения нефти газом ограничивает также возможности форсирования отбора и некоторых других гидродинамических манипуляций, связанных со снижением забойного давления на добывающих скважинах.
При правильном выборе динамики изменения режимов работы скважин, которая не должна допускать избыточно высоких градиентов давления, особенно в ПЗП, применение методов нестационарного заводнения месторождений ВВН имеет высокий потенциал воздействия на разработку. Значительное увеличение эффективности гидродинамических методов достигается, когда они включены в комплексную систему разработки с использованием тепловых, потокоотклоняющих методов, горизонтальных и многоствольных скважин, а также увязаны с введением в эксплуатацию вновь пробуренных скважин и проведением других ГТМ на месторождении.
Информативность базы ГИС горизонтов первого эксплуатационного объекта месторождения Северные Бузачи
Представленная на рисунке 2.20б динамика удельных НИЗ, введенных в разработку, указывает на очень медленный рост показателя, несмотря на то, что в этот период увеличивался добывающий фонд и формировалась система ППД. Т.е. дальнейший «экстенсивный» путь развития системы разработки участка не позволяет надеяться на существенные улучшения технологических показателей разработки.
Таким образом, по первому эксплуатационному объекту седьмого блока месторождения Северные Бузачи действующая система разработки не позволяет достичь утвержденные значения коэффициента извлечения нефти. При этом добываемая продукция характеризуется высоким содержанием воды, обводненность превышает 82%, что говорит о низкой эффективности нефтеизвлечения.
На рисунке 2.21 представлена карта текущих подвижных запасов нефти первого эксплуатационного объекта месторождения Северные Бузачи в районе седьмого блока с текущими (за 2013 год) отборами нефти, жидкости и закачкой воды. Представленный рисунок наглядно демонстрируют крайне неравномерное по латерали распределение текущих подвижных запасов нефти, что связано как с неравномерностью распределения поля начальных подвижных запасов нефти, так и с неоднородностью поля проницаемости коллектора и с неравномерностью воздействия системы разработки.
Анализ термодинамического состояния залежей нефти первого эксплуатационного объекта седьмого блока месторождения Северные Бузачи. В настоящее время рассматриваемый объект месторождения разрабатывается с поддержанием пластового давления. Закачка воды в пласты начата в 2006 году. Динамика пластового давления первого эксплуатационного объекта седьмого блока (рисунок 2.22) указывает на значительное снижение пластового давления в области отборов относительно его начального значения. В настоящее время среднее пластовое давление первого эксплуатационного объекта седьмого блока составило 35 атм (62% от начального).
Рассмотрим, как распределялись значения пластового давления по интервалам. На рисунке 2.23 представлена гистограмма, описывающее распределение значений пластового давления. Отметим, что в область значений с пластовым давлением ниже давления насыщения нефти газом попадает почти 17% случаев. Таким образом, на участке возможно разгазирование нефти в пластовых условиях, что приводит к формированию фазы свободного газа. Действующая система разработки находится в критическом состоянии, т.к. система ППД явно не может обеспечить поддержание пластового давления на оптимальном уровне.
На рисунке 2.24 представлен фрагмент карты текущего пластового давления в районе седьмого блока. На карте нанесен действующий фонд добывающих и нагнетательных скважин. Хорошо видно, что максимальным снижением пластового давления характеризуется центральная область участка, соответствующая зоне максимальных отборов жидкости.
Основные мероприятия по совершенствованию системы разработки участка месторождения должны быть направлены, прежде всего, на усиление системы ППД с целью скорейшего восстановления начального пластового давления.
Сложившаяся на сегодня ситуация в разработке первого эксплуатационного объекта седьмого блока месторождения Северные Бузачи характеризуется следующими чертами: высокая текущая обводненность добываемой продукции (в среднем более 82%) при показателях отбора проектных НИЗ в среднем не выше 17.1%. Темпы роста обводненности не соответствуют уровню отбора начальных извлекаемых запасов нефти.
Данное состояние разработки обусловлено, прежде всего, высокой разницей в вязкостях вытесняющего и вытесняемого агентов, высокой неоднородностью проницаемостного поля коллектора. В таких условиях стационарная система ППД имеет низкую эффективность, т.к. вытеснение нефти происходит по небольшим по объемам фильтрационным каналам, основной нефтенасыщенный объем остается вне воздействия системы разработки.
На рисунках 2.21 и 2.14 приведены карты плотности текущих подвижных запасов нефти и подвижных запасов, сосредоточенных в низкопроницаемых прослоях коллектора первого эксплуатационного объекта. Хорошо заметно совпадение расположения максимальных значений плотностей запасов нефти. Т.е. большая часть текущих запасов нефти расположены в низкопроницаемых прослоях коллектора, выработка которых будет происходить при обводненности выше предельной.
Очевидно то, что достижение проектных значений КИН возможно только с применением технологий увеличения нефтеотдачи. При наличии гидродинамической связи между высоко и низкопроницаемыми прослоями необходимо применять нестационарное воздействие. При отсутствии гидродинамической связи между слоями коллектора эффективным будет применение технологий селективной водоизоляции в добывающих скважинах и потокоотклоняющих технологий в нагнетательных.
Для повышения эффективности нефтеизвлечения недропользователь применяет технологии повышения нефтеотдачи. Сложившаяся в центральной части участка система разработки имеет высокую плотность сетки скважин. На сегодня на 40 действующих добывающих скважин приходится 18 нагнетательных скважин. Применяемая с 2009 г. на участке технология нестационарного заводнения позволила снизить темпы роста обводненности. Однако, наблюдается эффект «старения» технологии. Так, например в первый год применения НЗ на участке, удельный эффект от технологии составлял 136 т/(скв мес). В 2012 году эта цифра составила всего 26 т/(скв мес) [32]. Необходимо изменение применяемой технологии нестационарного воздействия.
Результаты оптимизации режимов работы добывающих скважин при разработке эксплуатационных объектов месторождения Северные Бузачи в 2013 г.
В рассмотренных задачах для коллектора двойной проницаемости увеличение дебита жидкости сопровождается ростом обводненности. Однако, как показано на рисунке 3.13 возрастание обводненности не превышает 1%. Это приводит к тому, что характеристики вытеснения базового и первого вариантов практически совпадают, хотя формально базовый вариант имеет лучшие условия для нефтевытеснения. На рисунке 3.14 представлены характеристики вытеснения Камбарова для условий постоянства пластового давления в коллекторе двойной проницаемости.
Таким образом, оптимизация работы добывающей скважины для случая коллектора двойной проницаемости выступает как мероприятие, направленное на интенсификацию отборов запасов нефти, т.е. приводит к увеличение дебита нефти при практически неизменной обводненности добываемой продукции.
Рассмотрим, как влияет оптимизация (увеличение дебита жидкости) на выработку запасов нефти с неньютоновскими свойствами из коллектора двойной проницаемости. СМС нефти, используемые в модели, описаны выше.
Характеристики вытеснения Камбарова при постоянном среднем пластовом давлении (первая задача) при ньютоновском течении нефти в коллекторе двойной проницаемости.
На рисунке 3.15 представлена динамика технологических показателей разработки для базового и первого вариантов первой задачи (постоянное пластовое давление) в условиях проявления СМС нефти для коллектора двойной проницаемости. Хорошо видно, что в результате увеличения дебита жидкости (оптимизация) происходит и возрастание дебита нефти относительно базового варианта. При этом, в отличие от рассмотренного ранее случая, обводненность добываемой продукции снижается. жидкость - база жидкость - первый обводненность - база нефть - база нефть - первый обводненность - первый
Динамика технологических показателей разработки для базового и первого варианта в условиях постоянного пластового давления для случая неньютоновского течения нефти в коллекторе двойной проницаемости. На рисунке 3.16 приведены изменения дебита нефти и обводненности в результате оптимизации относительно соответствующих базовых вариантов рассмотренных задач для неньютоновского течения нефти в коллекторе двойной проницаемости. После оптимизации происходит плавное увеличение дебита нефти при плавно снижающейся обводненности для всех рассмотренных задач. При этом наименьший прирост дебита нефти дает случай, когда в залежи растет среднее пластовое давление.
Динамика изменения технологических показателей разработки относительно базовых вариантов рассматриваемых задач для коллектора двойной проницаемости при неньютоновском течении нефти.
В рассмотренных выше задачах неньютоновской фильтрации в коллекторе двойной проницаемости увеличение дебита жидкости сопровождается снижением обводненности. Это приводит к тому, что характеристики вытеснения показывают улучшение качества нефтевытеснения (рисунок 17).
Характеристики вытеснения Камбарова при постоянном среднем пластовом давлении (первая задача) при неньютоновском течении нефти в коллекторе двойной проницаемости. Таким образом, оптимизация работы добывающей скважины для случая коллектора двойной проницаемости при неньютоновском течении нефти выступает как мероприятие, направленное на увеличение извлекаемых запасов нефти.
В заключение приведем несколько сопоставлений накопленных показателей добычи нефти для разных случаев разработки коллектора двойной проницаемости. На рисунке 3.18 представлена динамика изменения прироста накопленной добычи нефти (т.е. величины,
Представленные на рисунке зависимости показывают, что для коллектора двойной проницаемости применение оптимизации при растущем пластовом давлении обладает наименьшим эффектом как для ньютоновской, так и для неньютоновской фильтрации нефти. Как отмечалось выше, это связано как с увеличением проницаемости трещин с ростом давления в трещинной системе, так и со снижением интенсивности обмена флюидами между системами трещин и поровыми блоками. Сопоставление относительного прироста добычи нефти за счет оптимизации для ньютоновского и для неньютоновского режимов фильтрации нефти показывает, что относительный эффект от оптимизации выше для случая неньютоновского течения нефти.
Применение нестационарного заводнения в однородном по проницаемости коллекторе. Первая группа задач
Несмотря на богатый опыт применения технологий нестационарного заводнения (НЗ) на нефтяных месторождениях бывшего СССР [22], использование циклической закачки воды на залежах нефти высокой вязкости имеет мало примеров. Поэтому применение НЗ на месторождении Северные Бузачи, несмотря на промышленный масштаб, носит до сих пор экспериментальный характер.
Благодаря интересу к технологии НЗ со стороны недропользователя, эффективность применения циклической закачки воды в неоднородные по проницаемости пласты, насыщенные высоковязкой нефтью, была доказана в промысловых условиях. Однако остается ряд нерешенных проблем.
Первое – это влияние структурно-механических свойств нефти на эффективность НЗ. Ранее в работе [31] было показано, что для залежей высоковязкой нефти в условиях проявления структурно-механических свойств нестационарное заводнение может стать хорошим методом повышения нефтеотдачи, т.к. позволяет существенно увеличивать градиенты давления на границе «заводненный слой – нефтенасыщенный слой».
Второе – как увязать свойства коллектора, представляющего собой сложную систему пустотностей разного типа, размера, генезиса, с параметрами технологии нестационарного воздействия. Здесь основными вопросами при проектировании технологий нестационарного заводнения является выбор продолжительности периода работы (остановки) нагнетательных скважин при периодической закачке и определение амплитуды воздействия (приемистости нагнетательных скважин). Но если второй вопрос определяется в основном техническими возможностями системы ППД (мощности, распределение воздействующих нагнетательных скважин, пропускная способность водоводов, ВРП, технически достижимая максимальная приемистость и др.), то выбор продолжительности полуцикла зависит от коллекторских характеристик залежи.
Касаясь эксплуатационных объектов месторождения Северные Бузачи, вопрос о выборе продолжительности периода простоя/работы нагнетательных скважин в цикле остается на сегодня открытым. В работе [73] был сделан вывод об отсутствие реакции реагирующих добывающих скважин на изменение полуцикла, что обусловлено тем, что применяемые продолжительности полуциклов (4 и 7 суток) значительно превосходят длительность переходного процесса в пласте. Это вполне справедливо. Вместе с тем отметим следующее. Коллектор залежей нефти первого и второго эксплуатационных объектов месторождения Северные Бузачи представляет собой очень сложное образование в плане фильтрационного поля. Здесь присутствуют поровые объемы с разной проницаемостью, высокопроницаемые слои, имеющие значительное распространение по площади залежей, фильтрационные каналы с очень высокой проницаемостью (трещины, суперколлектор). Все это усложняется огромной разницей в вязкостях пластовых флюидов – нефть, вода, газ. Понятно, что нестационарные процессы, происходящие в подобном резервуаре, имеют широкий спектр характерных частот (времен). Выбирая определенную частоту, мы воздействуем только на определенную подсистему фильтрационного поля.
Классическая технология циклического воздействия предполагает наличие заводненной высокопроницаемой зоны пласта (это могут быть слои, развитая система трещин и т.д.), которая имеет наибольшую область соприкосновения с невыработанной нефтенасыщенной зоной пласта (гидродинамические связанные с высокопроницаемыми слоями низкопроницаемые пропластки, поровые блоки породы и др.). Зная фильтрационные характеристики высокопроницаемой зоны и полагая, что при высокой обводненности добывающих скважин высокопроницаемая зона заводнена, легко определить период нестационарного воздействия. Однако, если число фильтрационных каналов, ответственных за обводнение продукции скважин велико (трещины и слои коллектора одновременно), то определить однозначную продолжительность полуцикла трудно.
Импульс изменения давления быстро проходит по заводненному фильтрационному каналу (трещина, связывающая нагнетательную и добывающую скважины). В этом случае период установления стационарного состояния не превышает нескольких часов, максимум сутки. Однако, область контакта заводненной трещины (имеется в виду макротрещина, обладающая определенной ориентацией, значительной протяженностью и раскрытостью) с низкопроницаемой породой незначительна в масштабах залежи. Тем не менее, ввиду высокой разницы подвижностей нефти и воды роль трещины в обводнении скважины может быть существенной. Циклическое воздействие на эту подсистему фильтрационного поля может привести к снижению обводненности добываемой продукции за счет перетока и частичного заполнения трещины нефтью и уменьшения при этом относительной фазовой проницаемости воды. Увеличение в добыче нефти будет незначительным, т.к. объемы трещины и перетекшей в нее при циклическом воздействии нефти небольшие.
Наиболее успешным циклическое воздействие будет для коллектора, имеющего высокопроницаемый слой (суперколлектор) и граничащий с ним по разрезу низкопроницаемый пропласток. В этом случае площадь контакта между заводненным суперколлектором и нефтенасыщенными низкопроницаемыми пропластками очень большая, что и обеспечивает рост дебита нефти при циклическом воздействии. При этом важно, чтобы попавшая в суперколлектор нефть продолжала двигаться к зоне отборов. Если пластовое давление низкое, то градиент давления в области отборов мал. В результате этого приток нефти падает, а вода продолжает течение. Поэтому очень важно обеспечить приемлемый уровень пластового давления в области отборов. Доказательством данных выводов могут служить результаты работы [32], где было показано наличие зависимости технологического эффекта циклической закачки от накопленной компенсации отборов жидкости закачкой воды.
Ранее в работе [28] было показано, что для повышения эффективности НЗ надо переходить на несимметричные циклы - период простоя больше периода работы нагнетательной скважины. Однако при этом необходимо проверить возможность кратного увеличения приемистости нагнетательных скважин, т.к. для эффективности НЗ важным является неизменность накопленных за цикл объемов закачиваемой воды. Как было показано выше, снижение пластового давления при нестационарном заводнении может привести к отрицательной эффективности технологии.
Представленный выше материал показывает актуальность продолжения научных изысканий в области теории нестационарных процессов в сложно-построенных коллекторах. Ниже в следующем параграфе на основе гидродинамического моделирования мы постараемся выяснить условия успешного применения нестационарного воздействия и определить, как повлияет применение циклической закачки воды на конечную нефтеотдачу пласта.