Содержание к диссертации
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА I. Теоретические основы изучения техногенного 9
солеотложения при добыче нефти
Исторические и региональные аспекты проблемы 9
Геолого-технические и физико-химические; причины 15 солеобразования в нефтяном пласте и в скважинных условиях в процессе добычи нефти .
Существующие подходы к изучению солеобразования в 29 нефтяном пласте и в скважинах в процессе добычи нефти . . .
ГЛАВА П. Разработка компьютерной технологии количественного 33
прогноза процесса солеотложения
ILL Краткий очерк изучения проблемы математического 33
моделирования процессов солеобразования при добыче П.2. Физико-химические основы моделирования процессов 36
солеобразования в природных и техногенных условиях И.З. Общая характеристика ингибиторов, используемых для 39
борьбы с солеотложениями в скважинных и пластовых
условиях П.4. Характеристика алгоритма программного комплекса 44
"GEOSOLT"
11.4.1. Главные методологические особенности разработки 44
комплекса
11.4.2. Структурные блоки алгоритма 46
П.4.2.1. Ввод данных с оценкой погрешностей исходной 46
информации П.4.2.2. Организация возможности исследования 51
пластовой и технической воды как отдельно, так
и в процессе их смешения IL4.2.3. Расчет физико-химических параметров системы 54
"вода-минеральные соли"
П.4.2.4. Оценка масштабов и типов солеобразования 61
П.4.2.4.1. Отложения гипса 62
A) Методика В.А. Панова, А.А. Емкова, Г.Н. 62
Позднышева
Б) Методика Скилмена-Мак Дональда- 62
Стиффа
B) Методика В.П. Зверева 63
Г) Методика Г.А.Стиффа и Л.Е.Дэвиса 64
Д) Методика оценки гипсобразования по 64 коэффициенту насыщения
Е) Методика на основе математической 65
статистики (В.Е. Кащавцева)
П.4.2.4.2. . Отложения ангидрита 65
А) Методика оценки отложений CaS04 по 65
коэффициенту насыщения
Б) Методика на основе математической 66
статистики (В.Е. Кащавцева) П.4.2.4.3. Отложения сульфата бария и сульфата 68
стронция
А) Методика оценки отложений BaS04 и 68
SrS04 по коэффициенту насыщения
Б) Методика на основе математической 68
статистики (В .Е. Кащавцева)
П.4.2.4.4. Отложения карбоната кальция 71
A) Усовершенствованная методика Джонсона 71
и Оддо
Б) Методика Д.М. Бриля, Р.А. Рашитова 72
B) Методка Стиффа и Дэвиса 72
Г) Методика на основе математической 73
статистики (В .Е. Кащавцева)
П.4.2.4.5. Методика оценки выпадения хлоридов (по 75
В.Н. Озябкину)
И.4.2.5. Оценка последовательности и масштабов 77
выпадения солей ІІ.4.2.6. Оценка условий выпадения солей в пласте и 79 скважинном оборудовании
П.5. Итоговые заключения по главе 82
ГЛАВА III. Применение системы "Geosolt" для прогнозирования 86 процессов солеотложения при добычи нефти
III. 1 Генеральная схема алгоритма 86
Ш.2. Прогнозирование солеотложения в пластовых условиях (на
примере Верхнечонского нефтегазового месторождения) 106
III.3. Прогнозирование солеотложения в скважинных условиях (на примере Ромашкинского, Ярино-Каменноложского и Самотлорс- 123 кого месторождений)
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 149
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
Введение к работе
Актуальность исследования. Одним из самых распространенных видов ос ложнений при эксплуатации нефтяных скважин является солеотложение на сква жинном оборудовании и в призабойной зоне пласта.
Выпадение неорганических солей, как правило, приводит к увеличению чис ла аварийного и капитального ремонтов скважин, простоев скважин, уменьше нию дебита нефти, ухудшению технико-экономических показателей работ скважин, удорожанию себестоимости добычи нефти. По опубликованным дан ным, среднегодовые темпы роста фонда солевых скважин на месторождения России достигают 25%.
Региональный масштаб проблемы весьма значителен. Только в России более сотни нефтяных месторождений разрабатываются в условиях солеобра-зования. Особо остро эта проблема стоит в Урало-Поволжье, Западной Сибири, Северном Кавказе. Снижается эффективность добычи нефти от солеотло-жения и в нефтегазодобывающих странах СНГ - Азербайджане, Беларуси, Западном Казахстане и др. Стратегические задачи нефтегазодобывающей промышленности России связаны с освоением больших глубин, поэтому проблема солеотложения при добычи нефти будет все более значимой, так как во многих осадочных бассейнах тенденция повышения минерализации пластовых вод сохраняется до больших глубин. Нельзя не учитывать и тот факт, что более 80 % неразведанных ресурсов нефти и газа сосредоточены в солеродных бассейнах под соленосными покрышками. А это значит, что минерализация сопутствующих углеводородным скоплениям пластовых вод может быть весьма высокой, вплоть до предельной. В этой ситуации даже незначительное нарушение гидрохимического равновесия приведет к выпадению солей, кольматации фильтрационных каналов как в пласте так и призабойной зоне и солеотложению непосредственно в скважинах.
Сопряженное изучение геологических и технических аспектов засолоне-
ния имеет большое значение, так как позволяет сделать правильные выводы о состоянии коллекторов до и после их вскрытия, определяет состав бурового раствора, пригодного для вскрытия продуктивных пластов [32] .
Прогноз солеотложения в пластовых и скважинных условиях - весьма трудоемкий вычислительный процесс, основанный на использовании ряда физических и химических законов и математических зависимостей. Он требует также использования большого объема табулированных значений исходных параметров, физико-химических констант, эмпирических зависимостей, данных по гидрохимическим и термодинамическим факторам процесса добычи нефти. Вышеуказанное определяет актуальность проблемы разработки автоматизированной системы прогнозирования процессов солеобразования при добыче нефти. Данной научно-практической проблеме посвящена настоящая диссертационная работа.
Изученность проблемы. Известно ряд методов прогноза типа и масштаба засолонения в скважинных и пластовых условиях. Анализ работ по данной проблеме показал, что:
геологические и промысловые условия засолонения анализируются, как правило, отдельно без учета их взаимовлияния, что упрощает реальную ситуацию проблемы и существенно снижает достоверность прогнозных решений;
ряд известных методов прогноза солеотложения, базируются либо на раннее разработанных автоматизированных системах, либо по идеологии близки к алгоритмическим продуктам, а стало быть, могут использоваться для создания программных комплексов;
методы не являются универсальными, так как проявляют различную степень соответствия реально наблюдаемым процессам;
отсутствует система сопоставления разрешающих возможностей методов оценки солеобразования и не обоснованы приоритеты выбора рабочей методики в зависимости от конечной задачи (геолого-промысловых характеристик пласта, технологии процесса разработки залежи нефти, состава и качества
6 исходной информации).
Целью настоящей работы является обоснование методических подходов и создание компьютерной модели эффективного прогнозирования процесса со-леотложения в пластовых и скважинных условиях.
Основные задачи исследований, обеспечивающие достижение поставленной цели, заключаются в следующем:
исследовать причины и условия формирования солевых осадков, непосредственно в продуктивном пласте и на скважинном оборудовании;
выполнить анализ надежности существующих методов расчета солеот-ложения;
создать многовариантную систему оценки процессов солеотложения в пластовых и скважинных условиях;
разработать логическую систему выбора приоритетов метода обработки информации;
сформировать подбор наиболее эффективных ингибиторов;
разработать компьютерную модель прогнозирования процессов солеоб-разования.
Основные теоретические положения'рассматриваемой проблемы, разработаны в трудах многих ученых - химиков, геологов, специалистов на добычи нефти и газа. Особый вклад в исследование различных аспектов борьбы с отложениями неорганических солей при добыче нефти внесли К.Б. Аширов, Ю.В. Антипин, В.Н. Ахметов, Г.А. Бабалян, В.И. Вешезеров, А.Г. Габдрахма-нов, Ю.В. Гаттенбергер, Ш.К. Гиматудинов, А.А. Глазков, Н.И. Данилова, Н.М. Дятлова, Л.Х. Ибрагимов, В.Е. Кащавцев, В.К. Ким, С.Ф Люшин, Л.Е. Лялина, Ф.Н. Маричев, С.А. Михайлов, И.Т. Мищенко, Ф.М. Саттаров, А.Ш. Сыртла-нов, Э.М. Халимов, А.И. Чистовский, О. Веттер, Я. Нывлт, Р. Перри, А. Ройбак и многие другие российские и зарубежные исследователи.
Фактографической основой исследований послужили геологические, промысловые и экспериментальные данные:
о геолого-тектоническом строении, гидрогеологических условиях, ис
следования емкостно-фильтрационных свойств коллекторов и результаты оп
робования продуктивных горизонтов Верхнечонского нефтегазового месторо
ждения;
о химическом составе пластовых и попутных вод, термобарических и
геолого-технических условиях, способах эксплуатации ряда нефтяных и газо
нефтяных месторождений России и СНГ: Жанажол, Жетыбай (Казахстан), Гу-
гуртли (Туркменистан), Самотлорское, Усть-Балыкское, Трехозерное, Туйма-
зинское, Ромашкинское, Уренгойское и другие (Россия).
Научная новизна исследований состоит в следующем:
Реализована новая идеология формирования автоматизированной системы прогноза засолонения коллекторов и скважинного пространства.
Усовершенствована методика оценки карбонатного солеотложения при добыче обводненной нефти.
Усовершенствованы способы расчета ряда наиболее значимых параметров механизма солеотложения (ионная сила, произведение растворимости природных растворов и др.).
Расширен количественный диапазон:: учитываемых; термобарических и гидрохимических факторов процесса солеотложения.
Дана оценка надежности прогноза явления солеотложения по существующим методикам.
Создана компьютерная модель комплексной оценки процесса солеотложения.
Практическая ценность работы заключается в следующем: 1. повышается скорость и точность анализа процесса солеобразования в достаточно широком диапазоне изменения параметров геологической среды и термобарических условий;
2. оптимизация технологии разработки нефтяных месторождений с помощью заводнения за счет учета качественных и количественных характеристик процесса солеотложения.
Структура работы. Работа состоит из введения, трех глав, заключения, списка используемой литературы .
Благодарности. Работа выполнялась в аспирантуре на кафедре " Разработка и эксплуатации нефтяных и газовых месторождений " РГУ нефти и газа им. И.М Губкина. Автор выражает свою искреннюю благодарность своим научным руководителям профессору А.О.Палию и д.г.-м.н. Л.А.Абуковой (ИПНГ РАН), заведующему кафедрой РиЭНМ академику РАЕН И.Т. Мищенко и всему коллективу кафедры, где выполнялась данная работа. Автор также глубоко признателен д.т.н. В.Е. Кащавцеву за помощь при решении задачи исследований, предоставлении первичного материала и участие в обсуждении результатов исследований.
