Введение к работе
/Актуальность проблемы. Развитие нефтяной' промышленное і п
России в последние годы происходило на фоне заметного ухудшения
структуры запасов нефти, что в основном связано со значительной
выработкой многих уникальных и крупных высокопроцентных
месторождений и ич высоким обводнением, а также оікрьптем и вводом в
разработку месторождений с трудноизллскаемыми запасами,
приуроченными к коллекторам с высокой теологической неоднородностью и низкой проницаемостью, (аэднефтяиым залежам, залежам с высоковязкими пефтями, аномальными условиями их їалегания и ее фильтрации в норнстьгк средах. В этот лее период начались крупные экономические изменения в народном хозяйстве бывшего СССР и России. В таких условиях экономика страны не смогла выделять нефтяном промышленности необходимые для ее развития ресурсы. Нарушились хозяйственные связи между смежными предприятиями. Проводимая в ходе экономических реформ ценовая и налоговая политика не позволила предприятиям нефтяной промышленности получить достаточный объем собственных ' средств для замещения центрапизованных бюджетных инвестиций, за счет которых развивалась отрасль. Усугубился кризис неплатежей в России.
В этих условиях исключительно важнее значение для развития отрасли на ближайшую н более отдаленную перспективу приобретают проблемы повышения эффективности разработки месторождений, создания новых технологи чески ч процессов и методов . эффективной разработки трудноизвлекаемых запасов и увеличения нефтеичвлечения пластов. Их решение должно способствовать стабилизации или замедлению темпов падения добычи нефти, более полному извлечению ее из недр.
Особенно это касается запасов нефти ряда месторождений Татарии, Башкирии, Казахстана и т.д., фильтрация которой не всегда происходит по закону Дарси, что объясняется сравнительно большим содержанием в них смолисто-аефальтеновых веществ. Движение таких нефген в пористой среде чаще всего хорошо описывается обобщенным законом Дарси с начальным градиентом давления. Такие нефти называются неныотоновскими и характеризуются тем, что при их фильтрации через пористые среды нарушается линейный закон трения Ньютона. Начальный градиент давления может проявиться и в случае фильтрации ньютоновских нефтей вследствие взаимодействия фильтрующейся фазы и пористой среды. Отмеченное относится к фильтрации нефти, газа и воды в низкопроницаемых коллекторах и коллекторах, содержащих глины в качестве цементирующего вещества. Важнейшая особенность разработки
месторождений в условиях- проявления начального градиента давления состоит в том, что достигаемый коэффициент нефтеизвлечения здесь всегда меньше, чем при разработке месторождений ньютоновских нефтен.
В связи с этим при разработке таких месторождений не всегда ' оказывается приемлемым применение традиционных подходов к выбору технологии вскрытия продуктивных пластов при бурении, глушении скважин во время их ремонта, к выбору вытесняющего агента, плотности сетки скважин и систем их размещения, граничных условий разработки, способов эксплуатации скважин, выделению эксплуатационных объектов, гидродинамических методов увеличения нефтеизвлечения и т. д. Здесь возникает ряд методологических вопросов, связанных с оценкой объема дренируемых запасов нефти в непрерывной части пласта, и, в частности, определения работающей эффективной нефтенасыщепной толщины пласта в случае проявления начального градиента давления. Составной частью правильного их решения, на наш взгляд, должно явиться создание расчетных моделей, близких к реальным системам.
Вышеизложенное является свидетельством актуальности проблемы создания динамичной системы прогнозирования показателей разработки нефтяных месторождений в условиях проявления начального градиента давления, а также ее развития.
Основная идея, которой посвящена работа, заключается в том, чтобы на основе обобщения результатов теоретических, экспериментальных и промысловых исследований характера фильтрации неныотоловских нефтей в пористых средах разработать принципиально новые методические подходы по оценке обьема дренируемых запасов нефти и непрерывной части пласта (пластов) при заданных граничных условиях эксплуатации скважин для различной плотности сетки и систем их размещения па одно-и многопластовых объектах с различными геолого-физическими параметрами и свойствами насыщающих их жидкостей и газов, разработка которых ведется в условиях проявления начального градиента давления.
Задами исследований.
1. Разработка методических основ по оценке объема дренируемых запасов нефти в непрерывной части пласта при заданных граничных условиях эксплуатации скважин для различной плотности сетки и систем их размещения при разработке одно- и многопластовых нефтяных объектов с различными геолого-физическнми параметрами и свойствами насыщающих их жидкостей и растворенного в нефти газа в условиях проявления начального градиента давления.
;
a
2. Разработка методических основ оценки хараіггера распределения
давлений на забоях скважин многопластового обьекта разработки и времени
его безводной эксплуатации.
-
Разработка методических основ определения коэффициента нефтеизвлечепия при разработке нефтяных месторождений в условиях проявления начального градиента давления.
-
Обоснование геолого-промысловых и технологических критериев применимости гидродинамических методов интенсификации и повышения нефтеизвлечепия пластов. Разработка методических основ применения гидродинамического метода интенсификации и увеличения нефтеизвлечепия пластов - изменение направления фильтрационных потоков (ИНФП) и выработка рекомендаций по оптимизации давления нагнетания п различных геолого-промысловых условиях на разных стадиях разработки.
5. Совершенствование способа прогнозирования выработки запасов
нефти и оценки технологической эффективности применения
гидродинамических методов повышения нефтеизвлечепия пластов,
базирующегося на построении характеристик вытеснения нефти водой.
Методика исследовании. Поставленные задачи решались на базе результатов обобщения большого количества теоретических и лабораторных изысканий, результатов промысловых исследований пластов и скважин и анализа разработки нефтяных месторождений, экспертных знаний. Использован аппарат теории вероятности и математической статистики.
Научная новизна. Диссертационная работа представляет собой обобщение научных исследований в области фильтрации нефтей в пористых средах при вытеснении нефти водой в условиях проявления начального градиента давления и на его основе создание принципиально новых методологических подходов по оценке объема дренируемых запасов нефти в непрерывной части пласта (пластов) при заданных граничных условиях эксплуатации скважин для различной плотности сетки и систем их размещения на одно- и многопластовых объектах с различными геолого-физическими параметрами и свойствами насыщающих их жидкостей. Результаты проведенных исследований позволили установить, что нефтеизвлеченне в неоднородных по проницаемости пластах, разработка которых ведется в условиях проявления начального градиента давления, существенно зависит or плотности сетки скважин и взаимного их расположения.
Предложено целенаправленное изменение направления
фильтрационных потоков (ИНФП) для увеличения нефтеизвлечепия пластов, нашедшее в последние годы широкое развитие на месторождениях страны.
Разработаны критерии выбора объектов для реализации
гидродинамических методов интенсификации добычи нефти и определены области их применения.
Проведены исследования по прогнозированию основных технологических показателей разработки нефтяных месторождении методом построения характеристик вытеснения нефти водой в интегральном безразмерном виде. При этом предложено рассматривать не одну, как общепринято в ранее известных исследованиях этого направления, а четыре характеристики вытеснения: l)Qn = f(Q)K); 2)Qb == і"(Ож); 3)ВНФ = f(QiK); 4)ВЖФ = f(QJK).
Анализ результатов поведения этих характеристик позволяет:
выявить общие закономерности и особенности процесса выработки запасов нефти из пористых сред;
выявить недостатки проектных документов и принять своевременно соответствующие меры для их устранения.
Практическая ценность. Созданные на основе обобщения особенностей фильтрации нефтей в пористых средах при проявлении начального градиента давления методические основы по оценке объема дренируемых запасов нефти в непрерывной части пласта при разработке одно- и многопластовых объектов при заданных граничных условиях разработки для различной плотности сетки скважин и систем их размещения и предназначенные для практического использования в научно-исследовательских организациях и на нефтедобывающих предприятиях отрасли при создании более совершенных геологических и математических моделей процесса разработки нефтяных месторождений позволяют повысить качество проектирования разработки.
Разработанный гидродинамический метод воздействия на пласты -изменение направления фильтрационных потоков (ИНФП) позволяет интенсифицировать процесс разработки, увеличить текущее и конечное нефтензвлечение пластов, снизить обводненность добываемой продукции и сократить удельный расход воды на вытеснение нефти.
Разработанный способ прогнозирования основных технологических показателей разработки нефтяных месторождений и оценки извлекаемых запасов нефти, базирующийся на построении характеристик вытеснения нефти водой в интегральном безразмерном виде и для пластовых условий, позволяет отобразить фильтрацию смеси нефти и воды в пласте, сравнить выработку запасов нефти по объектам с различными геолого-физическими характеристиками и с проектными показателями, установить причины и факторы, влияющие на характер процесса фильтрации.
Реализации результатов исследовании в промышленности. Опыт применения гидродинамического метода воздействия - изменение
направления фильтрационных потоков получил широкое
распространение практически во всех нефтяных районах России и стран
СНГ. Впервые в России метод ИНФП внедрен на Покровском
месторождении Самарской области в карбонатных и терригенных отложениях. Высокая эффективность метода позволила рекомендовать его применение на Ллакаеиском, Дмитровском, Кулешовском, Радаевском, Якушинском и других месторождениях Самарской области. Он нашел применение на месторождениях Татарстана, Северного Кавказа, Западной Сибири, Украины. Количество объектов, охваченных воздействием этим методом, достигло более 200.
Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на Всесоюзных семинарах по разработке нефтяных месторождений под руководством академика А. П. Крылова, проф. Г. Г. Вахитова, члена-корреспондента АН СССР, проф. М. Л, Сургучева (Москва, 1972, 1974, 1985, 1986гг.), на выездной Сессии Научного Совета по проблемам разработки нефтяных месторождений Миннефтепрома (Краснодар, 1974г.), на семинарах отдела разработки ВНИИ (Москва, 1970, 1972, 1974, 1984, 1989гг.), на отраслевых семинарах Минтопэнерго РФ (Ноябрьск, 1989г.; Москва, ВВЦ, 1994г.). Отдельные фрагменты диссертации были изложены в работах "Технико-экономический, анализ и рекомендации по эффективности различных методов повышения нефтеотдачи" и "Развитие современных методов повышения нефтеотдачи пластов, новых технологий и технических средств на предприятиях НК "Роснефть", выполненных в 1994г. и в 1996г. в НК "Роснефть". Работы были переданы для внедрения в нефтедобывающие предприятия ОАО "Варьеганнефть", ОАО "Оренбургнефть", ОАО "Самаранефтегаз", ОАО "Роснефть-Пурнефтегаз", ОАО "Нижневартовскнефтегаз".
Публикации. Основные положения диссертации отражены в 19 опубликованных работах, в т. ч. в одной книге. В рассматриваемых работах автору принадлежит постановка задач, их решение, анализ и обобщение полученных результатов, рекомендации.
Объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, шести глав, заключения и списка литературы, занимающих общий объем 324 страницы машинописного текста, в т. ч. 24 таблицы и 101 рисунка. Список литературы в объеме 18 страниц включает 281 наименование.
В процессе выполнения исследований, изложенных в данной работе, автор использовал актуальные идеи и по сей день богатое научное наследие своих наставников и учителей - члена-корреспондента АН СССР М. Л. Сургучева и доктора технических наук, профессора В. С. Орлова, безвременно ушедших из жизни. Ряд исследований выполнен под их
руководством и при непосредственном их участии, за что автор им признателен и благодарен.
