Введение к работе
Актуальность темы
Современное состояние развития мировой газовой промышленности
характеризуется неуклонным возрастанием роли месторождений природных
углеводородов, рентабельная добыча сырья из которых еще недавно считалась
неперспективной. Стратегическое значение приобретают объекты,
характеризующиеся сложными термобарическими и гидродинамическими условиями продуктивных коллекторов. К их числу относятся как глубокозалегающие месторождения с высоким величинами пластовых температур и давлений, приуроченные к низкопроницаемым коллекторам, с химически агрессивным составом углеводородной системы, так и залежи с низким пластовым давлением. Наступающий период добычи газа из таких залежей объективно требует применения новых технологий и дополнительных инвестиций.
Указанные тенденции объясняются в первую очередь увеличивающейся степенью выработанности природных ресурсов из основных разрабатываемых месторождений природного газа, что, очевидно, создаст напряженность в обеспечении планируемых уровней добычи газа по главным газодобывающим районам Российской Федерации уже в ближайшие годы.
Значительная часть запасов углеводородного сырья приурочена к залежам газоконденсатного типа. Подавляющее большинство газоконденсатных месторождений России разрабатывается на режиме истощения естественной пластовой энергии. Этот режим реализуется при наименьших материальных затратах, однако его существенным недостатком является низкие величины конденсатоотдачи пласта, не превышающие в большинстве случаев 30 - 40 % начальных запасов. Остаточные запасы ретроградного конденсата, выпадающего в результате снижения пластового давления, в ряде случаев достигают сотен миллионов тонн. Огромные пластовые потери конденсата побуждают специалистов газовой отрасли уделять серьезное внимание решению проблемы повышения углеводородоотдачи и особенно конденсатоотдачи газоконденсатных месторождений, что и определяет актуальность темы диссертации.
Цель работы заключается в создании научно-методических основ физического моделирования процессов повышения углеводородоотдачи при
разработке газовых и газоконденсатных месторождений на базе компьютеризированного экспериментального оборудования.
Основные задачи исследований
-
Исследование условий применения компьютеризированных экспериментальных установок (систем) для физического моделирования пластовых процессов и получения высокоточной информации о важнейших фильтрационных характеристиках продуктивных коллекторов.
-
Исследование методических приемов повышения точности моделирования процессов многофазной фильтрации в пористой среде.
-
Анализ возможности применения компьютерной томографии для анализа свойств пористых сред и исследования пластовых процессов.
-
Оценка влияния флюидонасыщенности пласта на фильтрационные процессы при нагнетании газовых и жидких агентов.
-
Создание методики высокоточного определения фазовых насыщенностей пористых сред при экспериментальных исследованиях процессов фильтрации.
-
Исследования относительных фазовых проницаемостей (ОФП) пористых сред при многофазной фильтрации.
Научная новизна
В диссертационной работе впервые получены следующие новые результаты:
Обоснована возможность применения компьютеризированных
экспериментальных систем для физического моделирования пластовых процессов и исследования важнейших характеристик продуктивных коллекторов с воспроизведением пластовых термобарических условий. Созданы методические основы использования средств компьютерной томографии для исследования пластовых процессов и анализа свойств пористых сред продуктивных толщ. Экспериментально обоснована новая методика определения насыщенностей пористых сред флюидами при исследованиях процессов фильтрации, основанная на применении средств компьютерной томографии. Исследован механизм существенного влияния водонасыщенности пористой среды на фильтрационные процессы при нагнетании в пласт газовых и жидких агентов для повышения углеводородоотдачи. Проведены исследования и впервые получены воспроизводимые с высокой точностью результаты определения относительных
фазовых проницаемостей при двухфазной и трехфазной фильтрации применительно к условиям конкретных залежей. На базе обобщения результатов выполненных аналитических, методических и экспериментальных исследований созданы научно-методические основы физического моделирования процессов повышения углеводородоотдачи пластов при разработке месторождений природных газов.
Защищаемые положения
-
Научно-методическое обоснование способов физического моделирования процессов повышения углеводородоотдачи месторождений природных газов.
-
Экспериментальные методики исследований процессов многофазной многокомпонентной фильтрации флюидов в пористой среде, моделирующей природные условия.
-
Экспериментальное обоснование технологий воздействия на пластовую флюидальную систему с целью увеличения углеводородоотдачи при разработке месторождений.
-
Методы определения относительных фазовых проницаемостей при двухфазной и трехфазной фильтрации, адаптированные к применению на современном исследовательском оборудовании с моделированием и воспроизведением условий реальных залежей.
-
Метод экспериментальной оценки влияния величины водонасыщенности продуктивного коллектора на полноту вытеснения выпавшего конденсата растворителями различных типов и характер процесса нагнетания сухого газа.
Практическая ценность
Разработан ряд экспериментальных методик, использование которых на современном исследовательском оборудовании нефтегазового профиля позволяет получать новые данные о многофазной многокомпонентной фильтрации в пористой среде в широком диапазоне изменения температур, давлений, скоростей фильтрации и при различной смачиваемости пористой среды. Методики позволяют максимально приблизить условия проведения экспериментов к термобарическим и гидродинамическим параметрам реальной залежи с целью получения наиболее достоверных результатов.
В результате проведения экспериментальных исследований автором обоснованы различные технологии воздействия на пластовую флюидальную
систему с целью увеличения углеводородоотдачи. Определены функции относительных фазовых проницаемостей применительно к пластовым условиям ряда газоконденсатных месторождений.
Экспериментально исследовано и проанализировано влияние величины водонасыщенности продуктивного коллектора на полноту вытеснения выпавшего конденсата растворителями различных типов, на характер процесса нагнетания сухого газа. Учет этого фактора позволяет выбрать зоны пласта, где воздействие способно быть наиболее эффективным.
Выполненная работа способствует решению актуальной проблемы газовой отрасли - повышению углеводородоотдачи месторождений природных углеводородов.
Предложенные с участием автора технологии повышения углеводородоотдачи внедрены в опытно-промышленном масштабе на Вуктыльском нефтегазоконденсатном месторождении, где, начиная с 1993 г., впервые в отечественной практике осуществлена бескомпрессорная закачка сухого газа в истощенный пласт с целью повышения газоконденсатоотдачи.
Работа автора по исследованию влияния анизотропии пористой среды на процессы фильтрации углеводородов проведена при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (грант № 02-01-00369).
Апробация работы
Основные положения, вошедшие в диссертационную работу, докладывались, получили одобрение и опубликованы в трудах ряда отраслевых конференций, совещаний, семинаров, а также международных конгрессов, среди которых:
19 мировой газовый конгресс, 1994, Милан, Италия;
всероссийская конференция "Проблемы развития газодобывающей и газотранспортной систем отрасли и их роль в энергетике северо-западного региона России", 1995, Ухта, Республика Коми;
20 мировой газовый конгресс, 1997, Копенгаген, Дания;
международная конференция "Новые тенденции в добыче и переработке углеводородов", 1997, Лугачовице, Чехия;
научно-практическая конференция "Повышение эффективности разработки и эксплуатации газоконденсатных месторождений", 1998, Ухта, Республика Коми; 20 международная конференция "Новые исследования в области бурения, добычи, транспорта и подземного хранения газа", 1999, Подбанске, Словакия;
21 мировой газовый конгресс, 2000, Ницца, Франция;
международная конференция по исследованиям в области газовой
промышленности, 2001, Амстердам, Нидерланды;
международная научная конференция "ВНИИГАЗ на рубеже веков: наука о газе
и газовые технологии", 2003, Москва;
23 мировой газовый конгресс, 2006, Амстердам, Нидерланды;
международная конференция "Путь инноваций и новые технологии в газовой
промышленности", 2008, Москва.
Публикации. Основные результаты диссертации опубликованы в 55 статьях и тезисах докладов, 20 научных отчетах, 2 методических руководствах, в том числе в журналах, входящих в "Перечень ..." ВАК Миннауки РФ.
Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, основных выводов и списка литературы. Объём - 312 страниц текста, включает 134 рисунка, 40 таблиц. Список литературы из 191 наименования.
Диссертационная работа выполнена в лаборатории физического моделирования многофазных процессов ООО "Газпром ВНИИГАЗ", всем сотрудникам которой автор выражает глубокую признательность за помощь в проведении исследований. Автор особо признателен докт. техн. наук, профессору Тер-Саркисову P.M., докт. техн. наук Николаеву В.А., докт. геол. - мин. наук Соловьеву Н.Н. за глубокое и содержательное обсуждение основных положений диссертационной работы.
