Регулирование заводнения неоднородных нефтяных залежей с применением осадкогелеобразующих технологий Газизов, Айдар Алмазович

Введение к работе

Актуальность работы

Важной задачей, стоящей перед нефтяниками страны, является наиболее полное использование нефтяных ресурсов недр. При современных способах разработки нефтяных месторождений более половины начальных геологических запасов нефти остаются не извлеченными из пласта. По данным, опубликованным в технической литературе, среднее значение конечной нефтеотдачи пластов месторождений мира составляет 34-36 %. Среднее значение проектной конечной нефтеотдачи по месторождениям России не превышает 40-43 %.

Опыт разработки нефтяных месторождений показывает, что со временем происходит ухудшение структуры запасов нефти - новые месторождения часто приурочены к сложнопостроенным коллекторам и жестким климатическим условиям. Освоение и разработка таких месторождений связана с крупными инвестициями, часто практически невозможными в силу определенных экономических ситуаций. При существующих ценах и уровне рентабельности добычи нефти основным источником углеводородного сырья остаются уже разрабатываемые объекты, в большинстве своем вступившие в позднюю стадию разработки.

В настоящее время при обосновании системы разработки часто не учитывается, что природное ресурсы углеводородного сырья не беспредельны, а на поиски и освоение каждого месторождения и увеличение добычи нефти на каждую тонну расходуется все больше и больше сил, средств и времени. В связи с этим разработка теоретических основ увеличения конечной нефтеотдачи пластов и ограничения добычи попутной воды при разработке месторождений на поздней стадии имеет важное народнохозяйственное значение.

Определенные возможности увеличения степени извлечения начальных запасов нефти отмечаются в трудах К.Б.Аширова, Л.К.Алтуниной, Р.Х.Алмаева, В.Е.Андреева, Г.А.Бабаляна, Б.Т.Баишева, К.С.Басниева, Ю.П.Борисова, Д.В.Булыгина, Г.Г.Вахитова, А.Т.Горбунова, Е.Е.Гавуры, А.Ш.Газизова, В.В.Девликамова, Р.Н.Дияшева, С.А.Жданова, Ю.П.Желтова, С.Н.Закирова,

ЮС. НАЦИОНАЛЬНА* БИБЛИОТЕКА С Петербург Иб&РК

2 Ю.В.Зейгмана, М.М.Ивановой, Р.Р.Ибатуллина, А.П. Крылова, В.И.Кудинова, Е.В.Лозина, В.Д.Лысенко, И.Т.Мищенко, Н.Н.Михайлова, Р.Х.Муслимова, В.Ш.Мухаметшина, Б.М.Орлинского, М.Л.Сургучева, С.А.Султанова, М.А.Токарева, А.П.Телкова, Р.Т.Фазлыева, Р.С.Хисамова, Э.М.Халимова, Н.Ш.Хайретдинова, Н.И.Хисамутдинова, В.А.Щвецова, В.Н.Щелкачева, Э.М.Юлбарисова и др.

Как показал опыт разработки нефтяных месторождений заводнением, прорыв закачиваемых вод в неоднородных пластах приводит к преждевременному обводнению добываемой жидкости и прекращению вытеснению нефти из малопроницаемых объемов пласта. Одной их главных задач повышения эффективности заводнения при этом является создание благоприятных условий для использования энергии закачиваемой воды для вытеснения нефти из малопроницаемых зон путем ограничения движения воды в промытых зонах коллектора.

Для ограничения добычи попутной воды и увеличения конечной нефтеотдачи неоднородных пластов в настоящее время получили широкое применение так называемые осадкогелеобразующие технологии, позволяющие управлять фильтрационными потоками в заводненных объемах пласта.

Обзор работ в области применения технологий ограничения водопритоков и снижения объема попутно-добываемой воды показывает не только заметные успехи в данном вопросе, но и в большей степени очерчивает круг проблем, связанных с поиском водоизолирующих составов на основе экологически безопасных продуктов, доступных и дешевых реагентов, обладающих регулируемым временем осадкогелеобразования.

В диссертации изложены результаты теоретических лабораторных и промысловых исследований по созданию новых энергосберегающих технологий увеличения нефтеотдачи пластов (УНП) на основе малоконцентрированных по-лимерсодержащих глинистых суспензий с добавлением специальных реагентов -модификаторов, а также композиционных систем на основе алюмохлорида и щелочных реагентов, эффективных на поздней стадии разработки высокообвод-ненньгх неоднородных нефтяных месторождений.

3 , Дель работы

Научное обоснование, разработка и промысловое испытание энергосберегающих технологий регулирования заводнения нефтяных залежей и УНП с трудноизвлекаемыми запасами с использованием новых осадкогелеобразующих композиций химических реагентов.

Проведение промысловых экспериментов в различных геолого-физических и технологических условиях для уточнения, обоснования оптимальных параметров разработанных технологий и оценки технологической и экономической эффективности.

Задачи исследований

Для достижения поставленной цели были сформированы и решены следующие задачи:

1. анализ результатов внедрения технологий УНП в различных геолого-физических условиях на поздней стадии разработки и обоснование необходимости новых эффективных способов извлечения остаточной нефти из слабопроницаемых высокообводненных залежей неоднородного пласта;

2. экспериментальное изучение факторов, влияющих на водоизолирующие свойства полимердисперсных систем (ПДС) в различных геолого-физических и технологических условиях ее применения; обоснование путей повышения эффективности технологий увеличения конечной нефтеотдачи пластов на поздней стадии разработки нефтяных залежей;

3. выполнение комплекса исследований по изучению механизма образования, коллоидно-химических и структурно-механических свойств полимерсодер-жащих глинистых суспензий с модифицирующими добавками, влияющими на водоизолирующие свойства образующихся осадков;

4. исследование эффективной вязкости и других реологических характеристик модифицированных ПДС (МПДС) при различных составах и концентрациях компонентов в технологических жидкостях, обоснование оптимальных составов, обеспечивающих более полное извлечение остаточной нефти;

5) исследование процессов вытеснения нефти из моделей послойно-
неоднородных пластов для поздней стадии разработки месторождений с исполь
зованием МПДС, обоснование оптимальных параметров модифицированных
технологий увеличения нефтеотдачи пластов;

6. научно-техническое обоснование применения композиционных систем на основе алюмохлорида и щелочных реагентов для увеличения нефтеотдачи на конечной стадии разработки нефтяных месторождений;

7. разработка программы проведения широкомасштабных промысловых испытаний для оценки технологической и экономической эффективности предложенных в работе технологий и проведение промысловых экспериментов в различных геолого-физических условиях;

8. составление руководящих документов по применению методов увеличения нефтеотдачи (МУН) неоднородных пластов на основе использования новых осадкогелеобразующих технологий.

Методы решения поставленных задач

1. При анализе эффективности применения новых осадкогелеобразующих технологий на поздней стадии разработки использованы лабораторные методы анализа с применения современных программных продуктов.

2. Исследования по изучению механизма процессов осадкогелеобразования выполнены с использованием современных методов коллоидной химии и лабораторного оборудования.

3. Лабораторные эксперименты по изучению закономерностей вытеснения нефти водой с применением различных технологических жидкостей выполнены с соблюдением требований и основных положений теории моделирования.

4. При оценке эффективности применения МУН на месторождениях ис
пользованы результаты гидродинамических, геофизических исследований сква
жин и промысловых наблюдений.

Научная новизна

1. Научно обоснован способ регулирования процессов заводнения неоднородных пластов путем применения водоизолирующих составов на основе мало-

5 концентрированных полимерсодержащих глинистых суспензий и модифицирующих реагентов (СаС1₂, А1С1₃, К₂Сг₂0₇, щелочи и неионогенные ПАВ (НПАВ)).

2. Экспериментально установлено, что применение МПДС позволяет вытеснить из моделей пластов дополнительное количество остаточной нефти за счет увеличения коэффициента охвата пласта воздействием закачиваемой воды на поздней стадии заводнения. Определены оптимальные составы технологических жидкостей для образования модифицированных полимердисперсных систем (ПДС+СаС1₂, ПДС+А1С1з, ПДС+К₂Сг₂0_7> ПДС+ ЩСПК (щелочной сток производства капролактама) и ПДС+НПАВ) в полимиктовых коллекторах месторождений Западной Сибири, в терригенных и карбонатных коллекторах месторождений ОАО «Татнефть», ОАО «Башнефть» и ОАО «Удмуртнефть».

3. Разработаны и защищены патентами (патенты РФ № 2060375, 2042031, 2039225, 2063745, 2078917) новые водоизолирующие составы на основе глинистой суспензии, полимеров и модифицирующих химических реагентов, позволяющие уменьшить объемы попутно-добываемой воды на поздней стадии разработки нефтяных залежей путем регулирования фильтрационных сопротивлений обводненных объемов пласта для воды на поздней стадии разработки нефтяных залежей.

4. Научно обоснованы, разработаны и внедрены в промысловых условиях новые технологии довытеснения остаточной нефти из водонефтяных зон неоднородных пластов комплексного воздействия на основе алюмохлорида и щелочных реагентов, обеспечивающих как увеличение охвата заводнением, так и прирост коэффициента вытеснения нефти из пористой среды (патенты № 1800868, 2090746).

5. Установлено, что в условиях нефтеводосодержащих пластов в результате взаимодействия алюмохлорида со щелочными реагентами происходит управляемое гелеобразование. Физические свойства образующих гелеобразных масс зависят от концентрации исходных химических продуктов, степени минерализа-

ции и химического состава пластовых вод, рН среды, температуры и пластового давления.

Практическая ценность работы и реализация в промышленности

1. В промысловых условиях доказана технологическая и экономическая эффективность применения технологий увеличения нефтеотдачи высокообводненньгх неоднородных пластов, приуроченных к терригенным и карбонатным коллекторам месторождений ОАО «Татнефть» и Западной Сибири с использованием МПДС и гелеобразующих композиций на основе алюмохлорида и щелочей. Внедрение технологий УНП в ОАО «Татнефть» под научным руководством автора позволило дополнительно добыть из категории трудноизвлекаемых запасов 198,4 тысяч тонн нефти. Чистая прибыль составила 131,4 миллионов рублей (в ценах 2000 года).

2. Основные положения работы были использованы при разработке следующих руководящих документов: РД 153-39.0-268-02, Казань, 2002 г., РД 153-39.0-266-02, Казань, 2002 г., РД 153-39.0-267-02, Казань, 2002 г., РД 39-0147585-188-99, Казань, 1998 г., РД 39-202-2-94, Казань, 1998 г.

3. Внедрено в учебный процесс кафедры РНГМ УГНТУ, разработанное с соавторами учебное пособие «Анализ эффективности применения методов повышения нефтеотдачи на крупных объектах разработки», Уфа, УГНТУ, 2001 г.

Апробация работы

Основное содержание работы докладывалось на совещании «Концепция развития методов увеличения нефтеизвлечения» в г. Бугульме (1996 г.), на 9-м Европейском симпозиуме по повышению нефтеотдачи пластов в г. Гааге (1997г.), на научно-технической конференции «Повышение уровня добычи нефти на месторождениях ОАО «Ноябрьскнефтегаз» в 1997-2005 гг.» в г. Ноябрьске (1997 г.), на международном симпозиуме «Новые высокие технологии для нефтяной и газовой промышленности» в г. Казани (1998 г.), на научно-технической конференции «50 лет Ромашкинскому месторождению» в г.Бугульме (1998 г.), на научно-технической конференции нефтяной компании «Сиданко» «Увеличение нефтеотдачи пластов и интенсификации добычи нефти из скважин» в

7 г.Радужном (1998 г.), на научно-практической конференции VI Международной

специализированной выставки «Нефть, газ - 99» «Высоковязкие нефти, природные битумы и остаточные нефти разрабатываемых месторождений» в г. Казани (1999 г.), на Всероссийском совещании по разработке нефтяных месторождений «Контроль и регулирование разработки, методы повышения нефтеотдачи пластов — основа рациональной разработки нефтяных месторождений» в г. Альметьевске (2000 г.), на IV международной конференции «Химия нефти и газа» в г. Томске (2000 г.), на научно-практической конференции «Новые идеи в поиске, разведке и разработке нефтяных месторождений» в г. Казани (2000 г.), на IV тематической научно-производственной конференции «Состояние и перспективы работ по повышению нефтеотдачи пластов» в г. Самаре (2000 г.), на научно-практической конференции VIII Международной специализированной выставки «Нефть, газ. Нефтехимия - 2001» в г. Казани (2001 г.), на конференции «Большая нефть: реалии, проблемы, перспективы» в г.Альметьевске (2001г.), на научно-практической конференции «Проблема нефтегазового комплекса Западной Сибири и пути повышения его эффективности» в г.Когалыме (2001 г.), на Российской научно-практической конференции «Эффективность разработки труд-ноизвлекаемых запасов нефти» в г.Ижевске (2002 г.), на 1-й Международной конференции «Современные проблемы нефтеотдачи пластов Нефтеотдача-2003», на ежегодных научно-технических конференциях НИИнефтепромхима, на заседаниях технических советов НГДУ в Татарстане, Западной Сибири и др.

Структура работы

Диссертация состоит из введения, восьми разделов, выводов, списка использованных источников, состоящего из 223 наименований. Объем работы составляет 308 страниц машинописного текста, в том числе содержит 72 рисунка и 65 таблиц.

Публикация

Основное содержание диссертационной работы изложено в 4 монографиях, 15 патентах, 32 научных статьях и 5 руководящих документах.

При работе над диссертацией автор использовал как самостоятельные исследования, так и результаты работ, выполненных с сотрудниками УГНТУ.

Автор считает своим долгом поблагодарить тех, кто оказал ему помощь в организации, проведении исследований и в выполнении промысловых экспериментов. Автор признателен своему научному консультанту профессору М.А. Токареву за помощь и внимание к работе, профессорам Ю.В.Зейгману и М.К. Рогачеву за научные консультации по отдельным разделам работы, доктору геолого-минералогических наук Р.С. Хисамову за консультации, рекомендации и оказание помощи в организации и проведении промысловых испытаний.

Автор благодарен руководителям и главным специалистам нефтегазодобывающих предприятий, оказавшим неоценимую помощь в организации и проведении широкомасштабных промысловых экспериментов по испытанию новых технологий увеличения конечной нефтеотдачи пластов.