Введение к работе
Актуальность проблемы. Несмотря на продолжающийся рост добычи нефти, в нефтяной промышленности России сохраняются тревожные тенденции неустойчивого равновесия. Наиболее крупные высокопродуктивные месторождения, обеспечивавшие высокие объемы добычи нефти в прошлые годы, в настоящее время значительно истощены. В общем объеме текущих запасов нефти возросла доля трудноизвлекаемых запасов, с освоением которых во многом связано дальнейшее развитие отечественной нефтяной промышленности. Падает нефтеотдача пластов. Кроме существенного уменьшения коэффициента нефтеотдачи, в последнее время в России одной из важнейших является проблема сжигания на промыслах попутного нефтяного газа (ПНГ). Наша страна занимает одно из первых мест в мире по объёму сжигаемого на факелах газа. Это наносит серьезный ущерб как экономике и топливно-энергетическому комплексу России, так и экологии. Правительство России приняло 8 января 2009 года Постановление № 7, в котором обязывает недропользователей к 2012 году достичь 95%-ого уровня утилизации нефтяного газа. Но анализ состояния нефтедобывающей отрасли России, объёмов добываемого и сжигаемого газов, выполненный ведущими отечественными учеными А.Г. Гумеровым, С.Г. Бажайкиным, Е.З. Ильясовой, Л.А. Авдеевой, ставит под сомнение достижение 95%-го уровня утилизации нефтяного газа к намеченному сроку.
В этих условиях особую актуальность для российской нефтедобычи приобретает создание эффективной, надёжной и простой в обслуживании инновационной техники и технологий ее применения для различных вариантов утилизации попутного газа, позволяющих обеспечить его 95%-ую утилизацию с полной окупаемостью затрат и получением прибыли.
Одним из перспективных направлений в создании такой техники и технологий является разработка насосно-эжекторных систем для использования попутного газа путем водогазового воздействия (ВГВ) на пласт с одновременным повышением нефтеотдачи.
Интерес к применению технологии ВГВ непрерывно растет. Это вызвано тем, что водогазовое воздействие сочетает в себе положительные стороны таких известных методов добычи нефти, как заводнение и закачка в пласт углеводородного газа.
Однако многие вопросы, связанные с фильтрационными исследованиями процесса водогазового воздействия, в настоящее время остаются нерешёнными. Не изучено, как влияет ВГВ на вытеснение нефти с вязкостью более 98 мПа*с; требует дальнейших исследований влияние смачиваемости коллекторов на эффективность процесса. Проведенные ранее некоторыми авторами экспериментальные исследования по изучению влияния входного газосодержания в смеси на коэффициент вытеснения нефти не отличались достаточной точностью результатов, поэтому встает вопрос о создании нового стенда для изучения параметров вытеснения.
В ряде опубликованных ранее работ предложено совместно закачивать воду и газ с применением насосно-эжекторных систем. Вместе с тем до практического применения на промыслах эти технологии не были доведены из-за недостаточно изученности ряда вопросов для реальных промысловых условий, в том числе с учетом использования существующей инфраструктуры. Следовательно, необходимо разработать новые технологические схемы насосно-эжекторных систем для успешной реализации водогазового воздействия на промыслах.
Целью работы: исследование фильтрационных характеристик вытеснения нефти водогазовыми смесями и разработка технологий водогазового воздействия на пласт с использованием многоступенчатых насосно-эжекторных систем.
Основные задачи исследований:
-
Создание нового стенда для фильтрационных экспериментов по вытеснению нефти различными рабочими агентами и водогазовыми смесями.
-
Исследование процесса вытеснения высоковязкой и средневязкой нефти из моделей пласта водой, газом и водогазовыми смесями без ПАВ, а также с добавлением ПАВ и щелочей.
-
Проведение фильтрационных экспериментов с параметрами моделей, характеризующими как пласт с начала разработки, так и в завершающей стадии разработки в режиме довытеснения остаточной нефти.
-
Изучение роли смачиваемости путем использования в экспериментах как предварительно экстрагированного, так и не экстрагированного кернового материала.
-
Разработка технологии водогазового воздействия на пласт ПК1-7 Русского месторождения с применением многоступенчатых насосно-эжекторных систем.
-
Разработка технологических схем насосно-эжекторных систем для утилизации попутного нефтяного газа путем совместной закачки с водой в пласт и стендовые экспериментальные исследования характеристик струйных аппаратов применительно к условиям Самодуровского месторождения.
Научная новизна работы
-
Экспериментально доказано, что водогазовое воздействие при газосодержании водогазовой смеси 25% существенно повышает коэффициент вытеснения нефти Русского месторождения с вязкостью 217 мПа*с по сравнению с заводнением более чем в два раза. Это позволяет расширить область эффективного применения водогазового воздействия как нетермического метода разработки месторождений высоковязких нефтей по параметру вязкости более чем в два раза по сравнению с предыдущими исследованиями.
-
По результатам модельных экспериментов на предварительно экстрагированном и не экстрагированном керновом материале было выявлено, что степень гидрофобизации внутрипоровой поверхности, которая зависит от адсорбции полярных компонентов нефти, значительно влияет на коэффициент вытеснения нефти при реализации водогазового воздействия.
-
Установлено, что водогазовое воздействие при оптимальном газосодержании эффективно как для гидрофильных, так и для гидрофобных сред. При этом значения коэффициента вытеснения высоковязкой нефти Русского месторождения при водогазовом воздействии для гидрофильного кернового материала примерно в 1,8 раза выше, чем для гидрофобного.
-
Разработана технология водогазового воздействия с применением моноблочных многоступенчатых насосно-эжекторных систем, позволяющая существенно усовершенствовать сами системы и процесс закачки водогазовых смесей в нагнетательные скважины.
-
Предложен способ работы многоступенчатой насосно-эжекторной системы с периодической эксплуатацией одной из ступеней сжатия и непрерывной эксплуатацией остальных ступеней, обеспечивающий успешную адаптацию системы к изменяющемуся в несколько раз расходу газа от текущего до максимального значения.
Практическая ценность
Результаты диссертационных исследований вошли в отчеты по договорам РГУ нефти и газа имени И.М. Губкина № ТНМ-0272/09 / 98-09 с ОАО «ТНК-ВР» «Фильтрационные исследования по вытеснению нефти водогазовыми смесями для условий Русского месторождения», № ТНМ-0156/09 с ОАО «ТНК-ВР» «Расчетно-экспериментальные исследования для подготовки оптимальной конструкции насосно-эжекторного комплекса применительно к условиям Русского месторождения», № 77-10 с НГДУ «Сорочинснефть» ОАО «Оренбургнефть» «Разработка технологических схем насосно-эжекторных систем для утилизации попутного нефтяного газа путем совместной закачки с водой в пласт, фильтрационные исследования и стендовые экспериментальные исследования характеристик струйных аппаратов применительно к условиям Самодуровского месторождения».
Разработанные технологии водогазового воздействия с применением многоступенчатых насосно-эжекторных систем на Русском и Самодуровском месторождениях приняты к внедрению и будут реализованы в 2012-13 годах.
Апробация работы
Основные положения и результаты исследований докладывались и обсуждались:
на восьмой Всероссийской конференции молодых ученых, специалистов и студентов «Новые технологии в газовой промышленности» (Москва, 2009);
на VIII Всероссийской научно-технической конференции «Актуальные проблемы развития нефтегазового комплекса России», посвящённой 80-летию РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина (Москва, 2010);
на 8-ой Международной практической конференции и выставке «Механизированная добыча 2011» (Москва, 2011);
на совещаниях в ОАО «ТНК-ВР» и НГДУ «Сорочинскнефть» ОАО «Оренбургнефть».
Публикации
По теме диссертации опубликовано 7 печатных работ, в том числе 3 статьи в изданиях, рекомендованных ВАК.
Объем и структура работы
