Введение к работе
Актуальность темы.
Одной из важнейших особенностей развития нефтяной промышленности России и Татарстана является то, что в течение последних нескольких десятков лет основным методом воздействия на пласты большинства месторождений является метод заводнения. В результате к настоящему времени проблема рациональной разработки заводненных месторождений на поздней стадии стала одной из наиболее актуальных и значимых.
Большинство крупных месторождений Урало-Поволжья вступило в третью и четвертую стадии разработки. Резко возросла обводненность добываемой продукции. За последние десять лет обводненность в среднем по Татарстану увеличилась от 57 до 83 %, при этом водонефтяной фактор составил около 5 м3/т.
В заводненных пластах содержится немалая доля остаточных извлекаемых запасов нефти, которые обеспечивают значительную часть текущей добычи. За последние 40 лет коэффициент извлечения нефти (КИИ) по месторождениям России постоянно снижается: с 50 % в 60-х годах до 36 % в 2002 году, сокращаясь за каждое десятилетие на 3-4 %. Оценки показывают, что увеличение их конечного коэффициента извлечения только на 1 % сможет обеспечить прирост ежегодной добычи в России в объеме не менее 10-20 млн. т. С другой стороны, приросты добычи нефти за счет открытия и ввода в разработку новых запасов нефти уже сейчас (а тем более в будущем) связаны, как правило, с труднодоступными районами севера Западной и Восточной Сибири. При этом новые месторождения имеют сложное геологическое строение, низкие начальные дебиты, а некоторые объекты - ухудшенные качества нефти.
В этих условиях для обеспечения эффективного извлечения остаточных запасов нефти необходимо как дальнейшее усовершенствование системы разработки и режима заводнения, так и более дифференцированное регулирование отборов жидкости, интенсификация отборов из водонефтяных и высокообводненных частей залежи и др.
Опьп показывает, что на поздней стадии необходимо решать две основные задачи: обеспечение наиболее полной выработки охваченных заводнением активных запасов и ввод в эффективную разработку невырабатываемых, как правило, трудноизвлекаемых запасов. Для решения задачи наиболее полной выработки охваченных заводнением запасов основная роль отводится регулированию разработки.
В связи с этим проблема совершенствования разработки заводненных месторождений приобретает особую актуальность.
Цель работы
Повышение эффективности разработки заводненных нефтяных месторождений на поздней стадии.
Задачи исследований
-
Изучение состояния проблемы и применяемых технологий эффективной доразработки заводненных месторождений.
-
Анализ и совершенствование системы размещения скважин и способов извлечения остаточной нефти.
-
Обоснование новых гидродинамических технологий регулирования дебита скважин с целью снижения обводненности.
-
Разработка новых принципов периодической эксплуатации скважин, использующих гравитационную сегрегацию.
-
Разработка новых способов одновременной раздельной и поочередной откачки нефти и воды.
Методы решения поставленных задач
Поставленные задачи решались на основе обобщения отечественных и зарубежных литературных данных, анализа опыта разработки и эксплуатации заводненных месторождений Татарстана. В работе использовались программы численного математического моделирования процессов многофазного течения флюидов Desktop VIP, PDETool MatLab. При расчетах режимов работы скважин использованы программы MathCad, Excel и методы математической статистики.
Научная новизна
-
Показано, что при отклонении интервалов вскрытия от проектных точек до 50 м (при сетке скважин 400x400 м и более) происходит снижение коэффициента нефтеизвлечения (на 0,5 %). При этом попадание интервалов вскрытия в зоны с низкими коллекторскими свойствами приводит к повышению охвата пласта заводнением по сравнению с вариантом попадания интервалов вскрытия в зоны с высокими коллекторскими свойствами.
-
Определено, что в межскважинных зонах остаточная нефть сосредотачивается в верхней части пласта, причем центр скопления нефти
находится на расстоянии 60-80% расстояния от источника заводнения между нагнетательной и добывающей скважинами.
3. Дано теоретическое объяснение явлению изменения обводненности
скважин при изменении ее дебита. Показана роль неравномерного поля пластового
давления в промытых и нефтенасыщенных зонах, образующегося в процессе
эксплуатации залежи.
-
Получена зависимость обводненности продукции от дебита добывающей скважины и динамика накопленной добычи нефти для случаев обводнения как "высоконапорной" водой (из зоны пласта с повышенным пластовым давлением относительно давления из зоны притока нефти), так и "низконапорной" водой (из зоны пласта с пониженным пластовым давлением относительно давления из зоны притока нефти).
-
Найдены условия, при которых остановки обводненной скважины будут приводить к увеличению или сокращению отбора воды из пласта, определяющие режим эксплуатации (непрерывный или периодический) с точки зрения сокращения обводненности.
-
Получена зависимость между значениями обводненности продукции в НКТ и на забое скважины, притоком жидкости в скважину в начале и конце откачки и подачей насоса при нестационарном режиме откачки.
-
Получена зависимость между забойным давлением при непрерывной эксплуатации и пластовым давлением для скважин, которые можно перевести на периодический режим без потерь в добыче нефти по сравнению с ранее установленным режимом непрерывной эксплуатации.
Защищаемые положения
-
Способы размещения, выбора профиля и направления горизонтальных стволов скважин на заводненных месторождениях.
-
Критерии подбора скважин для регулирования отбора продукции и закачки вытесняющего агента.
-
Критерии подбора скважин для их перевода на периодическую эксплуатацию в режиме "коротких подвесок" с накоплением нефти в стволе скважины.
-
Методика выбора вида геолого-технических мероприятий на скважине путем совместного использования карт изобар, карт заводненных объемов и карт линий тока.
5. Методика расчета режимов нестационарной откачки из скважин, устраняющая условия формирования очень вязких эмульсий, с сохранением их среднесуточного дебита.
Практическая ценность
Автором исследованы и разработаны методики и способы разработки, позволяющие повысить коэффициент нефтеизвлечения, уменьшить затраты на .бурение, добычу, подготовку и перекачку продукции скважин за счет сокращения бурения добывающих скважин, совмещения в одной скважине функций нескольких скважин, выбора оптимального профиля и направления горизонтальных скважин, уменьшения количества воды в добываемой продукции, устранения условий образования очень вязких эмульсий и сокращения энергозатрат, и, в результате, позволяющие продлить эффективную разработку нефтяного месторождения на поздней стадии.
К ним относятся:
-
Способ доизвлечения остаточной нефти из прикровельных частей пласта в зонах между добывающими и нагнетательными скважинами путем забуривания горизонтального ствола;
-
Способ размещения горизонтальных скважин с синусоидальным профилем, многократно вскрывающих пласт в точках нескольких эксплуатационных рядов, адекватного сетке, создаваемой вертикальными скважинами;
-
Критерии подбора скважин для регулирования отбора продукции и закачки вытесняющего агента;
-
Способ эксплуатации скважин, выбранных по предлагаемому критерию, на периодическом режиме с накоплением нефти в стволе скважины;
-
Проведение геолого-технических мероприятий по добывающим скважинам согласно разработанной методики с последующим изменением режимов отборов;
-
Способ эксплуатации вертикальной скважины с боковым стволом с возвратом части попутно добываемой воды обратно в продуктивный пласт для поддержания пластового давления без подъема ее на поверхность;
-
Эксплуатация осложненных скважин на режиме нестационарной откачки в условиях, где другие способы борьбы с образованием эмульсий оказываются малоэффективными;
8. Методические приемы рационального проектирования режима откачки по дифференцированному тарифу оплаты за электроэнергию (по односуточному циклу).
Часть результатов, полученных автором данной работы, была использована при проектировании доразработки заводненного участка Абдрахмановской площади Ромашкинского месторождения. Техническая новизна предлагаемых способов разработки подтверждена 5 патентами РФ.
Апробация работы
Основные положения диссертационной работы докладывались автором на V межвузовской научно-методической конференции "Проблемы нефтедобычи Волго-Уральского региона" (г. Октябрьский, Республика Башкортостан, 2000 г.), на научно-практической конференции "Новые идеи поиска, разведки и разработки нефтяных месторождений" (г. Казань, 2000 г.), на молодежных научно-практических конференциях ОАО "Татнефть" "Техника, технология и экономика разработки и эксплуатации нефтяных месторождений Татарстана в начале XXI века" (г. Альметьевск, 2001 г. и 2002 г.), на конференциях молодых специалистов "Мы - геологи XXI века" (г. Казань, 2001 г. и 2002 г.), на научно-практической конференции ОАО АПК "Башнефть" "Повышение эффективности разработки нефтяных месторождений республики Башкортостан" (г. Ишимбай, 2002 г.).
Публикации
По теме диссертации опубликовано 16 работ, включая 11 статей, 5 патентов РФ на изобретения. В опубликованных работах автору принадлежит постановка задачи, сбор и обобщение материалов, вывод формул, проведение расчетов, создание гидродинамических моделей, анализ полученных результатов.
Структура и объем работы
Диссертационная работа содержит введение, четыре тематические главы, основные результаты и выводы, список литературы из ПО наименований. Объем работы составляет 153 страницы, в том числе 55 рисунков и 7 таблиц.
