Введение к работе
Актуальность работы
В настоящее время, когда многие разрабатываемые нефтяные месторождения России выработаны, возрастает число месторождений с теми или иными сложностями, возникающими при извлечении запасов нефти. Более того, многие малопродуктивные нефтяные залежи обладают только трудноизвлекаемыми запасами нефти, в связи с чем вопросы повышения приемистости продуктивных пород приобретают особо важное значение.
Исследования кернового материала горных пород, извлеченного из скважины, позволяют получить обильную геофизическую информацию о строении слоев земной коры и протекающих в них процессах. Изучение водонасыщенности пластов с использованием кернового материала имеет большое значение в физике пласта для правильного представления физических явлений, происходящих при освоении залежи. Распределение воды в порах продуктивного пласта существенно влияет на фазовые проницаемости пород для нефти, воды и газа. Водонасыщенность связана также с такими важными характеристиками, как смачиваемость пород вытесняющими жидкостями, интенсивность капиллярных процессов в пласте и количество нефти в поровом пространстве пласта. Основные задачи, которые ставят разработчики месторождений к лабораторным измерениям водонасыщенности, – повышение точности измерений, обеспечение измерений при многофазном течении флюидов в неоднородных пластах, детализация пространственного распределения насыщенности в образцах кернового материала. Существующие способы измерения лишь отчасти удовлетворяют предъявляемым нормативным требованиям. Измерение водо- и нефтенасыщенности методом сопротивлений проводится для фиксированного участка исследования керна, без детализации пространственного распределения. Лабораторные исследования коллекторских свойств кернового материала горных пород проводятся при подсчете извлекаемых запасов нефти, при разработке новых технологий повышения приемистости нефтеносного пласта, при составлении проектов разработки нефтяных месторождений и т.д.
Цель работы – усовершенствование метода определения водонасыщенности кернового материала горных пород и разработка экологически безопасной технологии повышения приемистости нефтеносного пласта.
Для решения поставленной цели были сформулированы следующие основные задачи:
1. Классификация основных методов определения водонасыщенности кернового материала горных пород продуктивного пласта на основе анализа научно-технической и патентной литературы;
2. Разработка лабораторной установки по определению водонасыщенности кернового материала горных пород;
3. Разработка усовершенствованного метода определения водонасыщенности кернового материала горных пород;
4. Разработка устройства для экспресс-определения водонасыщенности кернового материала горных пород;
5. Теоретическое и экспериментальное исследование с использованием электрофизических методов зависимости характеристик водонасыщенности кернового материала от содержания в них связанной воды;
6. Исследование явления гистерезиса изменения объема связанной воды в керновом материале при изменении степени обводненности кернового материала;
7. Разработка экологически безопасной технологии повышения приемистости продуктивного пласта на основе длинноволновой импульсной закачки рабочей жидкости.
Методы решения поставленных задач
Основой для решения поставленных задач явились работы отечественных и зарубежных ученых и специалистов. Решение поставленных задач осуществлялось путем теоретических и экспериментальных исследований в лабораторных условиях с использованием кернового материала горных пород. В работе использованы экспериментальные и теоретические методы высокочастотной кондуктометрии, методы петрофизики и влагометрии, а также положения теории упругости. В работе использованы численные и статистические методы обработки результатов экспериментальных исследований.
Научная новизна результатов работы:
-
Усовершенствован метод определения водонасыщенности кернового материала на специально разработанной установке высокочастотной кондуктометрии, основанный на исследовании зависимости электропроводности от влажности материала;
-
Разработаны устройство и на его основе экспресс-метод для определения водонасыщенности кернового материала продуктивного пласта нефтяного месторождения;
-
Впервые теоретически и экспериментально с использованием электрофизических методов установлена зависимость характеристик водонасыщенности кернового материала от содержания в нем связанной воды;
-
Обнаружено явление гистерезиса изменения объема связанной воды в керновом материале горных пород при изменении водонасыщенности последнего;
-
Разработана экологически безопасная технология повышения приемистости продуктивного пласта путем длинноволнового импульсного воздействия на нефтяную залежь.
На защиту выносятся:
- усовершенствованный метод определения водонасыщенности кернового материала продуктивного пласта нефтяного месторождения и устройство для его осуществления;
- устройство для оперативного определения водонасыщенности кернового материала продуктивного пласта нефтяного месторождения, позволяющее проводить исследования не только в лабораторных, но и в полевых условиях для экспресс-определения и исключающее уменьшение потерь искомого пластового влагосодержания;
- результаты исследований зависимости характеристик водонасыщенности кернового материала от содержания в нем связанной воды с использованием электрофизических методов;
- результаты исследований явления гистерезиса изменения объема связанной воды в керновом материале горных пород в процессе изменения водонасыщенности кернового материала;
- экологически безопасная технология повышения приемистости продуктивного пласта путем длинноволнового импульсного воздействия на нефтяную залежь.
Практическая ценность результатов работы
Работа выполнена в ходе реализации государственного контракта
ГК № 14.740.11.0429 на выполнение научно-исследовательских работ в рамках Федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 годы по теме: «Исследование экологически безопасных технологий интенсификации вытеснения трудноизвлекаемых запасов нефти».
Разработанные автором методические рекомендации и технические средства измерения позволяют проводить измерения водонасыщенности и с достаточной точностью оценивать количество связанной воды в керновом материале. Разработана экологически безопасная технология повышения приемистости продуктивного пласта путем длинноволнового импульсного воздействия на нефтяную залежь.
Материалы исследования используются в качестве учебно-методических пособий в учебном процессе кафедры «Бурение, разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений» в Грозненском государственном нефтяном техническом университете имени акад. М.Д. Миллионщикова.
Оценка достоверности результатов исследования выявила, что полученные теоретические и экспериментальные зависимости водонасыщенности образцов горных пород методом высокочастотной кондуктометрии основаны на применении известных положений физики и механики сплошных сред, порометрии, петрофизики, электроизмерений, метрологии.
Достоверность результатов подтверждается сопоставлением данных теоретических, аналитических и лабораторных исследований и их сходимостью.
Апробация результатов работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на: II, III International Student Scientific and Practical Conferences «Oil and Gas Horizons» (Москва, 2010 г., 2011 г.); Всероссийских научно-методических конференциях (с международным участием) «Инновации и наукоемкие технологии в образовании и экономике» (Уфа, 2010 г., 2011 г., 2012 г.); научно-практической конференции
8-ого Международного молодежного нефтегазового форума (Алматы, 2011 г.); Всероссийских научно-практических конференциях «Энергоэффективность. Проблемы и решения» в рамках Российских энергетических форумов, Международных специализированных выставок «Энергетика Урала», Международных специализированных выставок «Энергосбережение» (Уфа, 2009 г., 2010 г., 2011 г.); Шестнадцатой Всероссийской научной конференции студентов-физиков и молодых ученых ВНКСФ-16 (Екатеринбург, Волгоград, 2010 г.); Студенческой научно-практической конференции по физике (Уфа, 2010 г.); Международных научно-практических конференциях «Проблемы и методы обеспечения надежности и безопасности систем транспорта нефти, нефтепродуктов и газа» в рамках Нефтегазовых форумов и Международных специализированных выставок «Газ. Нефть. Технологии» (Уфа, 2010 г., 2011 г., 2012 г.).
Публикации результатов и личный вклад автора
Основные результаты диссертационной работы опубликованы в 22 научных работах, в т.ч. в 3 ведущих рецензируемых журналах, рекомендованных ВАК Министерства образования и науки РФ, получены патент на полезную модель и положительное решение по заявке.
Структура и объём работы
Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, основных выводов и рекомендаций, библиографического списка использованной литературы, включающего 85 наименований. Работа изложена на 133 страницах, содержит 2 таблицы, 72 рисунка.
Автор выражает благодарность научному руководителю д.т.н. Ямалетдиновой К.Ш., академику АН РБ Гимаеву Р.Н., д.т.н. Сушко Б.К., д.ф.-м.н. Гоцу С.С. за полезные советы и помощь.
