Введение к работе
Актуальность темы
Основные запасы нефти сосредоточены в недрах нефтяных и нефтегазовых месторождений. В то же время значительными запасами нефти обладают нефтегазоконденсатные месторождения (НГКМ) - объекты разработки предприятиями газодобывающей отрасли промышленности.
При разработке газовых месторождений - в большинстве случаев в режиме истощения - из недр извлекают до 85 - 90 % начальных запасов, реже удается извлечь до 95 %. Только в случае плотных низкопроницаемых пород-коллекторов газоотдача может составить лишь порядка 20 - 25 %. В то же время на извлечение нефти влияют не только характеристика вмещающих пород, но в значительно большей степени свойства нефти как флюида. Если вязкость пластового газа определяется величинами в сотые доли сантипуаз (сП), то вязкость нефти, как правило, выше на два-три порядка. При разработке нефтяных месторождений в режиме истощения коэффициенты извлечения нефти (КИН) даже из неплотных коллекторов не превышают 15-20 %.
К наиболее сложным видам запасов следует отнести запасы вязких нефтей (с вязкостью >10 сП). Запасы вязких нефтей в России весьма значительны, по некоторым оценкам порядка 10 млрд. т. В данной работе объектом исследования являются нефти, вязкость которых в пластовых условиях находится в диапазоне 10-60 сП. КИН при разработке залежей подобных нефтей в режиме истощения не превышают 10-12 %, причем для подгазовых залежей таких нефтей типичны КИН порядка 1 - 2 %.
В большинстве случаев эксплуатацию месторождений с нефтями невязкими (вязкость менее 10 сП) осуществляют с нагнетанием в пласт иногда сжатого газа, чаще - воды (вязкость воды порядка 1 сП). Подобные способы дают возможность повысить КИН в среднем до 25-30 и до 38-41 % соответственно. В последний период времени для вытеснения нефти исследуется возможность использования двухфазных смесей в качестве вытесняющих нефть агентов. Результаты экспериментов свидетельствуют об эффективности таких смесей.
Вытеснение газом или водой вязких нефтей не дает существенного увеличения КИН по сравнению с режимом истощения, поскольку маловязкие агенты вскоре после начала воздействия на пласт прорываются к забоям нефтяных скважин и извлечение нефти практически прекращается. Как известно, для достаточно эффективного извлечения вязких нефтей необходимо использовать агенты, вязкость которых превышает вязкость нефти не менее чем в 1,5-2 раза. Наибольший эффект при вытеснении обеспечивается в тех случаях, когда величина соотношения вязкостей агента и нефти достигает трех (дальнейшее увеличение соотношения влияет незначительно).
В опытном масштабе для вытеснения нефтей, в том числе вязких, используются водные растворы полимеров, наиболее распространенным из
которых является полиакриламид (ПАА). Испытываются технологии, предусматривающие вытеснение нефти водогазовыми смесями, однако, во всех случаях процессы осуществляются до настоящего времени при разработке залежей нефти, вязкость которой ниже 10 сП.
Анализ показывает, что к числу причин, ограничивающих масштабы разработки запасов вязких нефтей и использования соответствующих технологий относятся, в частности, отсутствие методов подготовки полимерных растворов (раствора ПАА) со стабильной реологической характеристикой (вязкостью), отсутствие информации о возможностях использования двухфазных смесей в качестве агентов для вытеснения вязких нефтей, и отсутствие метода выбора состава двухфазных агентов. Чрезвычайно ограничены масштабы экспериментальных исследований эффективности вытеснения нефти нетрадиционными агентами, в том числе достаточно доступными.
В связи с изложенным, экспериментальное обоснование методов подготовки одно- и двухфазных агентов для вытеснения вязких нефтей является актуальной темой исследований.
Цель работы
Обосновать по результатам физических экспериментов методы подготовки одно- и двухфазных агентов для повышения эффективности вытеснения вязких нефтей.
Объект исследования
В качестве объектов исследования выбраны полимерные растворы (растворы ПАА) и двухфазные при пластовых условиях смеси (смеси воды с углеводородным газом), а также модели нефтей с вязкостью выше 10 сП.
Основные задачи исследований:
-
По результатам экспериментов обосновать метод приготовления полимерного раствора со стабильной во времени вязкостью как эффективного агента для вытеснения вязкой нефти.
-
Обосновать метод выбора состава двухфазной водогазовой смеси и подготовки ее к использованию как эффективного вытесняющего вязкую нефть агента.
-
С использованием результатов физического моделирования оценить эффективность исследованных флюидов при использовании в качестве агентов для вытеснения вязких нефтей.
Научная новизна
В работе на основе результатов экспериментальных исследований установлено определяющее влияние степени дисперсности полимера (ПАА) в растворителе (воде) на стабильность вязкости разбавленного раствора полимера во времени.
Разработан метод выбора состава двухфазной водогазовой смеси по результатам измерения гидродинамического сопротивления модели продуктивного пласта на примере фильтрующейся смеси воды и метана.
По результатам экспериментов выбран состав водометановой смеси и путем физического моделирования установлена ее эффективность как агента для вытеснения в том числе вязких нефтей.
Защищаемые положения:
-
Метод стабилизации вязкости водного раствора полиакриламида.
-
Метод выбора состава двухфазной водогазовой смеси в качестве агента для вытеснения вязкой нефти.
-
Экспериментальное обоснование эффективности вытеснения вязкой нефти водным раствором полиакриламида и двухфазной водометановой смесью.
Практическая значимость результатов работы
Предложенные метод стабилизации вязкости водного раствора полиакриламида как вытесняющего вязкую нефть агента, метод выбора состава двухфазных агентов, результаты оценки эффективности раствора полиакриламида и двухфазной водометановой смеси при вытеснении вязких нефтей, результаты оценки масштабов влияния пройденного фронтом агента расстояния на коэффициент вытеснения нефти - имеют практическое значение для организации предпроектных исследований и выбора способа разработки месторождений с запасами вязкой нефти, обеспечивающего значительное повышение нефтеотдачи по сравнению с разработкой в режиме истощения.
Результаты работы использованы при выполнении НИР «Рекомендации по освоению и разработке трудноизвлекаемых запасов нефти и конденсата месторождений ОАО «Газпром» (ООО «ВНИИГАЗ», 2008) и «Технологическая схема разработки Чаяндинского нефтегазоконденсатного месторождения» (этап 1, ООО «Газпром ВНИИГАЗ», 2009).
Апробация работы
Основные результаты исследований по теме диссертационной работы докладывались:
на Седьмой всероссийской конференции молодых ученых, специалистов и студентов по проблемам газовой промышленности России «Новые технологии в газовой промышленности», 25-28 сентября 2007 г., Москва, РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина;
на Научно-практическом семинаре молодых специалистов и ученых филиала ООО «ВНИИГАЗ» - «Севернипигаз», посвященного 60-летию ВНИИГАЗа, 20-23 мая 2008 г., Ухта, филиал ООО «ВНИИГАЗ» - «Севернипигаз»;
на Международной научно-практической конференции молодых специалистов и ученых «Применение новых технологий в газовой отрасли: опыт и преемственность», 30 сентября - 01 октября 2008 г., п. Развилка, Московская область, ООО «ВНИИГАЗ»;
- на Международной научно-технической конференции «Инновационные технологии освоения ресурсов углеводородного и неуглеводородного сырья в XXI веке», 30-31 октября 2008 г., Оренбург, ООО «Газпром добыча Оренбург».
Публикации
Результаты диссертационной работы опубликованы в отраслевых журналах, трудах ООО «Газпром ВНИИГАЗ», в материалах всероссийских и международных научно-технических конференций, семинаров.
Всего по теме диссертации автором опубликовано восемь работ, одна из которых - в журнале, входящем в «Перечень ведущих рецензируемых научных журналов и изданий, выпускаемых в РФ, в которых должны быть опубликованы основные научные результаты диссертации на соискание ученой степени кандидата наук» ВАК Минобрнауки РФ.
Структура и объем работы
Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, списка литературы из 60 наименований. Содержание диссертации изложено на 105 страницах машинописного текста, включая 41 рисунок и 5 таблиц.
Благодарности
Автор выражает глубокую благодарность д.т.н. В.А. Николаеву за руководство работой, д.т.н. В.М. Булейко, СВ. Бураковой, В.П. Ванькову, к.г.-м.н. А.В. Дахнову, А.В. Мизину, к.т.н. С.Г. Рассохину, к.г.-м.н. Рыжову А.Е., к.т.н. А.Ф. Соколову, д.г.-м.н. Н.Н. Соловьеву, к.т.н. А.В. Сутырину, к.т.н. В.М. Троицкому - за ценные советы и оказанную помощь при проведении исследований.
Похожие диссертации на Экспериментальное обоснование методов подготовки агентов для вытеснения вязкой нефти
