Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Пути повышения эффективности выработки остаточных запасов нефти из неоднородных по проницаемости пластов 10
1.1. Условия формирования остаточных запасов нефти в процессе разработки месторождений 10
1.2. Современные представления о возможностях повышения эффективности систем заводнения путем использования физико-химических потокоотклоняющих технологий 20
1.3. Современные представления отехнологиях нестационарного заводнения . 29
1.4. Тепловые изменения состояния нефтяного пласта в процессе разработки и их влияние на эффективность выработки запасов 39
1.4.1. Влияние на процессы нефтевытеснения техногенного изменения температуры продуктивных коллекторов и насыщающих их флюидов 40
1.4.2. Влияние техногенного снижения температуры нефтенасыщенных коллекторов на эффективность выработки запасов 46
1.4.3. Влияние температуры на изменение структуры порового пространства и фильтрацион но-ем костных свойств иефтенасыщенного коллектора 50
1.5. Совершенствование информационной основы для оптимизации выработки запасов нефти из неоднородных пластов 55
1.6. Выводы .59
ГЛАВА 2. Исследование процессов выработки запасов из неоднородных по проницаемости коллекторов 62
2.1. Геологическая характеристика Ростаишнского месторождения 62
2.2. Детализация геологического строения пласта Ді Ростаишнского месторождения 69
2.3. Анализ текущего термодинамического состояния и выработки запасов нефти из продуктивных пластов Ростаишнского месторождения 84
2.4. Восстановление энергетического потенциала залежи путем оптимизации заводнения и регулирования режимов работы скважин с целью продления фонтанного периода их эксплуатации 93
2.5. Определение оптимальных параметров технологии нестационарной работы добывающей скважины на основе моделирования процессов нефтензвлечепия из послойно-неоднородного пласта 105
2.6. Выводы 118
ГЛАВА 3. Определение оптимальных условий применения технологий селективной водоизоляции и технологий при разработке частично заводненных участков пластов 121
3.1. Профильная модель послойно-неоднородного по проницаемости пласта 122
3.2. Определение оптимальных условии применения водоизоляционных технологий
в добывающей скважине при разработке частично заводненного пласта 128
3.2.1. Зависимость технологических показателей разработкиот размеров изолируемой области и обводненности добываемой продукции .128
3.2.2. Обобщенные зависимости эффективности технологии селективной водоизоляции от условий ее применения 147
3.3. Оптимальные условия применения потокоогклоияющих технологий в нагнетательной скважине при разработке частично заводненного пласта 155
3.3.1. Зависимость технологических показателей разработки от размеров изолируемой области и обводненности добываемой продукции 155
3.3.2. Обобщенные зависимости эффективности потокоотклоняюшей технологии от условий ее применения 173
3.4. Выводы 177
ГЛАВА 4. Исследование процессов неизотермической фильтрации в послойно-неоднородных по проницаемости коллекторах 111
4.1. Геологическая характеристика продуктивных пластов ABj3, АВ2-3 Самотлорского месторождения 181
4.2. Детализация строения залежей нефти пластов АВ| , АВ2-3 Самотлорского месторождения 189
4.3. Анализ эффективности реализуемой системы разработки и теплового режима эксплуатации залежей нефти 194
4.4. Математическая модель неизотермической фильтрации двухфазной жидкости в поел ой но-неоднородном пласте 212
4.5. Неизотермическая двухфазная фильтрация в послойно-неоднородном по проницаемости пласте 218
4.6. Неизотермпческая двухфазная фильтрация в многопласговой неоднородной по проницаемости системе коллекторов, гидродинамически не связанных между собой 232
4.7. Потери подвижных запасов нефти в неоднородном по проницаемости пласте в результате охлаждения и выпадения парафинов 244
4.8. Выводы 245
ГЛАВА 5. Новые комбинированные технологии воздействия на послойно-неоднородные пласты в завершающей стадии разработки 249
5.1. Методика выбора скважин для реализации потокоотхлоняющих технологий и методов селективной изоляции заводненных пластов 249
5.2. Определение оптимальных объемов изоляции заводненного слоя и алгоритм применения технологий селективной водоизоляцни в добывающих и нагнетательных скважинах 262
5.3. Оценка нефтеотдачи частично заводненного н охлажденного послойно-неэднородного пласта при тепловом воздействии 271
5.4. Технология, предусматривающая одновременное применение методов ссасктивной водонзоляции частично заводненного пласта н теплового воздействия 276
5.5. Методика выбора объекта для применения комбинированной технологии геплоього воздействия 281
5.6. Выводы 291
Основные выводы и рекомендации 293
Список литературы 296
- Условия формирования остаточных запасов нефти в процессе разработки месторождений
- Детализация геологического строения пласта Ді Ростаишнского месторождения
- Зависимость технологических показателей разработкиот размеров изолируемой области и обводненности добываемой продукции
- Геологическая характеристика продуктивных пластов ABj3, АВ2-3 Самотлорского месторождения
Введение к работе
Актуальность проблемы
Современное состояние нефтедобывающей промышленности России характеризуется постоянным ухудшением качества ресурсной базы, увеличением доли трудноизвлекаемых запасов в структуре активов нефтяных компаний. Значительная часть пластов, находящихся в разработке, имеет высокую неоднородность фильтрационно-емкостных свойств (ФЕС), что в условиях активного заводнения приводит к опережающей выработке высокопродуктивных участков и интенсивному обводнению продукции добывающих скважин. Нередки случаи, когда при степени выработки извлекаемых запасов в 50…60 % средняя обводненность по объекту разработки превышает 90 %, что делает весьма проблематичным рентабельное извлечение оставшихся запасов нефти.
На месторождениях, находящихся в завершающей стадии разработки, к естественной гетерогенности порового пространства добавляется «техногенная» неоднородность, связанная с фрактальным характером потока флюидов при неравномерном заводнении прослоев с различными фильтрационными характеристиками. Это приводит к образованию многочисленных «застойных» и слабо вырабатываемых зон и существенному снижению эффективности реализуемых систем и технологий разработки. Значительная часть закачиваемой воды фильтруется по ранее «промытым» участкам к забоям добывающих скважин, не совершая полезной работы по вытеснению нефти из зон с повышенной нефтенасыщенностью. Стремясь сократить темпы падения добычи нефти, компании-недропользователи вынуждены увеличивать объемы отбираемой жидкости, что приводит к резкому росту затрат на электроэнергию, транспорт и переработку добываемой продукции.
Для сокращения удельных затрат на добычу нефти в завершающей стадии разработки необходимо системное регулирование объемов закачки воды и отбора жидкости. Оптимизировать процесс выработки запасов нефти возможно за счет разработки и внедрения технологий комбинированного управления фильтрационными потоками, подразумевающего комплексное применение потокоотклоняющих методов, селективной водоизоляции, нестационарного заводнения (НЗ), методов воздействия на призабойную зону добывающих и нагнетательных скважин. Необходим научно обоснованный комплексный подход к обоснованию критериев, условий и оптимальных параметров эффективного применения данных технологий. Закачка холодной воды в залежи с изначально высокой пластовой температурой усугубляет ситуацию с неравномерностью выработки запасов, поэтому необходимы инструменты (методология и алгоритмы, реализованные в виде расчетных схем принятия решений), позволяющие оценить возможные потери потенциально подвижных запасов в процессе заводнения и предложить адекватные способы интенсификации разработки таких запасов.
Цель работы – обеспечение эффективной разработки нефтяных месторождений с неоднородными по проницаемости коллекторами, характеризующихся высокой обводненностью добываемой продукции, за счет создания новых технологий разработки и методик обоснования оптимальных критериев, условий и параметров воздействия на нефтяные пласты в завершающей стадии разработки.
Для решения поставленной цели были сформулированы следующие основные задачи исследований:
-
Анализ причин формирования остаточных трудноизвлекаемых запасов нефти, обзор существующих технологий повышения эффективности извлечения остаточных запасов нефти;
-
Исследование процессов нестационарного воздействия на послойно-неоднородные коллекторы при различной вязкости пластовой нефти, разработка комплексной технологии извлечения нефти из неоднородных пластов с применением методов селективной водоизоляции и нестационарного заводнения;
-
Разработка методики определения оптимальных условий и параметров применения технологий селективной водоизоляции выработанных пластов;
-
Изучение процессов неизотермической фильтрации в неоднородных по проницаемости коллекторах; создание комбинированной технологии, сочетающей тепловое воздействие с изоляцией выработанных охлажденных пластов;
-
Определение стратегии повышения эффективности реализуемой системы заводнения на основе анализа текущего состояния разработки, исследования теплового режима залежей и изучения выработки запасов нефти в завершающей стадии разработки (на примере участка Самотлорского месторождения).
Методы исследований
Решение поставленных задач базируется на использовании современных методов анализа состояния разработки изучаемого объекта, анализа результатов геолого-промысловых исследований, применении современных технологий обработки статистической информации по истории разработки месторождения, математического моделирования фильтрации жидкости в неоднородных по проницаемости коллекторах с использованием эффективных вычислительных методов, а также обобщении результатов промышленных испытаний разработанных технологий.
Научная новизна результатов работы
-
Созданы научно-методические основы определения оптимальных критериев применения технологий селективной изоляции заводненных пластов в добывающих скважинах и потокоотклоняющих технологий в нагнетательных скважинах.
-
Теоретически обоснован механизм селективной водоизоляции в добывающих скважинах, приводящей к возникновению вертикальных перетоков воды в низкопроницаемый нефтенасыщенный слой, в результате чего часть подвижных запасов нефти остается в зоне с ухудшенными фильтрационными характеристиками, «отсеченной» от процесса активного вытеснения.
-
Показано, что применение потокоотклоняющих технологий в нагнетательных скважинах в условиях послойно-неоднородных пластов приводит к инициированию вертикальных перетоков нефти в высокопроницаемый заводненный слой, причем интенсивность этих перетоков прямо пропорциональна объему изолируемой области заводненного высокопроницаемого слоя коллектора.
-
Разработана методика определения оптимальных условий и параметров применения технологии нестационарного воздействия со стороны добывающей скважины. Показано, что при повышенной вязкости пластовой нефти эффективность этой технологии существенно зависит от величины обводненности продукции на момент воздействия.
-
Показано, что своевременное и адресное выполнение серии последовательных обработок призабойных зон добывающих скважин с целью селективной изоляции обводненных пропластков (даже при низкой текущей обводненности) способствует продлению сроков фонтанной эксплуатации за счет сдерживания темпов обводнения скважин.
-
Разработана новая технология теплового воздействия в сочетании с селективной водоизоляцией послойно-неоднородных частично заводненных коллекторов.
Основные защищаемые положения:
-
Методология определения оптимальных критериев применения технологий селективной изоляции заводненных пластов в добывающих скважинах и потокоотклоняющих технологий в нагнетательных скважинах;
-
Методика определения оптимальных условий и параметров применения технологии нестационарного воздействия со стороны добывающей скважины;
-
Принципы оптимального применения технологии циклической эксплуатации добывающей скважины с целью максимального извлечения остаточных запасов нефти;
-
Технология теплового воздействия в сочетании с селективной водоизоляцией послойно-неоднородных частично заводненных коллекторов;
-
Стратегия повышения эффективности реализуемой системы заводнения на основе анализа текущего состояния разработки, исследования теплового режима залежей и изучения выработки запасов нефти в завершающей стадии разработки (на примере участка Самотлорского месторождения).
Практическая ценность и реализация работы
-
Результаты диссертационной работы использованы при планировании и внедрении комплекса геолого-технических мероприятий (ГТМ) на месторождениях Нижневартовского региона и Оренбургской области.
-
Внедрение комплекса мероприятий, включающего работы по выравниванию профиля приемистости и притока, изоляции обводнившихся пропластков в добывающих скважинах, интенсификации притока в малодебитных скважинах, регулированию объемов закачки и отборов по участкам, перераспределению объемов закачки по площади месторождения, позволило получить 1.115 тыс. т дополнительно добытой нефти с экономическим эффектом в
2.1 млн руб.
Апробация работы
Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались на научно-практических конференциях «Пути реализации нефтегазового потенциала ХМАО» (г. Ханты-Мансийск, 1999, 2003 гг.), Всероссийском совещании по разработке нефтяных месторождений «Контроль и регулирование разработки, методы повышения нефтеотдачи – основа рациональной разработки нефтяных месторождений» (г. Альметьевск, 2000 г.), Международном технологическом симпозиуме «Интенсификация добычи нефти и газа» (г. Москва, 2003 г.), 12-ом Европейском симпозиуме «Повышение нефтеотдачи пластов» (г. Казань, 2003 г.), Российской нефтегазовой технической конференции и выставке общества инженеров-нефтяников SPE (г. Москва, 2006, 2008, 2010 гг.), семинаре общества инженеров-нефтяников SPE «Проблемы управления водным режимом – распределение нефти и воды в пласте-коллекторе» (г. Москва, 2006 г.), VIII Конгрессе нефтегазопромышленников России (г. Уфа, 2009), семинарах НПО «Нефтегазтехнология» (г. Уфа, 2006-2010 гг.).
Публикации
Основные результаты диссертационной работы опубликованы в 52 научных трудах, в том числе в 1 монографии и 23 ведущих рецензируемых научных журналах, рекомендованных ВАК Министерства образования и науки РФ, получены 9 патентов РФ.
Личный вклад автора
В рассматриваемых исследованиях, выполненных в соавторстве с коллегами, автору принадлежат постановка задач, их решение, обобщение полученных результатов, рекомендации по промысловому внедрению, анализ результатов опытно-промышленных испытаний.
Структура и объем работы
Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, основных выводов и рекомендаций, списка использованной литературы, включающего 223 наименования. Работа изложена на 314 страницах машинописного текста, содержит 171 рисунок и 19 таблиц.
Автор выражает искреннюю благодарность научному консультанту проф. Н.И. Хисамутдинову, проф. И.В. Владимирову, к.ф.-м.н. Т.Г. Казаковой, проф. М.М. Хасанову, к.т.н. А.Р. Латыпову, плодотворное сотрудничество с которыми способствовало становлению и развитию идей, положенных в основу работы. Автор благодарит специалистов НПО «Нефтегазтехнология», руководство ОАО «ТНК-ВР Менеджмент» и сотрудников ее дочерних нефтегазодобывающих предприятий, соавторов совместных публикаций, коллег по работе за помощь и поддержку при проведении исследований и внедрении полученных рекомендаций.
Условия формирования остаточных запасов нефти в процессе разработки месторождений
Созданы научно-методические основы определения оптимальных критериев применения технологий селективной изоляции заводненных пластов в добывающих скважинах и потокоотклоняющих технологий в нагнетательных скважинах.
Теоретически обоснован механизм селективной водоизоляции в добывающих скважинах, прігаодящей к возникновению вертикальных перетоков воды в низкопроницаемый нефтенасьпценнътй слой, в результате чего часть подвижных запасов нефти остается в зоне с ухудшенными фильтрационными характеристиками, «отсеченной» от процесса активного вытеснения.
Показано, что применение потокоотклоняющих технологий в нагнетательных скважинах в условиях послойно-неоднородных пластов приводит к инициированию вертикальных перетоков нефти в высокопроницаемый заводненный слой, причем: интенсивность этих перетоков прямо пропорциональна объему изолируемой области заводненного высокопроницаемого слоя коллектора.
Разработана методика определения оптимальных условий и параметров применения технологии псстационарпого воздействия со сторэны добывающей скважины. Покаіцни, чю при повышенной BMJKOCIM шшеїиний нефти уффективнооть этой технологии существенно зависит от величины обводненности продукции на момент воздействия. 5. Показано, что своевременное и адресное выполнение серии последовательных обработок иризабойных зон добывающих скважин с целью селективной изоляции обводненных пропластков (даже при низкой текущей обводненности) способствует. продіению сроков фонтанной эксплуатации за счет сдерживания темпов обводнения скважин. 6. Разработана новая технология теплового воздействия в сочетании с селективной водонзоляцией послойно-неоднородных частично заводненных коллекторов. Основные защищаемые положения: 1. Методология определения оптимальных критериев применения технологий селективной изоляции заводненных пластов в добывающих скважинах к потохоотклоыяющих технологий в нагнетательных скважинах; 2. Методика определения оптимальных условий н параметров применения технологии нестационарного воздействия со стороны добывающей скважины; 3. Принципы оптимального применения технологии циклической эксплуатации добывающей скважины с целью максимального извлечения остаточных запасов нефти; 4. Технология теплового воздействия в сочетании с селективной водоизоляцией послойно-неоднородных частично заводненных коллекторов; 5. Стратегия повышения эффективности реализуемой системы заводнения на основе анализа текущего состояния разработки, исследования теплового режима залежей и изучения выработки запасов нефти в завершающей стадии разработка (на примере участка Самотлорского месторождения). Практическая ценность и реализация работы 1. Результаты диссертационной работьт использованы при планировании и внедрении комплекса геолого-технических мероприятий (ГТМ) на месторождениях Нижневарговского региона и Оренбургской области. 2. Внедрение комплекса мероприятий, включающего работы по выравниванию профиля приемистости и притока, изоляции обводиивптихся пропластков в добывающих скважинах, интенсификации притока в малодебитных скважинах, регулированию объемов закачки и отборов по участкам, перераспределению объемов закачки но площади месторождения, позволило получить 1.115 тыс. т дополіпггельно добытой нефти С экономическим эффектом в 2.1 мли руб. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались на научно-практических конференциях «Пути реализации нефтегазового потенциала ХМАО» (г. Ханты-Мансийск, 1999, 2003 гг.). Всероссийской совещании по разработке . нефтяных месторождений «Контроль и регулирование разработки, методы повышения нефтеотдачи - основа рациональной разработки нефтяных месторождений» (г. Альметьевск» 2000 г.). Международном технологическом симпозиуме «Интенсификация добычи нефти и газа» (г. Москва, 2003 г.), 12-ом Европейском симпозиуме «Повышение нефтеотдачи пластов» (г. Казань, 2003 г.), Российской нефтегазовой технической конференции и выставке общества инженеров-нефтяников SPE (г. Москва, 2006, 2008, 2010 гг,)„ семинаре общества инженеров-нефтяников SPE «Проблемы управления водным режимом - распределение нефти и вольт в пласте-коллекторе» (г. Москва, 2006 г.), VII] Конгрессе нефтегазопромыш ленников России (г. Уфа, 2009), семинарах НПО «Нефтегазтехнология» (г. Уфа. 2006-2010 гг.). Основные результаты диссертационной работы опубликованы в 52 научных грудах, в том числе в I монографии и 23 ведущих рецензируемых научных журналах, рекомендованных ВАК Министерства образования и науки РФ, получеша 9 патентов РФ. В рассматриваемых исследованиях, выполненных в соавторстве с коллсіами, auiopj принадлежат постановка задач, их решение, обобщение полученных результатов. рекомендации по промысловому внедрению, анализ результатов опытно-промышленных испытаний. Диссергационная работа состоит из введения, пяти глав, основных выводов и рекомендаций, списка использованной литературы, включающего 223 наименования. Работа изложена на 314 страницах машинописного текста, содержит 171 рисунок и \9 таблиц. Автор выражает искреннюю благодарность научному консультанту проф. Н.И. Хисамутдинову, проф. И.В. Владимирову, к.ф.-м.н. Т.Г. Казаковой, проф. ММ. Хасанову, к.т.н. А.Р. Латылову, плодотворное сотрудничество с которыми способствовало становлению и развитию идей, положенных в основу работы. Автор благодарит специалистов НПО «Нефтегазтехнология», руководство ОАО «ТНК-ВР Менеджмент» и сотрудников ее дочерних нефтегазодобывающих предприятий, соавторов совместных публикации, коллег по работе за помощь и поддержку при проведении исследований и внедрении полученных рекомендаций.
Детализация геологического строения пласта Ді Ростаишнского месторождения
Различают остаточную нефть двух типов. Первый тип представляет собой не вовлеченную в процесс фильтрации нефть, сосредоточенную в застойных и недренируемых зонах, а также пропластках, не охваченных воздействием вытесняющих агентов. Причинами возникновения так называемых «целиков» нефти являются в первую очередь пронидаемостная неоднородность пласта и низкий охват пласта заводнением и сеткой пробуренных скважин. Многочисленными исследованиями показано, что при различии прошшасмостей двух пропластков, разделенных, например, глинистой перемычкой, в 3 и более раза, вода практически не поступает в низкопронниаемый пропласток, в результате чего нефть остается не вовлеченной в разработку [34, 143, 217 н др.]. Очевидно, что остаточная нефть этого типа по своим свойствам существенно не отличается от активно вытесняемой, поскольку она практически не взаимодействует с закачиваемыми флюидами [210] (при условии неизменности ее термодинамического состояния).
Другой тип остаточной нефти, существенно отличающейся по свойствам от добываемой, представляет собой нефть, оставшаяся в промытых зонам или контактирующая с ними. Согласно характеру изменения фазовых проницаемостей, при высоких значениях водоиасыщенности (большой степени выработки коллектора) нефть становится практически неподвижной. Для этого типа нефти большую роль играют физико-химические взаимодействия в системе «порода - пефгь - закачиваемые флюиды», в частности, характер смачиваемости поверхности породы. Формирование остаточной нефти в промытых зоиах определяется также свойствами самой нефти. Компонентный Состав, дисперсное строение, содержание тяжелых фракций, наличие полярных асфальте но-смолистых веществ являются факторами, влияющими на структурно-мехаїшческне свойства капель и пленок нефти и на межфазное натяжение. В частности, содержание и структура асфальтенов и смол имеют принципиальное значение для процесса вытеснения, поскольку именно в этих компонентах сосредоточена большая часть полярных и поверхностно-активных веществ, оказывающих стабилизирующее воздействие на коллоидные системы и усиливающих адсорбцию нефти на поверхности породы [84]. «водный» период разработки (характеризующийся появлением воды з добываемой продукции) содержание смол в вытесненной нефти по сравиеїшю с безводным периодом значительно снижается, в то время как содержание парафиновой и нафтеновой фракций возрастает [4, 188, 210]. Эти данные свидетельствуют о преимущественной адсорбции на поверхности пористой среды смолистых компонентов нефти, приводящей к образованию на стенках поровых каналов высоковязкой нефтяной пленки, не «отмываемой» при обычном заводнении. С увеличением содержания полярных компонентов часто наблюдается гидрофобизация поверхности породы в гидрофильных коллекторах, выражающаяся в переходе капиллярно-защемленной нефти в пленочную и смене режима вытеснения.
Э. Изменение фпльтраииошю-емкостных свойств пласта в процессе разработки. Здесь можно выделить несколько направлений. а) Изменение структуры норового пространства в результате создания значительных перепадов давления. Исследованию данных процессов в последнее время уделяется повышенное внимание. В ряде работ [101, 102] показывается, что периодическая, со значительной амплитудой, знакопеременная нагрузка на скелет породы может в различных гсолого-физических условиях приводить как к разрушению скелета и увеличению проницаемости коллектора, так її к смыканию пор и значительному снижению фильтрационно-емкостньгх характеристик пласта. Причем при повышенной упру гоем кости порового скелета процесс изменения коллекторе их свойств не ограничивается призабойной зоной пласта, но проникает в глубь межскважишюго пространства пласта, что связано с нелинейными свойствами пластовой системы [54]. б) Выпадение в пласте посторонних примесей из воды. В процессе заводнения, при закачке в пласт пресной воды, часть растворенных в пластовой воде солей выпадает в осадок и, отлагаясь в порах, уменьшает их проходное сечение [195, 209]. При контакте закачиваемой воды с нефтью в коллекторе образуются водонефгяиые эмульсии, которые блокируют фильтрационные каналы. Диспергированные глинистые частицы, которые мигрируют через поры, увеличивают стабильность эмульсии и еще более затрудняют ее удаление из поровых каналов. Проведенные в работе [193] исследования показали, что при фильтрации в лабораторных условиях через пористую среду с проницаемостью по воздуху 0.134 мкм2, по жидкости 0.094 мкм2 оторочек водонефтяной эмульсии суммарным объемом 0.1 объема порового пространства, обводненностью 50 % и с содержанием в ней железной окалины 0.5 %, суммарное снижение проницаемости составило 4.7 раза (рис. 1.4). Учитывая проницаемостную неоднородность реальных объектов разработки, наличие D нагнетаемой воде твердых взвешенных частиц и микрофлоры, становится понятным истинный масштаб негативного влияния данного фактора на выработку запасов нефти, сосредоточенных в низкопроницаемых интервалах. понижение температуры пласта вследствие закачки холодной воды до 30-40 С приводит не только к изменению реологических свойств нефти, но и к выпадению из нефти тяжелых углеводородов, состоящих из парафина, церезина и других углеводородных соединений. Зтот процесс может существенно ухудшить проницаемость пласта [210]. г) Набухание и размокание глин в продуктивном пласте. Это сложное явление, возникающее в случае, когда нарушается равновесие между глинистой фацией и пластовой водой в результате проникновения в пласт пресной воды или воды другой минерализации. Набухание глины выражается в увеличении се объема вследствие удержания воды за счет абсорбции в кристаллической решетке (проникновение виутрь частицы) и адсорбции на поверхности глинистых частиц (проникновение между частицами) [104]. В среднем породы-коллекторы многих нефтяных месторождений содержат от 1 до 20 % глинистых минералов. В плотных сцементированных породах глины обычно являются цементирующим веществом и часто покрывают стенки пор. В других породах они рассеяны или встречаются в виде скоплений частиц линзовидной формы, иногда представлены топкими пластами, переслаивающими продуктивные отложения. Одновременно с набуханием при контакте с пресной водой (или водой, минерализация которой отличается от пластовой) происходит и диспергирование глинистых минералов на одно- или многокристаллические частицы. Дисперсные частицы перемешаются вместе с жидкостью до тех пор, пока не встретятся поры с меньшими размерами, где частицы осаждаются, блокируя поровые каналы в продуктивном пласте и создавая так называемый «клапанный» эффект.
Зависимость технологических показателей разработкиот размеров изолируемой области и обводненности добываемой продукции
Как уже отмечалось в предыдущих главах, разработка частично заводненных пластов характеризуется высокой обводненностью добываемой продукции, что снижает рентабельность нефтедобычи даже при наличии значительных объемов остаточной нефти. Исследования физики данного явления показывают, что оно основано на изменении фильтрационного сопротивления каналов движения воды по мере заводнения коллектора. После прорыва воды к забою скважины происходит перераспределение потоков, и как следствие этого, отрезание части запасов нефти от процессов нефтевытеснення и снижение охвата пластов воздействием. Данные аспекгы разработки были детально рассмотрены выше.
Для повышения эффективности нефтеизвлеченкя необходимо ограничить потоки воды по каналам с малым фильтрационным сопротивлением к забою скважины. Для этого разработаны технологии повышения нефтеотдачи пластэв, основанные на повышении фильтрационного сопротивления промытых зон коллектора.
Как отмечается в работах [63, 64], в зависимости от свойств применяемых реагентов методы повышения нефтеотдачи подразделяются на две большие группы. Первая нацелена на увеличение нефтеотмывающих свойств закачиваемого аіента (увеличение коэффициента вытеснения), вторая - на применение водонзолирующих реагентов, способствующих увеличению охвата заводнением. Опыт применения технологий как первой, так и второй групп в разработке частично заводненных залежей показывает, что проблема полного охвата нефтенасыщеиного коллектора воздействием не решена [69, 124]. Поэтому задача ограничения движения вод в промытых зонах и их притока к забоям скважин является одной из наиболее актуальных проблем повышения нефтеотдачи.
Применяемые в настоящее время методы селективной водонзоляции промытых участков коллектора позволяют отключить обводненный пласт из разработки или снизить его проницаемость для движения воды. Первая группа технологий - отключение обводненного пласта - применяется в основном для обьектов, состоящих из смежных пластов, разделенных друг от друга непроницаемыми пропластками. В частично заводненном неоднородном пласте отсутствие непроницаемых разделов исключает возможность отключешїя из разработки обводненной ЧАСТИ коллектора. В этом случае ограничение потоков воды в промытых зонах можно осуществить в результате увеличения фильтрационного сопротивления обводненных зон. При этом применяются фильтрующиеся в иористую среду водоизолнрующис реагенты, обладающие избирательными физико-химическими свойствами относительно нефти и воды.
Целью исследований, результаты которых представлены в данной главе, является поиск онтимальных условий применения технологий селективной водоизолящш промытых областей коллектора.
Для достижения поставленной цели решаются следующие задачи [28, 72]. 1. При применении водой зо ляционной технологии в добывающей скважине: а) построение математической профильной модели послойно-неоднородного по проницаемости пластай расчет базового варианта; б) расчет применения водошоляционной технологии (с целью снижения проницаемости заводненного пласта) и получение зависимости КИН от размеров изолируемой области и обводненности добываемой продукции скважины, при которой проводится водонзоляция; в) зависимость эффективности технологии водоизоляшш от соотношения прошщаемостей пластов. 2. При применении ведоизоляционной технологии в нагнетательной скважине (потокоотклоняющие технологии): исследование зависимости КИН от объемов изолируемых обводненных областей, от обводненности окружающих добывающих скважин,.при которой проводится водоизоляционная (потокоотклоняющая) технология, соотношения прошщаемостей слоев пласта. Процессы вытеснения нефти водой будем изучать на-математической двумерной (профильной) модели фильтрации флюидов в пласте, коллектор которого состоит из слоев с различной начальной проницаемостью. Рассмотрим процесс водонапорного вытеснения при давлениях в пласте выше давления насыщения нефти газом, т.е. в условиях применимости модели «black oil». Уравнения, описывающие фильтрацию двухфазной жидкости в предположении малости капиллярного давления в незначительности гравитационных сил, приведены в разделе 2.5. Зависимости для с„. = 0.1, с0 = 0.3, a = lt b = \ приведены на рисунке 3.1. В даипом случае параметры с„, с„ указывают на предельные значения пасглщснностеЙ воды и нефти, при которых движение соответствующих фаз прекращается. В зависимости от строения реальных частично заводненных пластов (или пластов с ВИЗ) можно рассмотреть ряд гидродинамических задач о притоке флюидов к забою добывающей скважины [26]. Рассмотрим процессы вытеснения нефти водой на линейной профильной модели послойно-неоднородного по проницаемости пласта. Для простоты будем считать, что пласт однороден по своей мощности, пористости и начальной нефтенасьпценности и состоит из двух слоев с различной проницаемостью (рис. 3.2). Предположим, что движение пластовых флюидов поддерживается созданием постоянного перепада давления на входе и выходе из пласта, а кровля и подошва пласта являются непроницаемыми. На вход в пласт подается вода. Приведем основные абсолютные и относительные параметры модели. Предполагается, что длина пласта LX=4Q0 м, толщина Lz \0 м, абсолютная проницаемость нкзкопроницаемого слоя составляет /С/=0Л мкм2, а высокопроницаемого изменяется от 0.15 до 1 мкм , в зависимости от задачи.
Геологическая характеристика продуктивных пластов ABj3, АВ2-3 Самотлорского месторождения
Как показали расчеты, вариант оптимального применения технологии СВИ на существенно неоднородных коллекторах характеризуется максимальным значением КИН, минимальным значением остаточных подвижных запасов нефти, оставшихся неизвлеченными при достижении предельной обводненности добываемой продукции, пониженным (по сравнению с базовым вариантом) объемом попутно добываемой зоды. При этом для данного варианта характерны более низкие темпы отбора запасов.
Применение СВИ на условно однородных коллекторах эффективно в узком интервале значений параметров технологии - применение технологии в призабойной зоне пласта при любых значениях «стартовой» обводненности или применение СВИ при максимальной «стартовой» обводненности и при любых значениях радиуса изолируемого слоя. При этом абсошетный прирост базового значения КИП незначителен (для условий рассмотренной модели не превышает 0.01 д.ед.). Тем не менее, применение технологий СВИ в призабойной зоне условно однородного пласта имеет технико-экономическую эффективность (максимум целевой функции) за счет незначительного увеличения КИН, снижения конечного значения ВЖФ при практически неизменных темпах выработки заносов.
Применение потокоотклоняющих технологий в нагнетательных скважинах приводит к инициированию вертикальных перетоков нефти в высокопроницаемый заводненный слой. 6. Применение ПОТ всегда дает прирост КИН относительно базового значения. Однако величина данного прироста существенно зависит от условий применения технологии. Значительное увеличение КИН наблюдается в случаях, когда воздействию ПОТ подвергается значительная часть заводненного высокопрошщаемого слоя, при этом КИН тем выше, чем выше выработка изолируемого слоя. 7. Сопоставление потокоотклоняющих технологий и технологий селективной волоизоляцнн показывает, что при равных условиях (объемы изолируемого пысокопроннцаемого коллектора, «стартовая» обводненность добываемой продукции) применение ПОТ на существенно неоднородных по проницаемости коллекторах обладает большей технологической эффективностью (прирост КИН). Как было показано в разделе 1.4, исследование динамики температурных полей месторождений нефти в продессе техногенного воздействия имеет важное научное и практическое значение. Создание новых технологий и методов воздействия на нефтенасьтщенные пласты, позволяющих восстановить или изменить начальную температуру пласта с целью повышения нефтеотдачи, остается приоритетной задачей современной нефтяной промышленности.
В данной главе приведены результаты исследований, направлен пых на изучение процессов нензотермпческой фильтрации в послойно-неоднородных по проницаемости коллекторах и оценку потерь подвижных запасов нефти в результате охлаждения пластов закачиваемой холодной водой. Исследоваиия проводились применительно к объектам разработки уникального по запасам Самотлорского месторождения, которое на протяжении более 40 лет разрабатывается в режиме активного заводнения.
Самотлорское нефтегазовое месторождение расположено в Нижневартовском районе Ханты-Мансийского автономного округа в 15-НэО км севернее и северо-восточнее г. Нижневартовска. Месторождение открыто в 1965 г., введено в промышленную разработку в 1969 г. В настоящее время, несмотря на огромный объем бурения и хорошие результаты разведочных работ, степень изученности месторождения по площади и разрезу неодинакова- В центральной части месторождения, где плотность сетки пробуренных разведочных и эксплуатационных скважин очень высока, продуктивные объекты изучены и охарактеризованы весьма детально. В периферийных частях до настоящего времени не уточнены контуры и геологическое строение залежей [199].
В результате бурения большого числа скважин стало очевидным, что месторождение имеет сложное тектоническое строение, обусловленное наличием относительно небольших локальных структур и связанных с ними залежей. Установлено наличие литолотческих и структурно-литологичееких ловушек углеводородов.
Основными объектами разработки являются АВ 2, ABj3, АВ2-3» АВ4.5» BBg, БВю, ЮВ. Объектами исследоваиия в данной главе являются продуктивные пласты ABi "2, АВ3, АВг-з в районе блока ЦІЗ-04. Корреляционный разрез по скважинам рассматриваемого участка приведен на рисунке 4.1 [93, 147].
Породы, слагающие нефтеносные пласты группы АВ, относятся к меловому возрасту. Пласты AB4-S АВг-з приурочены к отложениям верхней подсвиты вартовской свиты. Продуктивные породы характеризуются большой пссчанистостью, имеют значительные эффективные толщины (свыше 50 м) и улучшенные коллекторские свойства песчаников и крупнозернистых алевролитов. В пределах северо-восточного участка месторождения в пласте АВг-з выделяется от 1 до 3-4 пропластков. Подошва пласта АВ -з отбивается по кровле непроницаемых терригенньтх коллекторов пласта АВ4-5 вартовской свиты толщиной до от 2 до 16 м, которые выдержаны по всей площади участка.
Пласты АВД ABi 2 относятся к отложениям алымской свиты, подошвенная часть нижней подсвиты которой представлена менее глинистыми разностями (пласт ABiJ), а в кровельной части более глинистыми и тонкозернистыми разностями пород сложной текстуры (пласт ABi ). По данным ГИС и корреляции разреза, в подошве пласта ABf выделяется мощная глтшетая пачка толщиной до нескольких метров. В пределах пласта АЗі1 2 выделяются до 8 прослоев песчаных тел. Толщина глинистого раздела в подогаве пласга ABi 2 варьирует от 3 до 10 м.
Структурная поверхность нижнего из изучаемых объектов пласта АВ2-3 в районе блока g!3_04 Самотлорского месторождения приведена па рисунке 4.2.
Основные особенности строения продуктивных пластов группы АН Самотлорского месторождения.
Продуктивные пласты группы АВ характеризуются весьма сложной фациальной обстановкой их формирования, происходившей преимущественно в прибрежно-морских условиях, в зонах полузамкнутых морских заливов и лагун, дельтовых выносах палеорек. Это отразилось как на характере распределения отложеігий различных типов, так и на их строении и обусловило существенную неоднородность коллекгорских свойств пород-коллекторов продуктивных пластов.
В разрезе горизонта ABi1"" выделены два существенно различных типа строения, обладающих разными гсолого-промысловыми характеристиками: глинистые коллектора типа «рябчик» и сиабоглинистые и слаборасчленеиные песчаные тела, идентифицируемые с барьерными палеобарами. Доля «рябчиковых» песчаников в нефтснасыщенном оЗъёме пласта составляет порядка 80-85 %. По геофизическим данным, в их разрезе вьшеляегся от 1 до 4 заглшіизпроваиньгх интервалов, которые имеют линзовидную форму залегания и не прослеживаются даже в соседних скважинах. Процессы фильтрации в глинистых «рябчиковых» песчаниках имеют очень сложный и до конца не изученный характер.
