Содержание к диссертации
нефти, в которых сосредоточено 77% текущих разведанных запасов. Резерв отрасли составляет 196 подготовленных к разработке и 659 разведываемых месторождений. В многолетней консервации по экономическим или иным причинам находятся 253 месторождения.
В основных нефтедобывающих регионах (Западная Сибирь, Урало-Поволжье, Северный Кавказ) в разработку вовлечено свыше 80% запасов, в то время как запасы Красноярского края, Иркутской области, Республики Саха имеют «очаговое» и, в целом, низкое освоение.
Состояние использования промышленностью разведанных запасов нефти определяется структурой запасов и экономикой разработки. По своим физико-химическим параметрам на месторождениях России преобладают высококачественные нефти: легкие (плотностью менее 0,87 г/см3) и маловязкие (вязкость менее 30 мПа*с), с содержанием серы до 0,5% (28% запасов) и 0,5-2% (62% запасов). Благоприятным для промышленности является и преобладающий диапазон глубин залегания нефти - от 1 до 3 км.
Россия находится в числе лидеров не только по величине нефтяных ресурсов, но и по величине извлекаемых запасов разведанных месторождений, которые распределены весьма неравномерно. Более 90% запасов приходятся на три НГБ: Западно-Сибирский (69%), Волго-Уральский (17%), Тимано-Печорский (8%).
В многочисленных публикациях представлены сведения об извлекаемых запасах в отдельных нефтяных компаниях и в стране. Следует отметить, что в зарубежных публикациях чаще всего доля российских доказанных запасов оценивается в размере 5,75-6,1% от мировых. Эти оценки относятся к периоду 2000-2003 гг. И поэтому если принять во внимание, что мировые доказанные извлекаемые запасы нефти в 2003 г. оцениваются в размере 157 млрд. т [4, 6], то величина российских доказанных запасов находится в пределах 8,9-9,6 млрд. т. Что касается размеров извлекаемых запасов категории А+В+С1 по российской классификации, то их приближенная средняя оценка составляет 16,5 млрд. т. Такое различие В.П. Орлов [5] связывает с отличиями в методиках оценки обеспеченности нефтедобычи запасами различной категории (разведанными, разведанными и предварительно оцененными, общим сырьевым потенциалом).
Так, в США для оценки обеспеченности добычи запасами чаще всего используются «доказанные» запасы с ошибками в определении в пределах 10-20%, что соответствует требованиям к запасам категории А+В по российской классификации.
В оценках обеспеченности добычи в США также частично учитываются «вероятные» запасы с подтверждаемостью в 60-80%, которая сопоставима с надежностью
Введение к работе
Россия относится к числу стран с наиболее крупной сырьевой базой нефтедобычи [1-3]. Согласно государственному докладу «О состоянии минерально-сырьевой базы Российской Федерации», перспективные и прогнозные ресурсы нефти страны составляют 13% мировых.
Около 90% ресурсов страны сосредоточено в Западно-Сибирском, Восточно-Сибирском, Дальне-Восточном нефтегазовых бассейнах (НГБ) и прилегающих к ним шельфовых акваториях.
Суммарные прогнозные ресурсы российского шельфа оцениваются в 15,5 млрд. т. Разведанность начальных ресурсов нефти в России невысока. Она примерно составляет 33%. Даже в одном из самых освоенных Волго-Уральском нефтегазоносном бассейне разведанность начальных ресурсов оценивается на уровне около 65%, а Западно-Сибирском - около 40%.
Разведка большинства шельфовых ресурсов находится в начальной стадии. В государственном балансе запасов учтено более 2350 нефтяных, нефтегазовых и нефтегазоконденсатных месторождений, открытых в недрах 40 субъектов Российской Федерации всех федеральных округов кроме Центрального. Они различаются величиной и структурой запасов нефти, состоянием их разработки.
Большинство разведанных месторождений в стране относятся к средним и мелким. Согласно упомянутому выше государственному докладу, в Волго-Уральском НГБ средних и мелких месторождений около половины, в Тимано-Печорском - 18%.
Менее значительные запасы нефти имеются в месторождениях, открытых на Северном Кавказе, в Калининградской области, на Камчатке и Чукотке. На континентальном шельфе выявлено 21 месторождение.
Важной особенностью структуры запасов нефти в России является их значительная концентрация в единичных месторождениях. Из 2350 нефтяных месторождений 10 имеют начальные запасы нефти свыше 300 млн. т, они классифицируются как уникальные, 139 — с запасами от 30 до 300 млн. т, т.е. крупные. При относительно небольшом числе эти месторождения содержат преобладающую часть разведанных запасов и обеспечивают основную долю добычи нефти в стране. На 57-ми крупнейших месторождениях страны с начальными запасами нефти более 100 млн. т сосредоточено более 50% разведанных извлекаемых запасов.
Весьма значительна дифференциация открытых месторождений нефти по степени промышленного освоения. К 2001 г. в разработку введено 54% открытых месторождений
оценки запасов в России по категории С1, относящихся в России к разряду разведанных и, как правило, полностью участвующих в оценке сроков обеспеченности.
Важной особенностью сырьевой базы нефтедобычи является то, что подавляющим большинством нефтяных месторождений России (более 70%), содержащих свыше 90% разведанных извлекаемых запасов нефти, владеют вертикально-интегрированные нефтяные компании (ВИНК). На долю малых компаний приходится всего около 10% от общих запасов [3].
Две трети разведанных запасов были открыты к началу 1980-х гг. Это позволило стране быстро наращивать добычу нефти, уровень которой в 1980-е гг. достигал 557 млн. т.
Высокий уровень добычи нефти поддерживался до конца 90-х гг. В период политического и экономического кризиса добыча нефти упала к 1995 году примерно до 300 млн. т и держалась на этом уровне до 1999 г. В 2000 г. она начала быстро расти и к 2006 г. достигла 480 млн. т. Вместе с тем, нарастали негативные процессы в воспроизводстве сырьевой базы, связанные со снижением эффективности геологоразведочных работ и разработки месторождений, что в итоге привело к изменению состояния сырьевой базы, как в количественном, так и в качественном отношениях.
Основные направления работ по совершенствованию разработки нефтяных месторождений диктуются характерным для большинства нефтедобывающих стран непрерывным ухудшением структуры запасов и увеличением степени их выработки. В этой связи следует подчеркнуть следующее:
Ухудшение структуры запасов сопровождается снижением среднего дебита нефти, что оказывает решающее влияние на экономические показатели разработки нефтяных месторождений и предопределяет необходимость применения различных физико-химических и физических методов обработки призабойных зон пласта.
Увеличение доли трудноизвлекаемых запасов, в частности, низкопроницаемых коллекторов и месторождений на поздней стадии разработки, сопровождается снижением вытесняющей способности рабочих агентов, используемых при традиционных технологиях, в частности, при заводнении, вызывает необходимость применения методов увеличения нефтеотдачи (третичные методы — тепловые, газовые, физико-химические), обеспечивающих более высокий потенциал вытеснения нефти, чем традиционные методы разработки.
Увеличение доли запасов со сложной геолого-физической и фильтрационной характеристикой продуктивных отложений (малая начальная нефтенасыщенность, слоистая неоднородность, трещиноватость, прерывистость и др.)
предопределило развитие работ по увеличению охвата вытеснением.
Работы в указанных выше направлениях ведутся уже в течение нескольких десятилетий. В каждой из них определены приоритеты, созданные в рамках этих приоритетов технологии и технические средства, непрерывно совершенствуются. Необходимо отметить, что применение созданных методов увеличения нефтеотдачи в сочетании с методами интенсификации и увеличения охвата вытеснением в адекватных геологических условиях сопровождается достижением высокой нефтеотдачи до 50% и более. Тем не менее, потенциал некоторых созданных технологий и технических средств далеко не исчерпан.
Учитывая ресурсную базу большинства разрабатываемых месторождений страны и особенно крупнейшего региона нефтедобычи, каким является Западная Сибирь (недонасыщенность продуктивных коллекторов, рост доли низкопроницаемых и трудноизвлекаемых запасов, поздняя стадия разработки и т.д.), становится очевидным, что на современном этапе развития нефтяной промышленности крайне необходимо научно-методическое обоснование выбора и применение методов повышения нефтеотдачи трудноизвлекаемых запасов для конкретных геолого-физических условий залегания нефти и применяемой системы разработки (воздействия).
Адресное применение как имеющихся, так и вновь разрабатываемых технологий повышения нефтеотдачи, а также комплексное сочетание гидродинамических, физико-химических и т.п. технологий позволит обеспечить высокоэффективную разработку трудноизвлекаемых запасов нефти и стабилизировать уровень добычи нефти в стране на долгие годы.
Цель работы
Научно-методическое обоснование выбора и применения комплекса гидродинамических и физико-химических методов повышения нефтеотдачи месторождений с трудноизвлекаемыми запасами для конкретных геолого-физических условий залегания нефти (низкая начальная нефтенасыщенность, высокая степень выработки пластов, низкая проницаемость коллекторов) и применяемой системы разработки (воздействия).
Основные задачи исследования:
— анализ геолого-физических характеристик и состояния разработки
месторождений Западной Сибири;
анализ применения методов увеличения нефтеотдачи на месторождениях Западной Сибири;
определение приоритетных направлений работ по применению методов увеличения нефтеотдачи пластов месторождений Западной Сибири;
разработка и использование методики критериального выбора объектов для реализации нестационарного заводнения;
обоснование и проведение экспериментальных исследований по оптимизации композиций химреагентов для интенсификации добычи нефти и перераспределения фильтрационных потоков в пластах;
создание и испытание новых технологий повышения эффективности разработки месторождений с трудноизвлекаемыми запасами.
Основные методы решения поставленных задач
Теоретическое обобщение и экспертный анализ литературного материала и промысловых данных; разработка и использование методики критериального выбора объектов; постановка и проведение экспериментальных исследований по оценке физико-химических и нефтевытесняющих свойств композиций химреагентов; разработка программ и проведение промысловых испытаний технологий повышения эффективности разработки трудноизвлекаемых запасов; оценка их технологической эффективности.
Научная новизна диссертационной работы состоит в том, что в ней впервые:
Разработана методика критериального выбора объектов для реализации процесса нестационарного заводнения, проведена классификация трудноизвлекаемых запасов объектов разработки месторождений ОАО «Славнефть-Мегионнефтегаз» по песчанистости, степени неоднородности, расчлененности, выработанности и обводненности.
Обоснован физико-химический метод повышения нефтеотдачи трудноизвлекаемых запасов с помощью термоустойчивой эмульсионной композиции для конкретных геолого-физических условий и применяемой системы разработки.
Экспериментально обоснованы оптимальные составы ПАВ-кислотных гидрофобизирующих и эмульсионных композиций химреагентов в целях интенсификации добычи нефти, увеличения приемистости скважин, перераспределения фильтрационных потоков и выравнивания профиля приемистости для конкретных геолого-физических условий.
4. Предложена комплексная технология повышения эффективности разработки трудноизвлекаемых запасов состоящая из комбинации нестационарного гидродинамического воздействия в сочетании с переменой направления фильтрационных потоков с помощью физико-химических (эмульсионных) методов и интенсификации притока в добьгоающих скважинах и проведены промысловые испытания на месторождениях ОАО «Славнефть-Мегионнефтегаз».
Практическая ценность работы;
Выявлены негативные процессы и тенденции изменения структуры остаточных запасов месторождений Западной Сибири, находящихся на поздней стадии разработки.
Проведен анализ эффективности мероприятий по повышению нефтеотдачи на месторождениях с ухудшенными коллекторскими свойствами, низкой начальной нефтенасыщенностью и высокой выработкой пластов (Аригольском, Суторминском, Аганском).
Определены наиболее перспективные объекты разработки ОАО «Славнефть-Мегионнефтегаз» для применения технологии нестационарного воздействия.
В реальных промысловых условиях испытаны новые кислотные композиции с низким межфазным натяжением для интенсификации добычи нефти, составы обратных эмульсии для выравнивания профиля приемистости нагнетательных скважин и перераспределения фильтрационных потоков.
Результаты исследований и испытаний комплексной технологии повышения эффективности разработки трудноизвлекаемых запасов с применением физико-химических и гидродинамических методов повышения нефтеотдачи пластов явились основой монографии Крянев Д.Ю. Нестационарное Заводнение. Методика критериальной оценки выбора участков воздействия. М.: ОАО «Всерос. нефтегаз. науч.-исслед. ин-т», 2008. - 208 с. и подтверждены 9-ю патентами.
В результате внедрения положений диссертационной работы для повышения эффективности разработки трудноизвлекаемых запасов на месторождениях ОАО «Славнефть-Мегионнефтегаз» дополнительно получено более 135 тыс. т нефти, на месторождениях ОАО «Сибнефть-Ноябрьскнефтегаз» - 110 тыс. т нефти.
Результаты диссертационной работы и полученные выводы являются основой для дальнейшей разработки и внедрения физико-химических технологий повышения эффективности разработки трудноизвлекаемых запасов. Прогнозируемая
дополнительная добыча нефти за период с 2009 по 2011 гг. на месторождениях ОАО «Славнефть-Мегионнефтегаз» составит более 570 тыс. т.
В диссертации защищаются следующие основные положения:
Методика критериального выбора объектов для проведения комплекса нестационарного заводнения с физико-химическими методами воздействия на пласт.
Результаты классификации трудноизвлекаемых запасов объектов разработки месторождений ОАО «Славнефть-Мегионнефтегаз» и оценка степени применимости на них нестационарного воздействия.
Результаты экспериментальных исследований по оптимизации композиций химреагентов для интенсификации добычи нефти и перераспределения фильтрационных потоков в пластах.
Разработка и установление возможности использования композиции термоустойчивой обратной эмульсии для выравнивания профиля приемистости и изменения направления фильтрационных потоков.
Комплексная технология повышения эффективности разработки трудноизвлекаемых запасов (нестационарное воздействие в сочетании с адресными обработками скважин, направленными на перераспределение фильтрационных потоков) в целях улучшения показателей разработки и увеличения коэффициента нефтеотдачи на месторождениях ОАО «Славнефть-Мегионнефтегаз».
Апробация работы:
Результаты диссертационной работы и основные положения докладывались и обсуждались на заседаниях научно-технического совета ОАО «Славнефть-Мегионнефтегаз» (г. Мегион), научно-практическом семинаре «Информационные технологии в добыче нефти и разработке месторождений углеводородного сырья» 28-29 сентября 2005 г. (г. Сургут), академической международной конференции «Состояние, тенденции и проблемы развития нефтегазового потенциала Западной Сибири», 11-13 октября 2006 г., 17-19 сентября 2008 г. (г. Тюмень), научно-практической конференции «Вопросы оптимизации разработки и повышения нефтеотдачи месторождений ОАО «Газпром нефть» 18-20 декабря 2006г. (г. Ноябрьск), международном научном симпозиуме «Теория и практика применения методов увеличения нефтеотдачи пластов» 18-19 сентября 2007 г. (г. Москва).
Научные публикации и личный вклад автора.
По результатам выполненных научных исследований автором диссертации опубликовано 39 работ, в том числе 1 монография, 9 патентов, 20 статей и составлен руководящий документ на технологический процесс. Все работы, отражающие основное содержание диссертации, опубликованы в центральных нефтяных изданиях, а также сборниках трудов и избранных материалах научно-практических конференций. 9 работ опубликовано в изданиях, включенных в «Перечень периодических научных и научно-технических изданий, выпускаемых в Российской Федерации» и рекомендуемых ВАК.
Автору принадлежат постановка задач исследований, разработка технологий и методик исследований, непосредственное участие в экспериментальных и опытно-промышленных работах, анализ и обобщение результатов опытно-промышленных работ.
Объем и структура работы:
Диссертационная работа состоит из введения, семи глав, заключения, списка литературы, включающего 175 наименований. Работа изложена на 358 страницах машинописного текста, содержит 94 рисунка, 80 таблиц.
Автор благодарит сотрудников Центра повышения нефтеотдачи пластов ОАО «ВНИИнефть» за помощь и поддержку, оказанные в процессе подготовки диссертационной работы, а также сотрудников ОАО «Славнефть-Мегионнефтегаз» за помощь и поддержку при организации опытно-промышленных работ.
