Введение к работе
Актуальность темы. Роль мелких и средних по запасам месторождений в мировой нефтедобывающей отрасли существенно увеличилась. Помимо частичной компенсации падения добычи на крупных залежах и поддержания общего уровня добычи нефти, разработка таких объектов имеет большое социально-экономическое значение. Как показывает практика, процесс освоения и разработки небольших по запасам нефти залежей, характеризующихся как низкорентабельные, требует применения высокоэффективных технологий и технических решений.
Одним из таких месторождений является газонефтяное месторождение Жданице (Чешская Республика). Сложные геолого-физические условия этого месторождения (высокая неоднородность коллекторов, высокая вязкость нефти и проч.), обусловливают низкую эффективность применения традиционных методов разработки. По результатам расчетов АО «MND a.s.» (Чешская Республика), выполненных с использованием гидродинамического моделирования, установлено, что одним из основных методов, обеспечивающих эффективное извлечение высоковязкой нефти (ВВН) при соблюдении высоких экономических показателей разработки в условиях данного месторождения, является полимерное заводнение.
Анализ исследований и испытаний технологий полимерного
заводнения в России и за рубежом свидетельствует о
технологической эффективности данного метода. Однако, несмотря
на достаточно широкое внедрение полимерного заводнения на
залежах традиционных нефтей, процесс вытеснения ВВН с
использованием полимеров изучен недостаточно полно. В связи с
этим возникает необходимость проведения комплексных
лабораторных исследований, позволяющих оценить
технологические возможности данного метода для повышения коэффициента извлечения нефти (КИН) на залежах ВВН, что определяет актуальность данных исследований.
Целью диссертационной работы является повышение эффективности разработки месторождений высоковязких нефтей с применением полимерного заводнения (на примере месторождения Жданице - Чешская Республика).
Идея работы. Увеличение коэффициента извлечения высоковязкой нефти в условиях неоднородных по проницаемости пластов должно обеспечиваться за счет внедрения технологии комплексного воздействия - последовательной закачки водных растворов полимеров и поверхностно-активных веществ (ПАВ).
Основные задачи исследований:
-
Изучить причины, затрудняющие разработку нефтяных месторождений Чешской Республики (на примере месторождения Жданице).
-
Выполнить анализ особенностей и технических осложнений при освоении и разработке мелких и средних нефтяных месторождений.
-
Изучить области эффективного применения полимерного заводнения и обосновать возможность его усовершенствования в сочетании с другими методами увеличения нефтеотдачи.
-
Выполнить лабораторные исследования по изучению процесса вытеснения высоковязкой нефти на моделях продуктивных пластов методом заводнения и оценить вытесняющие способности различных по составу и последовательности закачки вытесняющих агентов.
-
Исследовать действие неионогенных ПАВ на реологические свойства высоковязкой нефти месторождения Жданице, определить оптимальную концентрацию водного раствора ПАВ для состава вытесняющего агента, оценить достижимую нефтеотдачу.
-
Разработать комплексную технологию повышения нефтеотдачи пластов (ПНП) для условий месторождения Жданице, оценить ее экономическую эффективность и определить условия рентабельности при промышленном внедрении.
Методы решения поставленных задач. Работа выполнена в соответствии с общепринятыми методиками и методами теоретических и экспериментальных (реологических и фильтрационных) исследований, при этом применялись как стандартные, так и специально разработанные методики лабораторных исследований по изучению и повышению эффективности процесса извлечения высоковязкой нефти; в заключении была сделана технико-экономическая оценка рекомендуемого метода. Обработка экспериментальных данных
проводилась с помощью методов математической статистики. Лабораторные исследования выполнялись в специализированной лаборатории «Повышения нефтеотдачи пластов» Санкт-Петербургского государственного горного института имени Г.В. Плеханова (технического университета) - СПГГИ (ТУ), оснащенной современным оборудованием для изучения процессов фильтрации и вытеснения нефти. Научная новизна:
-
Установлено диспергирующее действие неионогенных ПАВ (смесь оксиэтилированных алкилфенолов и оксиэтилированных жирных спиртов) на основные структурообразующие компоненты нефти - асфальтены, вследствие чего улучшаются ее реологические свойства.
-
Установлена зависимость коэффициента вытеснения высоковязкой нефти из модели продуктивного пласта от концентрации полимера (полиакриламида) и ПАВ (смесь оксиэтилированных алкилфенолов и оксиэтилированных жирных спиртов) в вытесняющих водных растворах.
Защищаемые научные положения:
-
Разработанный нефтевытесняющий состав в виде 0,5 -1%-го водного раствора неионогенных ПАВ типа РДН-0 (смесь оксиэтилированных алкилфенолов, оксиэтилированных жирных спиртов) за счет перехода части компонентов ПАВ в нефть (30 -40%) оказывает диспергирующее действие на ее основные структурообразующие высокомолекулярные компоненты -асфальтены, что улучшает реологические свойства пластовой нефти и повышает коэффициент ее вытеснения.
-
Разработанная технология комплексного воздействия на продуктивный пласт, основанная на последовательной закачке 0,05%-го водного раствора полимера (полиакриламида АН 912) и 0,8%-го водного раствора неионогенных ПАВ типа РДН-0, обладает высокой нефтевытесняющей способностью в условиях неоднородных продуктивных пластов, содержащих высоковязкую нефть, и обеспечивает более равномерную фильтрацию вытесняющего фронта и увеличение коэффициента нефтеизвлечения, по сравнению с традиционным заводнением.
Достоверность научных положений, выводов и
рекомендаций подтверждена теоретическими и
экспериментальными исследованиями с использованием современного высокоточного лабораторного оборудовании (Coretest Systems, Inc.), позволяющего моделировать фильтрационные процессы в условиях, наиболее приближенных к пластовым (с применением пластовой нефти и образцов керна месторождения Жданице), высокой сходимостью расчетных величин с фактическими данными, воспроизводимостью полученных результатов.
Практическая значимость работы:
-
Разработана технология комплексного воздействия на нефтяной пласт, позволяющая в сложных геолого-физических условиях месторождения Жданице эффективно извлекать высоковязкую нефть.
-
Подобраны оптимальные концентрации водных растворов полимера и ПАВ для ПНП на месторождении Жданице.
-
Проведена технико-экономическая оценка рекомендуемой технологии комплексного воздействия на нефтяной пласт месторождения Жданице, основанная на результатах выполненных лабораторных исследований и полученных результатах гидродинамического моделирования.
Апробация работы. Основные положения и практические результаты исследований докладывались на 6-й научно-технических конференциях, в том числе на международной научно-практической конференции «Зоны концентрации углеводородов в нефтегазоносных бассейнах суши и акватории» ВНИГРИ г. Санкт-Петербург, 2010 г.; на ежегодном международном форуме студентов, аспирантов и молодых ученых «Проблемы недропользования» (СИЛ И (ТУ), г. Санкт - Петербург, 2006, 2009, 2010 гг.); на международной научно-технической конференции «Проблемы разработки и эксплуатации месторождений ВВН и ПБ» (УГТУ, г.Ухта, 2009г.); на международной научно-практической конференции «Wiertnictwo - Nafta - Gaz» и «Recovery of Oil and Gas and Sustained Economical Development - GEOPETROL» (Польша, Закопане, 2006 г.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 6 печатных работ, в том числе 1 по рекомендованному списку изданий ВАК РФ; оформлена заявка на патент РФ.
Структура и объем диссертационной работы
Диссертационная работа изложена на 148 страницах машинописного текста, состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 112 наименований, включает 38 рисунков, 22 таблицы.
Автор выражает искреннюю благодарность научному руководителю профессору Рогачеву М.К., заведующему лабораторией СюзевуО.Б., профессорам ПетуховуА.В. и Молчанову А.А., всем членам кафедры разработки и эксплуатации нефтяных и газовых месторождений СПГГИ (ТУ), а также специалистам АО «MND a.s.» в г. Годонин и Горного института -Технического университета г. Острава «VSB-TU О» (Чешская Республика) за оказанную помощь.
