Введение к работе
Актуальность тематики исследований
Современное состояние нефтяной отрасли страны характеризуется переходом к освоению запасов с трудно извлекаемой нефтью. Разработка соответствующих месторождений - это трудоемкая задача, которая требует в первую очередь проведения полного и расширенного комплекса исследований продуктивных коллекторов для выявления факторов, ухудшающих их разработку. И от достоверности установления главных отрицательных факторов, осложняющих выработку запасов, зависит правильность выбора системы разработки.
Одним из таких факторов является наличие в продуктивном разрезе суперколлекторов. Наиболее известные примеры месторождений данного типа - Талинское нефтяное и Оренбургское нефтегазоконденсатное месторождения. Суперколлектор - это некий высокопроницаемый прослой в продуктивном разрезе залежи, который обычно характеризуется небольшой толщиной. Отличительная особенность суперколлектора заключается не в величине коэффициента проницаемости, а в соотношении его проницаемости к проницаемости выше и ниже залегающих пропластков, прослоев, оцениваемом в сотни и тысячи единиц. Впервые понятие суперколлектора было введено Политыкиной М.А. при изучении продуктивных отложений Оренбургского нефтегазоконденсатного месторождения. Ею выделено две его разновидности - плитчатый и массивно-рыхлый суперколлектор. Первый тип характерен для карбонатных отложений, второй встречается в терригенном разрезе.
Вследствие близости коэффициентов пористости у суперколлектора и массива пород обычно затрудняется идентификация этого прослоя по результатам геофизических исследований скважин (ГИС). Результат присутствия суперколлектора в разрезе пласта часто выражается в сочетании низких значений коэффициента извлечения нефти (КИН) и высокой обводненности добываемой продукции, значительной величины водонефтяного фактора (ВНФ). Так, разработка продуктивных горизонтов КЖю-п Талинского нефтяного месторождения характеризуется аномально низким
коэффициентом нефтеизвлечения - около 0,1 - и высокой обводненностью фонда добывающих скважин на протяжении почти 20 лет.
В нашей стране и за рубежом выполнено значительное число исследований, посвященных изучению слоистой и зональной неоднородности продуктивных пластов и их влиянию на эффективность разработки залежей. Однако исследованию слоисто-неоднородных пластов с наличием в них суперколлекторов посвящено ограниченное число публикаций. Поэтому, с точки зрения автора, актуальными являются исследования влияния суперколлекторов на технологические показатели и поиск рациональных подходов к разработке залежей рассматриваемого типа.
Цель работы. Выявление особенностей разработки залежей нефти при наличии суперколлекторов и обоснование технологических решений по повышению эффективности их разработки.
Основные задачи исследования
Изучение влияния геолого-физических и фильтрационно-емкостных параметров основного массива пород и суперколлектора на технологические показатели разработки нефтяной залежи и нефтяной оторочки нефтегазоконденсатной залежи на естественном режиме и при заводнении.
Обоснование технологических решений по повышению эффективности разработки залежей нефти рассматриваемого типа на основе латерального и вертикально-латерального заводнения при наличии суперколлектора в разрезе продуктивного пласта.
Изучение влияния суперколлектора на процессы расформирования нефтяной оторочки нефтегазоконденсатной залежи при истощении газоконденсатной шапки.
Методы решения поставленных задач. Для решения поставленных задач использована современная методология 3D компьютерного моделирования в 3D многофазной постановке. Она включает в себя проведение многовариантных математических экспериментов (применялся сертифицированный программный пакет Eclipse
100, модель нелетучей нефти - black oil), с учетом данных и опыта предшествующих исследований, а также анализ и обобщение полученных результатов.
Научная новизна. По мнению автора, она заключается в следующем.
Установлено существенное влияние гравитационного фактора при наличии суперколлектора на характер выработки запасов в пласте и на величину КИН. С приближением залегания этого прослоя к подошве пласта наблюдается ухудшение показателей разработки.
Выявлено, что соотношение вертикальной и горизонтальной проницаемости предопределяет степень эффективности вытеснения нефти из массива низкопроницаемых пород ниже суперколлектора к моменту предельного обводнения добывающих скважин по этому прослою. Как следствие, установлено, что ускоренная обводненность добывающих скважин до предельных значений при наличии в разрезе суперколлектора и отсутствии трещин может являться следствием пониженной вертикальной сообщаемости отложений.
На уровне патентной новизны обоснована технология разработки нефтяной залежи при наличии в продуктивном разрезе суперколлектора - на основе вертикально-латерального заводнения с горизонтальными добывающими и вертикальными нагнетательными скважинами, позволяющая сократить объемы попутно добываемой воды и увеличить конечный коэффициент извлечения нефти.
По результатам математических экспериментов выявлено, что при выборе вариантов разработки нефтяной залежи с прослоями суперколлектора в продуктивных отложениях сопоставление величин КИН целесообразно проводить при одинаковых значениях ВНФ, что позволяет избежать нереалистичных значений ВНФ при латеральном заводнении.
На основе математических экспериментов установлены закономерности влияния слоистой неоднородности пласта на изменение объемной конфигурации нефтяной оторочки при отборе запасов газа и конденсата нефтегазоконденсатной залежи в режиме истощения, связанные с неравномерным продвижением поверхностей газонефтяного и водонефтяного контактов.
Практическая значимость
Установленные особенности влияния геолого-физических и фильтрацион-но-емкостных свойств суперколлектора на основные технологические параметры разработки нефтяной залежи и нефтяной оторочки нефтегазоконденсатной залежи позволяют при проектировании их разработки предусмотреть меры по снижению обводненности продукции и повышению КИН.
Предложенная технология разработки залежей нефти при наличии в продуктивном разрезе суперколлектора обеспечивает существенное снижение объемов попутно добываемой воды при увеличении конечной нефтеотдачи.
По результатам математических экспериментов для залежей с суперколлекторами обоснованы геолого-технические мероприятия, обеспечивающие снижение темпов обводнения продукции при латеральном заводнении и повышение уровня компенсации отбора флюидов закачкой воды при вертикально-латеральном заводнении.
Учет выявленных особенностей влияния суперколлектора на изменения 3D объемной конфигурации нефтяной оторочки при разработке запасов газоконденсат-ной шапки способствует сокращению рисков при доразработке запасов нефти таких залежей.
Защищаемые положения
Выявленные закономерности влияния геолого-физических и фильтрацион-но-емкостных свойств суперколлектора на основные технологические показатели разработки нефтяной залежи и нефтяной оторочки нефтегазоконденсатной залежи, включая существенное влияние гравитационного фактора.
Технология разработки нефтяной залежи, в разрезе которой залегает прослой-суперколлектор, на основе вертикально-латерального заводнения с горизонтальными добывающими и вертикальными нагнетательными скважинами, позволяющая сократить объемы попутно добываемой воды при увеличении конечной нефтеотдачи пласта.
Технологический критерий выбора варианта разработки нефтяной залежи с суперколлектором на основе сопоставления КИН при одинаковых значениях ВНФ.
Выявленные особенности влияния суперколлектора на изменения, происходящие с объемной конфигурацией нефтяной оторочки при опережающей разработке запасов газоконденсатной шапки, включая различный характер продвижения поверхностей газонефтяного контакта (ГНК) и водонефтяного контакта (ВНК) над и под суперколлектором.
Внедрение результатов исследований. Результаты выполненных исследований послужили основой для обоснования лабораторией газонефтеконденсатоотдачи ИПНГ РАН технологии вертикально-латерального сайклинг-процесса, вошедшей в экспертные рекомендации для одного из газоконденсатных месторождений Республики Узбекистан, разрабатываемого с участием отечественной нефтяной компании.
Апробация работы. Основные результаты исследований прошли обсуждение на:
ряде научных семинаров лаборатории газонефтеконденсатоотдачи, а также общеинститутских семинарах ИПНГ РАН,
X научно-практической конференции «Геология и разработка месторождений с трудно извлекаемыми запасами», Геленджик, 21-23 сентября, 2010г.,
семинарах по повышению квалификации работников научно-исследовательских, проектных и производственных организаций нефтегазовой отрасли Института нефтегазового бизнеса под рук. Р.Г. Шагиева (2009-2010 гг.).
Публикации. Результаты исследований опубликованы в трех статьях в журналах, входящих в перечень рекомендованных ВАК периодических изданий, достаточно подробно изложены в формате главы коллективной монографии, а также отражены в 2 полученных патентах РФ на изобретение.
Объем работы
Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, основных выводов, содержит 201 страницу текста, 85 рисунков и 24 таблицы, список использованных источников насчитывает 154 наименования. 7
Благодарности. Автор глубоко признательна своему научному руководителю И.М. Индрупскому за постоянную помощь в ходе подготовки диссертации. Особую благодарность автор выражает профессору С.Н. Закирову за внимание и ценные консультации, имевшие важное значение при работе над диссертацией. Автор также выражает свою благодарность всем сотрудникам лаборатории газонефтеконденсатоотдачи ИПНГ РАН и коллегам по работе ОАО «Газпром промгаз» за разностороннюю помощь при выполнении настоящих исследований.
