Содержание к диссертации
1. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ РАЗРАБОТКИ И ПУТИ .ПОВЫШЕНИЯ
ЭФФЕКТИВНОСТИ ЭКСПЛУАТАЦИИ ОБЪЕКТОВ ЕДИНОЙ
ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ЦЕПИ: ЭКСПЛУАТАЦИЯ СКВАЖИН - СИСТЕМА
ППД И НЕФТЕСБОРА - УВЕЛИЧЕНИЕ НЕФТЕОТДАЧИ 12
Краткий анализ состояния разработки месторождений Татарстана 12
Анализ и пути совершенствования методов ОПЗ скважин 17
Роль методов увеличения нефтеотдачи пластов для поздней стадии разработки месторождений в перспективе развития топливно-энергетического комплекса 21
Проблемы разработки методов увеличения нефтеотдачи заводненных пластов. Исследования остаточных нефтей 22
Краткий анализ основных методов увеличения нефтеотдачи пластов 24
Оценка технологической и экономической эффективности применения МУН 30
1.4. Анализ и направления совершенствования техники и технологии
добычи высоковязких нефтей * 31
1.5. Пути реконструкции и повышения технико-экономической
эффективности системы заводнения и нефтесбора 35
Теоретические аспекты механизма образования и особенности составов АСПО на поздней стадии разработки. Основные направления исследований по предупреждению и удалению АСПО 38
Перспективы применения информационных технологий в разработке нефтяных месторождений 44
Применение метода на основе искусственного интеллекта (ИИ) для выбора объекта и технологии увеличения нефтеотдачи пласта. 45
Перспективы применения метода ИИ для оптимизации системы нефтесбора 46
Выводы и основные задачи диссертационного исследования 47
2. ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИЯ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ
ЭКСПЛУАТАЦИИ НЕФТЕДОБЫВАЮЩИХ СКВАЖИН 49
2.1. Новые методы интенсификации притока продукции к забоям скважин 49
Развитие термохимических методов 49
Развитие имшюзионно-химических методов 49
Развитие термогазохимических методов воздействия на пласт 50
Развитие импульсно-депрессионных методов воздействия 56
Комплекс технических средств по оптимизации процесса добычи нефти и снижения затрат 63
Разработка и применение цепных приводов (ЦП) 73
Пути обеспечения работоспособности и надежности установок скважинных штанговых насосов (УСШН) при откачке ВВН 80
Технология поочередного подъема нефти и воды 83
Штанговая установка для одновременно-раздельной
эксплуатации двух пластов 93
Выводы 103
3. ИССЛЕДОВАРШЕ ОСОБЕННОСТЕЙ МЕХАНИЗМА ФОРМИРОВАНИЯ
И ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА ОРГАНИЧЕСКИХ ОТЛОЖЕНИЙ ПРИ
ВЫСОКОЙ ОБВОДНЕННОСТИ ПРОДУКЦИИ. РАЗРАБОТКА
ТЕПЛОХИМИЧЕСКИХ И МЕХАНИЧЕСКИХ МЕТОДОВ УДАЛЕНИЯ И
ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ АСПО 105
Факторы, определяющие механизм образования и особенности составов АСПО на поздней стадии разработки 105
Закономерности кристаллизации высокомолекулярных парафинов и формирования АСПО 109
Обзор методов борьбы с АСПО в скважинах при добыче нефти 117
Анализ и прогнозирование состава и профиля
асфальтосмолопарафиновых отложений при добыче девонских нефтей 123
3.4.1. Исследования особенностей состава добываемой нефти и органических
отложений на поверхности колонны НКТ 123
Анализ и типизация форм профилей АСПО на поверхности колонны НКТ скважин 126
Особенности состава АСПО на поверхности колонн НКТ-при добыче девонской нефти 132
Изучение зависимости между составом и типом профиля АСПО на поверхности колонн НКТ 13 5
Исследования плотности и температуры плавления АСПО 139
3.5. Лабораторное обоснование выбора эффективных растворителей на базе
местных реагентов и параметров технологии удаления АСПО с поверхности
внутрискважинного оборудования 142
Характеристика растворителей местных производств для удаления АСПО 144
Обоснование объёма растворителя и температурного режима технологии удаления АСПО на скважинах 145
Оценка эффективности композиций реагентов на основе нефтяного дистиллята для удаления АСПО на скважинах 147
3.6. Исследования процессов и разработка технических средств для
теплохимических обработок скважин 155
Обоснование модели теплохимических обработок скважин 155
Определение теплофизических параметров скважин 158
Влияние параметров промывки скважины на распределение температуры технологической жидкости по длине колонны НКТ 159
Изучение эффективности теплообменника конструкции НГДУ
« Альметьевнефть» 163
3.6.5. Промысловые испытания технологии теплохимических обработок и
технологических жидкостей на скважинах 170
Эффективность удаления АСПО на поверхности колонн НКТ нефтяным дистиллятом и композициями на его основе 170
Эффективность теплохимических обработок колонн НКТ для удаления АСПО 175
Обоснование эффективной технологии отмыва АСПО смешанного основания на колонне НКТ 177
Совершенствование теплохимических обработок скважин с использованием композиций реагентов на основе нефтяного дистиллята 183 3.7. Совершенствование механических методов защиты колонны НКТ от АСПО на промыслах Татарстана 187
Выводы 193
4. РАЗВИТИЕ МЕТОДОВ И ТЕХНОЛОГИЙ УВЕЛИЧЕНИЯ НЕФТЕОТДАЧИ ПЛАСТОВ. ПРИМЕНЕНИЕ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ В РАЗРАБОТКЕ НЕФТЯНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ 195
Масштабы применения методов увеличения нефтеотдачи и обработки призабойных зон скважин в ОАО «Татнефть» и РТ 195
Классификация технологий увеличения нефтеотдачи пластов и обработки призабойных зон скважин 196
4.2.1. Терминология в определениях методов увеличения нефтеотдачи
(МУН), обработки призабойных зон скважин (ОПЗ),
стимуляции скважин 196
4.2.2. Классификация методов увеличения нефтеотдачи пластов 198
Классификация МУН по стадии разработки 199
Классификация МУН по виду вытесняющих агентов 200
Классификация МУН по механизму воздействия 200
4.2.3. Применение метода на основе искусственного интеллекта (ИИ) для
ввібора технологии МУН и объектов их применения 204
Обоснование модели решения задачи 204
Результаты исследований 207 Выводы 218
5. ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИЯ МОДЕРНИЗАЦИИ СИСТЕМЫ
ЗАВОДНЕНИЯ И НЕФТЕСБОРА НА ПОЗДНЕЙ
СТАДИИ РАЗРАБОТКИ 219
Принципы реконструкции системы заводнения пластов 219
Система управления распределением технологической жидкости по скважинам " 220
Скважинная насосная установка для закачки пластовых вод в нефтеносный пласт 230
5.4 Принципы реконструкции системы нефтесбора 236
Выводы 241
6. РЕЗУЛЬТАТЫ ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОГО АНАЛИЗА И
ПРОМЫШЛЕННОГО ВНЕДРЕНИЯ РАЗРАБОТОК 243
6.1. Оценка экономической эффективности МУН 243
Основные методические подходы при экономической оценке эффективности применения технологий МУН и ОПЗ 244
Интегральные экономические показатели эффективности 245
Определение точки безубыточности при выборе технологий
МУН и ОПЗ 246
6.1.4. Порядок использования исходной информации 248
Экономическая эффективность модернизации системы нефтесбора 249
Характеристики и результаты промысловых испытаний методов ОПЗ 250
6.4 Технико-экономические результаты применения разработок 252
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ 253
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 256
Введение к работе
Стабилизация и рост в экономике России и Татарстана во многом определяются эффективной и устойчивой работой нефтяной промышленности, одной из немногих отраслей, способных обеспечить потребности не только внутреннего, но и внешнего рынка.
За 60 лет промышленной разработки нефтяных месторождений Татарстана добыто более 2,8 млрд.т нефти. Основные эксплуатационные объекты этих месторождений в настоящее время находятся в поздней стадии разработки. Эта стадия характеризуется высокой выработанностью залежей нефти и значительным обводнением продукции скважин. За последние 30 лет (с 1975 по 2005 г.) добыча нефти в республике снижалась с 103,7 млн.т до 23 млн. т, сейчас она достигла 30 млн.т. За последние полтора десятилетия длительный период происходило резкое падение добычи нефти и в целом по России: с максимума в 569,5 млн.т в 1987 г. до 354,5 млн.т в 3993 г. Причинами этого явления были: падение цен на нефть, а также значительная выработанность активных запасов крупных месторождений. В Татарстане -это, в первую очередь, залежи девона Ромашкинского, Ново-Елховского, Бавлинского месторождений. Ввод новых запасов с целью стабилизации добычи нефти в республике сопряжен в настоящее время с потребностью значительных инвестиций в разведку, бурение и обустройство месторождений, причем эффективность капитальных вложений при этом падает, так как вводятся в разработку малопродуктивные и трудноизвлекаемые запасы. В Татарстане новые запасы представлены преимущественно высокосернистыми нефтями отложений карбона, а также залежами в низкопродуктивных глинистых коллекторах девона.
Одним из широко применяемых и высокоэффективных методов регулирования разработки и увеличения нефтеотдачи пластов при заводнении является гидродинамическое воздействие, осуществляемое путем изменения режимов работы нагнетательных и добывающих скважин. В то же время эффект от применения этого воздействия со временем падает и добыча
8 нефти возвращается по величине к добыче при стационарном заводнении, при этом в пластах остается еще значительная часть геологических и извлекаемых запасов нефти.
Таким образом, в регионе на поздней стадии разработки запасов основных месторождений возникает альтернатива дальнейшему проведению работ на выработанных объектах в виде поиска и разработки новых запасов на изученных территориях. С учетом низкой эффективности разработки новых запасов и необходимости значительных инвестиций с длительными сроками окупаемости этот путь решения проблемы стабилизации добычи нефти менее привлекателен.
Важной задачей при разработке трудно извлекаемых запасов нефти является обеспечение эффективной эксплуатации скважин.
Создание новых высокоэффективных технологий увеличения нефтеотдачи пластов на заводненных нефтяных месторождениях Татарстана, содержащих значительные остаточные запасы нефтей на освоенных и обустроенных объектах, а также решение проблем эксплуатации скважин, может внести существенный вклад в обеспечение рентабельного прироста извлекаемых запасов и дополнительной добычи нефти при минимальных капитальных вложениях, а также позволяет решать социально-экономические проблемы региона.
В области повышения эффективности применения методов увеличения продуктивности скважин и нефтеотдачи пластов многое было сделано ныне работающими учеными: В.Е. Андреевым, К.С. Басниевым, А.Ш. Газизовым, Р.Н. Дияшевым, С.А. Ждановым, С.Н. Закировым, А.Б. Золотухиным, Н.А. Ереминым, P.P. Ибатуллиным, В.И. Кудиновым, Р.А. Максутовым, Н.Н. Михайловым, И.Т. Мищенко, Р.Х. Муслимовым, Г.В. Романовым, Л.М. Сургучевым, Р.Т. Фазлыевым, Р.Н. Фахретдиновым, Р.С. Хисамовым и рядом других специалистов. В исследование и совершенствование техники и технологии механизированной добычи и борьбы с отложениями АСПО внесли большой вклад М.Д. Валеев, В.М. Валовский, К.М. Тарифов,
9
А.Н. Дроздов, B.H. Ивановский, Р.А. Максутов, И.Л. Мархасин,
И.Т. Мищенко, В.А. Сахаров, В.П. Тронов, К.Р. Уразаков, З.А. Хабибуллин, Д.М. Шейх-Али и другие известные ученые.
Большой вклад в науку и практику применения методов ОПЗ скважин внесли М.Н. Галлямов, Г.З. Ибрагимов, Ю.В. Зейгман, А.Х. Мирзаджанзаде, Г.А. Орлов,' А.Г. Телин, М.А. Токарев, Б.М. Сучков, В.А. Санников, Н.И. Хисамутдинов, М.Х. Мусабиров и другие исследователи.
На основе анализа этих работ и определены приоритеты исследований автора.
Цель работы
На основе анализа технических средств и технологий выработки запасов нефтяных месторождений на поздней стадии разработать и промышленно использовать технологический комплекс повышения эффективности нефтедобывающего производства на основе новейших достижений нефтепромысловой науки и практики.
Методы исследований
Поставленные задачи решались на основе обобщения опыта разработки нефтяных месторождений Татарстана. Методологической основой является комплексный системный анализ гео л о го-промысловых данных, учитывающих особенности разработки залежей на поздней стадии в условиях реализации современных МУН. Полученные результаты и научные выводы основаны на комплексе экспериментальных исследований, математическом моделировании и промысловом испытании технологических процессов.
Научная новизна
1. Разработаны научно-методические основы комплексного решения проблем повышения технико-экономической эффективности эксплуатации единой взаимосвязанной технологической цепи: «добыча нефти — борьба с
10 осложнениями - ОПЗ и МУН — система промыслового транспорта нефти» на поздней стадии разработки месторождений.
2. Разработаны новые устройства и способы импульсно-
депрессионного, имплозионно-химического и термохимического воздействия
на продуктивный пласт, основанных на синергетическом эффекте
взаимоналожения и усиления физико-химических и волновых процессов.
Разработан ряд новых конструкций скважинных штанговых насосов, пакеров для защиты эксплуатационных колонн, универсальных шкивов для форсирования производительности штанговой скважинной насосной установки, оригинальных клапанных устройств, повышающих эффективность работы нефтедобывающих скважин, обладающих улучшенными эксплуатационными показателями и надежностью.
На основе анализа комплекса параметров, определяющих надежность системы нефтесбора, определена методология формирования решений по повышению ее эффективности на базе оболочки «искусственного интеллекта».
На основе анализа масштабного применения методов увеличения нефтеотдачи пластов и обработки призабойной зоны нефтедобывающих скважин разработана методика выбора их для различных геолого-физических условий разработки объектов.
На основе результатов исследования физико-химических, массообменных явлений и механизма выпадения АСПО на нефтепромысловом оборудовании с учетом специфики завершающей стадии разработки месторождений предложены комплексные теплохимические способы предупреждения и удаления АСПО на внутрискважинном оборудовании.
Все элементы технологического комплекса (способы подъема обводненной высоковязкой парафинистой нефти, техника и технология добычи нефти, способы интенсификации притока нефти, методы защиты оборудования от осложняющих органоминеральных отложений, технологии
увеличения нефтеотдачи, методы повышения надежности
коммуникационных наземных систем, модернизированные системы заводнения и др.) обладают мировой новизной, защищены 44 патентами и авторскими свидетельствами РФ на изобретения.
Практическая значимость
Разработан комплекс технических средств по оптимизации процесса добычи нефти при существенном снижении затрат.
Разработаны технологические варианты термохимического и механического предупреждения и удаления органических отложений с подземного оборудования.
На основе оболочек «искусственного интеллекта» реализованы программные продукты по повышению надежности системы нефтесбора и выбора их для различных геолого-физических условий
Разработаны новые виды скважинного оборудования и энергосберегающие технологии подъема на поверхность высоковязких нефтей.
Промышленная реализация результатов работы на месторождениях Республики Татарстан позволила получить существенный народнохозяйственный эффект, оцениваемый более 1,4 млрд. руб.
По результатам исследований получены 44 патента РФ. Все патенты использованы в ходе реализации в опытно-промышленном и промышленном масштабе.
В промышленном масштабе на месторождениях Республики Татарстан обоснованы, адаптированы к конкретным геолого-физическим условиям и внедрены новая техника и технологии обработки призабойных зон и увеличения нефтеотдачи пластов, эксплуатации скважин и оптимизации систем промыслового нефтесбора ОАО «Татнефть».
1. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ РАЗРАБОТКИ И ПУТИ ПОВЫШЕНИЯ
ЭФФЕКТИВНОСТИ ЭКСПЛУАТАЦИИ ОБЪЕКТОВ ЕДИНОЙ
