авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |

Научно-методические основы выработки остаточных запасов нефти из неоднородных по проницаемости пластов

-- [ Страница 1 ] --

УДК 622.276

На правах рукописи








МАНАПОВ ТИМУР ФАНУЗОВИЧ





НАУЧНО-МЕТОДИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ВЫРАБОТКИ ОСТАТОЧНЫХ ЗАПАСОВ НЕФТИ ИЗ НЕОДНОРОДНЫХ
ПО ПРОНИЦАЕМОСТИ ПЛАСТОВ



Специальность 25.00.17 Разработка и эксплуатация нефтяных

и газовых месторождений


АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

доктора технических наук

Уфа 2011

Работа выполнена в Государственном унитарном предприятии «Институт проблем транспорта энергоресурсов» (ГУП «ИПТЭР)

Научный консультант Официальные оппоненты: Ведущая организация доктор технических наук, профессор Хисамутдинов Наиль Исмагзамович доктор технических наук, профессор Котенев Юрий Алексеевич доктор физико-математических наук Булгакова Гузель Талгатовна
доктор технических наук Вафин Риф Вакилович
Тюменский государственный нефтегазовый университет

Защита диссертации состоится 2011 г. в часов на заседании диссертационного совета Д 222.002.01 при Государственном унитарном предприятии «Институт проблем транспорта энергоресурсов» по адресу: 450055, г. Уфа, пр. Октября, 144/3.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке
ГУП «ИПТЭР».

Автореферат разослан 2011 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета

доктор технических наук, профессор Л.П. Худякова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

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:

  1. Анализ причин формирования остаточных трудноизвлекаемых запасов нефти, обзор существующих технологий повышения эффективности извлечения остаточных запасов нефти;
  2. 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;
  3. Разработка методики определения оптимальных условий и параметров применения технологий селективной водоизоляции выработанных пластов;
  4. Изучение процессов неизотермической фильтрации в неоднородных по проницаемости коллекторах; создание комбинированной технологии, сочетающей тепловое воздействие с изоляцией выработанных охлажденных пластов;
  5. 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

  1. Созданы научно-методические основы определения оптимальных критериев применения технологий селективной изоляции заводненных пластов в добывающих скважинах и потокоотклоняющих технологий в нагнетательных скважинах.
  2. 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.
  3. 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.
  4. 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.
  5. 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.
  6. Разработана новая технология теплового воздействия в сочетании с селективной водоизоляцией послойно-неоднородных частично заводненных коллекторов.

Основные защищаемые положения:

  1. Методология определения оптимальных критериев применения технологий селективной изоляции заводненных пластов в добывающих скважинах и потокоотклоняющих технологий в нагнетательных скважинах;
  2. Методика определения оптимальных условий и 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 разработки (на примере участка Самотлорского месторождения).

Практическая ценность и реализация работы

  1. Результаты диссертационной работы использованы при планировании и внедрении комплекса геолого-технических мероприятий (ГТМ) на месторождениях Нижневартовского региона и Оренбургской области.
  2. 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.

Краткое содержание работы

Во введении обоснована актуальность работы, сформулированы ее цель и основные задачи, обозначены основные положения, выносимые на защиту, показаны научная новизна и практическая ценность результатов работы.

Первая глава посвящена аналитическому обзору научно-технической литературы по вопросам разработки неоднородных по проницаемости коллекторов, в том числе с использованием технологий селективной водоизоляции промытых зон пластов, потокоотклоняющих и нестационарных технологий, тепловых методов воздействия на нефтяные залежи.

Рассмотрены условия формирования остаточных запасов нефти в процессе разработки месторождений. Показано, что причины формирования трудноизвлекаемых остаточных запасов нефти определяются физическими условиями течения пластовых флюидов в неоднородном по проницаемости коллекторе. Для извлечения нефти из низкопроницаемого коллектора необходимо создавать больший градиент давления, чем для высокопроницаемого коллектора при прочих равных условиях. Это принципиальное положение лежит в основе хорошо известных проблем разработки неоднородных по фильтрационно-емкостным характеристикам коллекторов и определяет геолого-технические причины формирования невырабатываемых зон.

Техногенное воздействие на пласт во многом способствует созданию таких условий в пласте, при которых процессы возникновения застойных недренируемых областей многократно усиливаются.

Большие возможности увеличения нефтеотдачи с применением физико-химических методов воздействия на пласты, разрабатываемые с заводнением, отмечались еще в середине прошлого века в работах Г.А. Бабаляна, А.П. Крылова, И.Л. Мархасина и др. В последующие годы необходимость и перспективность применения комбинированных технологий (заводнение с использованием физико-химических технологий) отмечаются в трудах В.Е. Андреева, Б.Т. Баишева, Ю.Е. Батурина, А.А. Боксермана, Г.Г. Вахитова, И.В. Владимирова, А.Ш. Газизова, И.Ф. Глумова, А.Т. Горбунова, Г.И. Григоращенко, С.А. Жданова, Ю.В. Желтова, Ю.П. Желтова, Р.Р. Ибатуллина, Г.З. Ибрагимова, М.М. Кабирова, В.Д. Лысенко, Р.Х. Муслимова, А.Д. Мухарского, Ю.А. Поддубного, В.Г. Султанова, М.Л. Сургучева, А.Г. Телина, Р.Т. Фазлыева, З.А. Хабибуллина, А.Я. Хавкина, Н.И. Хисамутдинова, А.Х. Шахвердиева, И.А. Швецова и других исследователей.

Эффективное проведение водоизоляционных работ в добывающих скважинах (технологии селективной водоизоляции (СВИ)), а также напрямую связанные с этим вопросы регулирования объемов и профилей закачки воды в нагнетательных скважинах (потокоотклоняющие технологии (ПОТ)) являются в настоящее время принципиально важными для обеспечения высоких показателей выработки запасов нефти. При этом приоритетными направлениями совершенствования данного круга вопросов выступают следующие общие задачи, неразрывно связанные между собой:

  • повышение адресности проведения данного вида работ в продуктивном пласте, направленных на изоляцию наиболее промытых и выработанных участков пласта;
  • повышение эффективности существующих технологий водоограничения, тампонирующих составов и специальных добавок, устройств и способов по ограничению водопритоков;
  • общее повышение эффективности системы заводнения на основе ограничения подвижности пластовых вод и смены направлений фильтрационных потоков.

К настоящему времени разработано значительное количество подходов, методов и технологий регулирования заводнения продуктивных коллекторов путем ограничения отборов воды, использования тампонирующих составов и водоизолирующих добавок, которые в целом позволяют добиться повышения эффективности процесса выработки запасов. Технологии ограничения водопритока должны обладать селективностью воздействия на промытые водонасыщенные интервалы, сохраняя коллекторские свойства нефтенасыщенной части продуктивного пласта; иметь высокую фильтруемость в пористой среде для создания изолирующего потокоотклоняющего экрана заданного радиуса действия. Компоненты, входящие в состав изолирующих композиций, должны быть устойчивыми к воздействию пластовых флюидов, температуры и давления, а также технологических жидкостей; обладать высокой адгезией к горной породе и цементному камню; быть доступными, нетоксичными и безопасными.

Как показали результаты проведенных исследований, наиболее перспективными для применения являются водоизоляционные технологии, основанные на использовании полимерных составов, силикатов и алюмосиликатов, а также кремнийорганических соединений.

Значительное разнообразие представленных методов, подходов и технологий не свидетельствует о том, что все они с равной долей успешности могут быть применены на любых залежах нефти. Напротив, промысловый опыт говорит о том, что уровень эффекта от внедрения технологий и методов ограничения водопритока носит неравномерный характер – от резкого и значительного улучшения промысловых характеристик до отсутствия эффекта по отдельным скважинам и участкам.

На основе проведенного анализа выявлена высокая степень зависимости эффективности реализации заводнения с сопровождающими изоляционными работами от особенностей геологического строения коллектора. Карбонатные коллекторы с развитой трещинной системой требуют принципиально иной организации закачки и применения потокоотклоняющих технологий, нежели водоплавающие залежи с активной подошвенной водой. Технологии, показывающие высокую эффективность на терригенных залежах Урало-Поволжья, ограниченно применимы для полимиктовых коллекторов Западной Сибири с повышенным глиносодержанием цемента. При этом сочетание нескольких осложняющих выработку запасов факторов требует разработки дополнительных технологических решений.

Показано, что для повышения эффективности процесса заводнения неоднородных коллекторов необходимо увеличивать текущий коэффициент охвата пласта заводнением за счет внедрения воды в малопроницаемые нефтенасыщенные участки. Такими возможностями, наряду с физико-химическими методами, обладают упруго-капиллярный циклический способ разработки (нестационарное заводнение) в сочетании с технологиями изменения направления фильтрационных потоков.



Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.