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 |

Исследование водонасыщенности образцов горных пород и разработка технологии повышения приемистости нефтеносного пласта

-- [ Страница 1 ] --

УДК 622.276.3

На правах рукописи

Мухаметзянова Алина Флоритовна

ИССЛЕДОВАНИЕ ВОДОНАСЫЩЕННОСТИ

ОБРАЗЦОВ ГОРНЫХ ПОРОД И РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ПОВЫШЕНИЯ ПРИЕМИСТОСТИ НЕФТЕНОСНОГО ПЛАСТА

Специальность 25.00.17 – Разработка и эксплуатация

нефтяных и газовых месторождений

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Уфа 2012

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования

«Оренбургский государственный университет» (ФГБОУ ВПО «ОГУ»).

Научный руководитель доктор технических наук, доцент Ямалетдинова Клара Шаиховна
Официальные оппоненты: Котенев Юрий Алексеевич, доктор технических наук, профессор, Уфимский государственный нефтяной технический университет, заведующий кафедрой «Геология и разведка нефтяных и газовых месторождений» Галлямов Ирек Мунирович, кандидат технических наук, ООО «БашНИПИнефть», ведущий инженер отдела развития технологий добычи нефти и газа
Ведущая организация Государственное автономное научное учреждение «Институт нефтегазовых технологий и новых материалов» Академии наук РБ

Защита состоится 20 сентября 2012 г. в 1100 часов на заседании диссертационного совета Д 222.002.01 при Государственном унитарном предприятии «Институт проблем транспорта энергоресурсов» ( ГУП «ИПТЭР»)
по адресу: 450055, г. Уфа, пр. Октября, 144/3.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГУП «ИПТЭР».

Автореферат разослан 20 августа 2012 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета,

доктор технических наук, профессор Худякова Лариса Петровна

Общая характеристика работы

Актуальность работы

В настоящее время, когда многие разрабатываемые нефтяные месторождения России выработаны, возрастает число месторождений с теми или иными сложностями, возникающими при извлечении запасов нефти. Более того, многие малопродуктивные нефтяные залежи обладают только трудноизвлекаемыми запасами нефти, в связи с чем вопросы повышения приемистости продуктивных пород приобретают особо важное значение.

Исследования кернового материала горных пород, извлеченного из скважины, позволяют получить обильную геофизическую информацию о строении слоев земной коры и протекающих в них процессах. Изучение водонасыщенности пластов с использованием кернового материала имеет большое значение в физике пласта для правильного представления физических явлений, происходящих при освоении залежи. Распределение воды в порах продуктивного пласта существенно влияет на фазовые проницаемости пород для нефти, воды и газа. Водонасыщенность связана также с такими важными характеристиками, как смачиваемость пород вытесняющими жидкостями, интенсивность капиллярных процессов в пласте и количество нефти в поровом пространстве пласта. Основные задачи, которые ставят разработчики месторождений к лабораторным измерениям водонасыщенности, – повышение точности измерений, обеспечение измерений при многофазном течении флюидов в неоднородных пластах, детализация пространственного распределения насыщенности в образцах  кернового материала. Существующие способы измерения лишь отчасти удовлетворяют предъявляемым нормативным требованиям. Измерение водо- и нефтенасыщенности методом сопротивлений проводится для фиксированного участка исследования керна, без детализации пространственного распределения. Лабораторные исследования коллекторских свойств кернового материала горных пород проводятся при подсчете извлекаемых запасов нефти, при разработке новых технологий повышения приемистости нефтеносного пласта, при составлении проектов разработки нефтяных месторождений и т.д.

Цель работы – усовершенствование метода определения водонасыщенности кернового материала горных пород и разработка экологически безопасной технологии повышения приемистости нефтеносного пласта.

Для решения поставленной цели были сформулированы следующие основные задачи:

1. Классификация основных методов определения водонасыщенности кернового материала горных пород продуктивного пласта на основе анализа научно-технической и патентной литературы;

2. Разработка лабораторной установки по определению водонасыщенности кернового материала горных пород;

3. Разработка усовершенствованного метода определения водонасыщенности кернового материала горных пород;

4. Разработка устройства для экспресс-определения водонасыщенности кернового материала горных пород;

5. Теоретическое и экспериментальное исследование с использованием электрофизических методов зависимости характеристик водонасыщенности кернового материала от содержания в них связанной воды;

6. Исследование явления гистерезиса изменения объема связанной воды в керновом материале при изменении степени обводненности кернового материала;

7. Разработка экологически безопасной технологии повышения приемистости продуктивного пласта на основе длинноволновой импульсной закачки рабочей жидкости.

Методы решения поставленных задач

Основой для решения поставленных задач явились работы отечественных и зарубежных ученых и специалистов. Решение поставленных задач осуществлялось путем теоретических и экспериментальных исследований в лабораторных условиях с использованием кернового материала горных пород. В работе использованы экспериментальные и теоретические методы высокочастотной кондуктометрии, методы петрофизики и влагометрии, а также положения теории упругости. В работе использованы численные и статистические методы обработки результатов экспериментальных исследований.

Научная новизна результатов работы:

  1. Усовершенствован метод определения водонасыщенности кернового материала на специально разработанной установке высокочастотной кондуктометрии, основанный на исследовании зависимости электропроводности от влажности материала;
  2. Разработаны устройство и на его основе экспресс-метод для определения водонасыщенности кернового материала продуктивного пласта нефтяного месторождения;
  3. Впервые теоретически и экспериментально с использованием электрофизических методов установлена зависимость характеристик водонасыщенности кернового материала от содержания в нем связанной воды;
  4. Обнаружено явление гистерезиса изменения объема связанной воды в керновом материале горных пород при изменении водонасыщенности последнего;
  5. Разработана экологически безопасная технология повышения приемистости продуктивного пласта путем длинноволнового импульсного воздействия на нефтяную залежь.

На защиту выносятся:

- усовершенствованный метод определения водонасыщенности кернового материала продуктивного пласта нефтяного месторождения и устройство для его осуществления;

- устройство для оперативного определения водонасыщенности кернового материала продуктивного пласта нефтяного месторождения, позволяющее проводить исследования не только в лабораторных, но и в полевых условиях для экспресс-определения и исключающее уменьшение потерь искомого пластового влагосодержания;

- результаты исследований зависимости характеристик водонасыщенности кернового материала от содержания в нем связанной воды с использованием электрофизических методов;

- результаты исследований явления гистерезиса изменения объема связанной воды в керновом материале горных пород в процессе изменения водонасыщенности кернового материала;

- экологически безопасная технология повышения приемистости продуктивного пласта путем длинноволнового импульсного воздействия на нефтяную залежь.

Практическая ценность результатов работы

Работа выполнена в ходе реализации государственного контракта
ГК № 14.740.11.0429 на выполнение научно-исследовательских работ в рамках Федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 годы по теме: «Исследование экологически безопасных технологий интенсификации вытеснения трудноизвлекаемых запасов нефти».

Разработанные автором методические рекомендации и технические средства измерения позволяют проводить измерения водонасыщенности и с достаточной точностью оценивать количество связанной воды в керновом материале. Разработана экологически безопасная технология повышения приемистости продуктивного пласта путем длинноволнового импульсного воздействия на нефтяную залежь.

Материалы исследования используются в качестве учебно-методических пособий в учебном процессе кафедры «Бурение, разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений» в Грозненском государственном нефтяном техническом университете имени акад. М.Д. Миллионщикова.

Оценка достоверности результатов исследования выявила, что полученные теоретические и экспериментальные зависимости водонасыщенности образцов горных пород методом высокочастотной кондуктометрии основаны на применении известных положений физики и механики сплошных сред, порометрии, петрофизики, электроизмерений, метрологии.

Достоверность результатов подтверждается сопоставлением данных теоретических, аналитических и лабораторных исследований и их сходимостью.

Апробация результатов работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на: II, III International Student Scientific and Practical Conferences «Oil and Gas Horizons» (Москва, 2010 г., 2011 г.); Всероссийских научно-методических конференциях (с международным участием) «Инновации и наукоемкие технологии в образовании и экономике» (Уфа, 2010 г., 2011 г., 2012 г.); научно-практической конференции
8-ого Международного молодежного нефтегазового форума (Алматы, 2011 г.); Всероссийских научно-практических конференциях «Энергоэффективность. Проблемы и решения» в рамках Российских энергетических форумов, Международных специализированных выставок «Энергетика Урала», Международных специализированных выставок «Энергосбережение» (Уфа, 2009 г., 2010 г., 2011 г.); Шестнадцатой Всероссийской научной конференции студентов-физиков и молодых ученых ВНКСФ-16 (Екатеринбург, Волгоград, 2010 г.); Студенческой научно-практической конференции по физике (Уфа, 2010 г.); Международных научно-практических конференциях «Проблемы и методы обеспечения надежности и безопасности систем транспорта нефти, нефтепродуктов и газа» в рамках Нефтегазовых форумов и Международных специализированных выставок «Газ. Нефть. Технологии» (Уфа, 2010 г., 2011 г., 2012 г.).

Публикации результатов и личный вклад автора

Основные результаты диссертационной работы опубликованы в 22 научных работах, в т.ч. в 3 ведущих рецензируемых журналах, рекомендованных ВАК Министерства образования и науки РФ, получены патент на полезную модель и положительное решение по заявке.

Структура и объём работы

Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, основных выводов и рекомендаций, библиографического списка использованной литературы, включающего 85 наименований. Работа изложена на 133 страницах, содержит 2 таблицы, 72 рисунка.

Автор выражает благодарность научному руководителю д.т.н. Ямалетдиновой К.Ш., академику АН РБ Гимаеву Р.Н., д.т.н. Сушко Б.К., д.ф.-м.н. Гоцу С.С. за полезные советы и помощь.

Краткое СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

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

Первая глава посвящена обзору современных методов определения водонасыщенности материалов и повышения приемистости продуктивного пласта нефтяных месторождений.

На основе сравнительного анализа литературных данных выявлены со­временные тенденции и направления развития научно-исследовательских работ в области определения водонасыщенности материалов. Измерения водонасыщенности образцов горных пород занимают важное место в современной аналитической измерительной технике. Информация о содержании воды в нефтеносном пласте необходима для управления процессами регулирования приемистости нефтеносного пласта.

В настоящее время многие нефтяные месторождения России вступили в завершающую стадию разработки, средняя обводненность добывающих скважин на таких месторождениях превышает 90 % при достаточно низких коэффициентах нефтеотдачи. При достижении обводненности добываемой продукции 90…95 % эксплуатация скважин может оказаться нерентабельной, хотя извлекаемый потенциал нефти далеко не исчерпан. Поэтому весьма актуальна проблема доизвлечения нефти и повышения приемистости нефтеносного пласта современными экологически безопасными, например гидроимпульсными и виброволновыми, методами воздействия. Для повышения приемистости нефтеносных пластов с трудноизвлекаемыми запасами, в частности залежей в низкопроницаемых неоднородных коллекторах, создание энергоэффективных технологий, основанных на воздействии волновых полей на призабойную зону пласта и нефтенасыщенный коллектор, является актуальным и оправданным для достижения более высоких технико-экономических показателей нефтедобывающего производства.

Значительный вклад в развитие и совершенствование методов определения водонасыщенности материалов, а также в разработку технологий повышения приемистости нефтеносных пластов внесли: Андреев В.Е., Антипин Ю.В., Аширов К.Б., Берлинер М.А., Галлямов И.М., Гарифуллин Ш.С., Гильманова Р.Х., Гимаев Р.Н., Гоц С.С., Дегтярев Н.М., Дерягин Б.В., Жданов С.А., Заринский В.А., Карамышев В.Г., Комиссаров А.И., Котенев Ю.А., Лыков А.В., Максимов Н.И., Мищенко И.Т., Мищенков И.С., Малышев Л.Г., Муслимов Р.Х., Нугаев Р.Я., Султанов Ш.Х., Сушко Б.К., Токарев М.А., Федоров К.М., Хавкин А.Я., Хазипов Р.Х., Халадов А.Ш., Халиков Г.А., Хисамутдинов Н.И., Чураев Н.В., Ямалетдинова К.Ш. и многие другие.

Во второй главе усовершенствован метод исследования водонасыщенности кернового материала нефтеносного пласта, для чего разработана лабораторная установка по определению водонасыщенности кернового материала с использованием аппаратуры высокочастотной кондуктометрии.

Разработка установки основана на определении электрофизических параметров кернового материала, зависящих от его влажности. Электрическая проводимость характеризует распространение электромагнитных волн в нефтяном пласте и несет информацию о соответствующих параметрах пласта и их изменении.

Усовершенствованная лабораторная установка для определения водонасыщенности кернового материала представляет собой высокочастотный кондуктометрический мост, в состав которой входят измерительный генератор Г, гальванометр, емкостная ячейка СХ, собранные по оригинальной схеме измерительного моста с балансировкой по постоянному току, предназначенного для преобразования емкости датчика в электрический сигнал (рисунок 1). Ячейка для измерения электрической проводимости жидкости, представлена на рисунке 2.

Рисунок 1 – Электрическая схема бесконтактного высокочастотного кондуктометрического моста для определения водонасыщенности кернового материала

1, 2 – полуцилиндрические электроды; 3 – диэлектрическая оболочка; 4 – исследуемый керновый материал

Рисунок 2 – Схема емкостной ячейки для определения водонасыщенности керна

Измерения водонасыщенности в образце керна проводятся методом неуравновешенного моста. Дозированное увлажнение керна изменяет его водонасыщенность, при этом меняется значение емкости измерительной ячейки и увеличивается сигнал рассогласования моста.

На основе вышеизложенного разработан метод определения водонасыщенности кернового материала, который включает в себя приготовление эталонного образца из керна, его экстракцию и высушивание, моделирование пластовых условий в эталонном образце кернового материала, фильтрацию минерализованной воды через эталонный образец керна и последовательное измерение в процессе фильтрации промежуточных значений тока, проходящего через эталонный образец при подаче на него переменного напряжения. По полученным данным строится калибровочная зависимость амплитуды электрического сигнала от водонасыщенности эталонного образца керна, по которой определяют водонасыщенность исследуемого образца керна.

С использованием вышеизложенного усовершенствованного метода разработано устройство для экспресс-определения водонасыщенности кернового материала, позволяющее оперативно определять водонасыщенность горных пород с помощью аппаратуры высокочастотной кондуктометрии.

  Принципиальная схема устройства для реализации экспресс-метода-2

Рисунок 3 – Принципиальная схема устройства для реализации экспресс-метода определения водонасыщенности кернового материала горных пород

Особенностью метода является легкая балансировка моста, что. в свою очередь, обеспечивает оперативность измерений.

В результате проведенных исследований частотной зависимости получено семейство зависимостей выходного сигнала кондуктометра по постоянному току (току рассогласования моста) от частоты генератора опорного напряжения при питании моста гармоническим сигналом (рисунок 4). Графики строились при фиксированном значении выходного напряжения высокочастотного генератора. Из анализа кривых видно, что исследованный частотный диапазон опорного напряжения (1…11 МГц) может быть использован для определения водонасыщенности кернового материала.

 а) для гармонического сигнала; б) для прямоугольного сигнала  Зависимость-3

а) для гармонического сигнала; б) для прямоугольного сигнала

Рисунок 4 – Зависимость выходного сигнала кондуктометра от частоты

Рисунок 5 – Зависимость выходного сигнала кондуктометра
от водонасыщенности керна (прямоугольный сигнал генератора)



Pages:   || 2 |
 





 
© 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.