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 |

Экспериментальное обоснование методов подготовки агентов для вытеснения вязкой нефти

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

Рассохин Андрей Сергеевич

Экспериментальное ОБОСНОВАНИЕ МЕТОДов

ПОДГОТОВКИ АГЕНТОВ ДЛЯ ВЫТЕСНЕНИЯ ВЯЗКОЙ НЕФТИ

25.00.17 - Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Москва - 2009

Работа выполнена в Обществе с ограниченной ответственностью «Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий - Газпром ВНИИГАЗ»

Научный руководитель - доктор технических наук В.А. Николаев
Официальные оппоненты: доктор технических наук С.Н. Закиров; кандидат технических наук Ф.Р. Билалов
Ведущая организация - Российский государственный университет нефти и газа имени И.М. Губкина

Защита диссертации состоится « » 2009 г. в 12 час. 00 мин. на заседании диссертационного совета Д 511.001.01 при ООО «Газпром ВНИИГАЗ» по адресу: 142717, Московская область, Ленинский район, пос. Развилка, ООО «Газпром ВНИИГАЗ».

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ООО «Газпром ВНИИГАЗ».

Автореферат разослан « » 2009 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, д.г.-м.н. Н.Н. Соловьев

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы

Основные запасы нефти сосредоточены в недрах нефтяных и нефтегазовых месторождений. В то же время значительными запасами нефти обладают нефтегазоконденсатные месторождения (НГКМ) - объекты разработки предприятиями газодобывающей отрасли промышленности.

При разработке газовых месторождений - в большинстве случаев в режиме истощения - из недр извлекают до 85 - 90 % начальных запасов, реже удается извлечь до 95 %. Только в случае плотных низкопроницаемых пород-коллекторов газоотдача может составить лишь порядка 20 - 25 %. В то же время на извлечение нефти влияют не только характеристика вмещающих пород, но в значительно большей степени свойства нефти как флюида. Если вязкость пластового газа определяется величинами в сотые доли сантипуаз (сП), то вязкость нефти, как правило, выше на два-три порядка. При разработке нефтяных месторождений в режиме истощения коэффициенты извлечения нефти (КИН) даже из неплотных коллекторов не превышают 15-20 %.

К наиболее сложным видам запасов следует отнести запасы вязких нефтей (с вязкостью 10 сП). Запасы вязких нефтей в России весьма значительны, по некоторым оценкам порядка 10 млрд. т. В данной работе объектом исследования являются нефти, вязкость которых в пластовых условиях находится в диапазоне 10 - 60 сП. КИН при разработке залежей подобных нефтей в режиме истощения не превышают 10 - 12 %, причем для подгазовых залежей таких нефтей типичны КИН порядка 1 - 2 %.

В большинстве случаев эксплуатацию месторождений с нефтями невязкими (вязкость менее 10 сП) осуществляют с нагнетанием в пласт иногда сжатого газа, чаще - воды (вязкость воды порядка 1 сП). Подобные способы дают возможность повысить КИН в среднем до 25 - 30 и до 38 - 41 % соответственно. В последний период времени для вытеснения нефти исследуется возможность использования двухфазных смесей в качестве вытесняющих нефть агентов. Результаты экспериментов свидетельствуют об эффективности таких смесей.

Вытеснение газом или водой вязких нефтей не дает существенного увеличения КИН по сравнению с режимом истощения, поскольку маловязкие агенты вскоре после начала воздействия на пласт прорываются к забоям нефтяных скважин и извлечение нефти практически прекращается. Как известно, для достаточно эффективного извлечения вязких нефтей необходимо использовать агенты, вязкость которых превышает вязкость нефти не менее чем в 1,5 - 2 раза. Наибольший эффект при вытеснении обеспечивается в тех случаях, когда величина соотношения вязкостей агента и нефти достигает трех (дальнейшее увеличение соотношения влияет незначительно).

В опытном масштабе для вытеснения нефтей, в том числе вязких, используются водные растворы полимеров, наиболее распространенным из которых является полиакриламид (ПАА). Испытываются технологии, предусматривающие вытеснение нефти водогазовыми смесями, однако, во всех случаях процессы осуществляются до настоящего времени при разработке залежей нефти, вязкость которой ниже 10 сП.

Анализ показывает, что к числу причин, ограничивающих масштабы разработки запасов вязких нефтей и использования соответствующих технологий относятся, в частности, отсутствие методов подготовки полимерных растворов (раствора ПАА) со стабильной реологической характеристикой (вязкостью), отсутствие информации о возможностях использования двухфазных смесей в качестве агентов для вытеснения вязких нефтей, и отсутствие метода выбора состава двухфазных агентов. Чрезвычайно ограничены масштабы экспериментальных исследований эффективности вытеснения нефти нетрадиционными агентами, в том числе достаточно доступными.

В связи с изложенным, экспериментальное обоснование методов подготовки одно- и двухфазных агентов для вытеснения вязких нефтей является актуальной темой исследований.

Цель работы

Обосновать по результатам физических экспериментов методы подготовки одно- и двухфазных агентов для повышения эффективности вытеснения вязких нефтей.

Объект исследования

В качестве объектов исследования выбраны полимерные растворы (растворы ПАА) и двухфазные при пластовых условиях смеси (смеси воды с углеводородным газом), а также модели нефтей с вязкостью выше 10 сП.

Основные задачи исследований:

  1. По результатам экспериментов обосновать метод приготовления полимерного раствора со стабильной во времени вязкостью как эффективного агента для вытеснения вязкой нефти.
  2. Обосновать метод выбора состава двухфазной водогазовой смеси и подготовки ее к использованию как эффективного вытесняющего вязкую нефть агента.
  3. С использованием результатов физического моделирования оценить эффективность исследованных флюидов при использовании в качестве агентов для вытеснения вязких нефтей.

Научная новизна

В работе на основе результатов экспериментальных исследований установлено определяющее влияние степени дисперсности полимера (ПАА) в растворителе (воде) на стабильность вязкости разбавленного раствора полимера во времени.

Разработан метод выбора состава двухфазной водогазовой смеси по результатам измерения гидродинамического сопротивления модели продуктивного пласта на примере фильтрующейся смеси воды и метана.

По результатам экспериментов выбран состав водометановой смеси и путем физического моделирования установлена ее эффективность как агента для вытеснения в том числе вязких нефтей.

Защищаемые положения:

  1. Метод стабилизации вязкости водного раствора полиакриламида.
  2. Метод выбора состава двухфазной водогазовой смеси в качестве агента для вытеснения вязкой нефти.
  3. Экспериментальное обоснование эффективности вытеснения вязкой нефти водным раствором полиакриламида и двухфазной водометановой смесью.

Практическая значимость результатов работы

Предложенные метод стабилизации вязкости водного раствора полиакриламида как вытесняющего вязкую нефть агента, метод выбора состава двухфазных агентов, результаты оценки эффективности раствора полиакриламида и двухфазной водометановой смеси при вытеснении вязких нефтей, результаты оценки масштабов влияния пройденного фронтом агента расстояния на коэффициент вытеснения нефти - имеют практическое значение для организации предпроектных исследований и выбора способа разработки месторождений с запасами вязкой нефти, обеспечивающего значительное повышение нефтеотдачи по сравнению с разработкой в режиме истощения.

Результаты работы использованы при выполнении НИР «Рекомендации по освоению и разработке трудноизвлекаемых запасов нефти и конденсата месторождений ОАО «Газпром» (ООО «ВНИИГАЗ», 2008) и «Технологическая схема разработки Чаяндинского нефтегазоконденсатного месторождения» (этап 1, ООО «Газпром ВНИИГАЗ», 2009).

Апробация работы

Основные результаты исследований по теме диссертационной работы докладывались:

    • на Седьмой всероссийской конференции молодых ученых, специалистов и студентов по проблемам газовой промышленности России «Новые технологии в газовой промышленности», 25-28 сентября 2007 г., Москва, РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина;
    • на Научно-практическом семинаре молодых специалистов и ученых филиала ООО «ВНИИГАЗ» - «Севернипигаз», посвященного 60-летию ВНИИГАЗа, 20-23 мая 2008 г., Ухта, филиал ООО «ВНИИГАЗ» - «Севернипигаз»;
    • на Международной научно-практической конференции молодых специалистов и ученых «Применение новых технологий в газовой отрасли: опыт и преемственность», 30 сентября - 01 октября 2008 г., п. Развилка, Московская область, ООО «ВНИИГАЗ»;
    • на Международной научно-технической конференции «Инновационные технологии освоения ресурсов углеводородного и неуглеводородного сырья в XXI веке», 30 - 31 октября 2008 г., Оренбург, ООО «Газпром добыча Оренбург».

Публикации

Результаты диссертационной работы опубликованы в отраслевых журналах, трудах ООО «Газпром ВНИИГАЗ», в материалах всероссийских и международных научно-технических конференций, семинаров.

Всего по теме диссертации автором опубликовано восемь работ, одна из которых - в журнале, входящем в «Перечень ведущих рецензируемых научных журналов и изданий, выпускаемых в РФ, в которых должны быть опубликованы основные научные результаты диссертации на соискание ученой степени кандидата наук» ВАК Минобрнауки РФ.

Структура и объем работы

Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, списка литературы из 60 наименований. Содержание диссертации изложено на 105 страницах машинописного текста, включая 41 рисунок и 5 таблиц.

Благодарности

Автор выражает глубокую благодарность д.т.н. В.А. Николаеву за руководство работой, д.т.н. В.М. Булейко, С.В. Бураковой, В.П. Ванькову, к.г.-м.н. А.В. Дахнову, А.В. Мизину, к.т.н. С.Г. Рассохину, к.г.-м.н. Рыжову А.Е., к.т.н. А.Ф. Соколову, д.г.-м.н. Н.Н. Соловьеву, к.т.н. А.В. Сутырину, к.ф.-м.н. В.М. Троицкому - за ценные советы и оказанную помощь при проведении исследований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во «Введении» обоснована актуальность проблемы, определены цели исследования, основные задачи и методы их решения, сформулированы научная новизна и практическая ценность полученных результатов.

В первой главе диссертации сделан анализ проблем разработки запасов вязких нефтей, представленных в том числе подгазовыми оторочками НГКМ.

Проблемам повышения нефтеотдачи при разработке запасов нефти посвящены многие работы И.Д. Амелина, К.С. Басниева, С.Н. Бузинова, Н.А. Гужова, Ю.П. Желтова, П.И. Забродина, С.Н. Закирова, В.И. Колганова, Ю.П. Коротаева, В.Н. Мартоса, Г.С. Степановой, Р.М. Тер-Саркисова и многих других ученых.

Проблемы, связанные с освоением залежей вязких нефтей, исследовали Д.Г. Антониади, А.Р. Гарушев, И.Л. Мархасин, А.Х. Мирзаджанзаде, К.А. Оганов, Э.Б. Чекалюк и другие.

Для предприятий газодобывающей отрасли наибольший интерес представляют результаты разработки запасов нефтей, в том числе вязких, которые приурочены к продуктивным пластам нефтегазовых и нефтегазоконденсатных месторождений.

Вопросам разработки нефтяных оторочек НГКМ посвящены многие работы Н.А. Гужова, А.Г. Дурмишьяна, Ю.В. Желтова, С.Н. Закирова, Э.С. Закирова, В.Н. Мартоса, В.А. Николаева, В.Ф. Перепеличенко, Г.С. Степановой, Р.М. Тер-Саркисова и других исследователей.

При разработке нефтяных оторочек НГКМ кроме капиллярных и сорбционных свойств пласта и вязкости нефти, особенно высокой, на снижение нефтеотдачи оказывает влияние относительно небольшая толщина оторочки (нередко всего единицы метров) и ее расположение в пласте, залегающей под многократно большей по толщине газовой областью. Неблагоприятное соотношение вязкостей и, соответственно, подвижностей газа и нефти обусловливает быстрые прорывы газа к нефтяным скважинам. Это происходит вне зависимости от очередности отборов из залежи газа и нефти. Наиболее неблагоприятными оказываются результаты отбора нефти из оторочки в случае, когда пластовая нефть характеризуется высокой вязкостью (более 10 сП). Величины КИН по оценкам специалистов ООО «Газпром ВНИИГАЗ» могут при разработке подобных объектов не превышать 1-2 % от начальных запасов.

В нефтедобывающей промышленности имеется определенный опыт разработки нефтегазовых залежей, являющихся в известной степени аналогами НГКМ по структуре размещения в пласте запасов жидких (нефть) и газообразных углеводородов. Научное обобщение особенностей разработки подобных объектов и анализ влияния различных факторов на эффективность отбора нефти выполнен в работах И.Д. Амелина, С.Н. Закирова, В.И. Колганова, В.Н. Мартоса, А.Х. Мирзаджанзаде и других исследователей. Существенный вклад при этом сделан исследователями - экспериментаторами. Еще в 1950-1960-е годы Д. Лестц, Дж. Кэллоу, Г. Рейтцель и ряд других ученых США показал, что для эффективной разработки месторождений нефти, особенно месторождений с вязкими нефтями, необходимо осуществлять вытеснение нефти внешними, нагнетаемыми в пласт флюидами - «агентами». Достаточно высокая нефтеотдача может быть достигнута только в случае вытеснения нефти агентами, вязкость а которых выше вязкости нефти н в 1,5 - 2 и более раз. Максимальный эффект обеспечивается при а/ н ~ 3. Дальнейшее увеличение этого соотношения незначительно влияет на процесс вытеснения нефти.

В работе сделано соответствующее обобщение и приводятся сводные зависимости основных технологических параметров от особенностей пласта-коллектора и пластовых флюидов, а также условий разработки. Показаны масштабы снижения нефтеотдачи пласта при вытеснении нефти водой с увеличением вязкости нефти и снижением проницаемости пласта.

В работе приводятся также данные о зависимости коэффициента допрорывной и полной нефтеотдачи при вытеснении нефти водой от содержания в поровом пространстве продуктивного пласта связанной воды (по результатам экспериментов В.Т. Аванесова, 1956). Подчеркивается, что наличие связанной воды не только не снижает нефтеотдачу, но, напротив, облегчает фильтрацию нефти и обеспечивает некоторое увеличение КИН.

К сожалению, опыт разработки нефтегазовых залежей может быть использован при эксплуатации тонких подгазовых оторочек вязкой нефти лишь отчасти, поскольку различие нередко на три - четыре порядка в вязкостях газа газовой шапки и нефти диктует необходимость обоснования новых подходов к разработке этих крайне сложных объектов. Данные отличия оказывают значительное негативное влияние на эффективность разработки запасов нефти, представленных подгазовыми оторочками нефти с подобными реологическими свойствами.

Этажи нефтеносности типичных нефтегазовых залежей достигают 120-150 м и более (Степновское нефтегазовое месторождение в Саратовской области, месторождение Прадхо-Бей в штате Аляска, США, и др.). Ближе к НГКМ по размерам нефтенасыщенной области пласта Восточно-Сусловское нефтегазовое месторождение Саратовской области: этаж нефтеносности у этого объекта около 40 м.

В целом можно отметить, что опыт разработки сложных двухфазных залежей в отечественной газонефтепромысловой отрасли весьма ограничен. Практически отсутствует опыт эффективной разработки таких объектов, особенно содержащих запасы вязких нефтей. Пример с Анастасиевско-Троицким нефтегазовым месторождением скорее исключение, поскольку достаточно высокая эффективность разработки запасов нефти на этом объекте (отобрано свыше 70 % от начальных запасов) объясняется уникальными характеристиками как нефти - небольшая вязкость (2,4 сП), - так и коллектора - проницаемость пород до 5 Дарси.

Основные выводы, которые следуют из анализа разработки месторождений нефти и результатов экспериментов, сводятся к следующим положениям:

1) запасы нефти, представленные тонкими подгазовыми оторочками, тем более оторочками с вязкими нефтями, относятся к категории трудноизвлекаемых, достаточно эффективная разработка которых требует активного комплексного воздействия и на флюидальную, и на коллекторную компоненты объекта как пластовой фильтрационной системы (ПФС);

2) эффективная разработка подобных оторочек может быть обеспечена только при условии предварительного гидродинамического отделения оторочки от газовой шапки и эксплуатации нефтенасыщенной области как независимого объекта;

3) без активного воздействия на пласт путем нагнетания в том числе максимально эффективного - с учетом особенностей объекта разработки - нефтевытесняющего агента можно рассчитывать лишь на КИН, не превышающие приблизительно 40 %, а при вязкости нефти выше 10 сП достигающие всего несколько процентов;

4) при активном воздействии имеется возможность управлять величиной КИН, обеспечивая необходимое соотношение вязкостей вытесняющего агента µа и нефти µн; достаточно высоких величин КИН - более 30-35 % - можно ожидать при соотношениях µа / µн 1,5 - 2;

5) обязательным условием эффективной разработки тонких подгазовых оторочек вязкой нефти является обеспечение максимального охвата пласта вытесняющим агентом и равномерного дренирования по возможности всей нефтенасыщенной области пласта путем сооружения системы скважин с оптимальным соотношением длин вертикальных и горизонтальных участков стволов при ориентировании последних с учетом распределения фильтрационно-емкостных свойств коллектора.

С учетом изложенной информации, автор посчитал необходимым поставить перед собой соответствующие задачи исследования по проблеме разработки запасов нефти с повышенной вязкостью (свыше 10 сП), в том числе приуроченных к подгазовым зонам НГКМ, путем вытеснения нефти агентами с необходимыми свойствами. Для решения поставленных задач и обоснования рекомендаций и предлагаемых технических разработок автор использовал методы экспериментальных исследований, результаты экспериментов других исследователей и данные анализа разработки месторождений.

Во второй главе исследуются реологические особенности одно- и двухфазных флюидов в связи с обоснованием выбора эффективных агентов для вытеснения вязких нефтей при разработке, в частности, подгазовых оторочек.



Pages:   || 2 | 3 | 4 |
 





 
© 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.