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 |

Обоснование технологии выравнивания профиля приемистости нагнетательных скважин на нефтяных месторождениях композициями на основе ЩЕЛОЧНЫХ СИЛИКАТНО-ПОЛИМЕРНЫХ

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

УДК 622.276.2

Рогова татьяна сергеевна

Обоснование технологии выравнивания профиля приемистости нагнетательных скважин на нефтяных месторождениях композициями на основе ЩЕЛОЧНЫХ СИЛИКАТНО-ПОЛИМЕРНЫХ ГЕЛЕЙ

Специальность 25.00.17 Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Москва, 2007

Работа выполнена в Открытом акционерном обществе «Всероссийский нефтегазовый научно-исследовательский институт им. академика А.П.Крылова (ОАО «ВНИИнефть»).

Научный руководитель – доктор технических наук, профессор С.А. Жданов

Официальные оппоненты – доктор технических наук Г.С. Малютина

кандидат технических наук В.Д. Булавин

Ведущее предприятие – ОАО «Славнефть-Мегионнефтегаз»

Защита диссертации состоится «6» апреля 2007 г. в 10 часов на заседании Диссертационного Совета Д.222.006.01 ВАК России при ОАО «Всероссийский нефтегазовый научно-исследовательский институт им. академика А.П.Крылова» (ОАО «ВНИИнефть») по адресу: 125422, г. Москва, Дмитровский проезд, д.10.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ОАО «ВНИИнефть».

Автореферат разослан «3» марта 2007 г.

Ученый секретарь диссертационного Совета,

Кандидат геолого-минералогических наук Максимов М.М.

ОбЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Развитие добычи нефти на месторождениях России связано с необходимостью дальнейшего ускоренного вовлечения в доразработку трудноизвлекаемых запасов нефти на поздней стадии эксплуатации. Основным способом разработки нефтяных месторождений в стране является заводнение, при этом способе эффективность извлечения нефти зависит от полноты охвата пласта воздействием закачиваемой воды. Высокая неоднородность продуктивных пластов, связанная с наличием в них высокопроницаемых пропластков, приводит к быстрому прорыву воды в добывающие скважины и, как следствие, ухудшению технико-экономических показателей разработки месторождений и снижению нефтеотдачи пластов.

Дальнейшее совершенствование разработки нефтяных месторождений с применением заводнения связано с перераспределением потоков дренирующей воды в пласте с целью повышения охвата пласта заводнением как по мощности пласта, так и по площади. Этой цели можно достичь следующими способами:

- выравниванием профиля приемистости (ВПП) нагнетательных скважин за счет уменьшения проницаемости высокопроницаемых зон пласта и уменьшения потока воды через них, при этом закачиваемая вода относительно равномерно поступает как в изолированные высокопроницаемые, так и в низкопроницаемые пропластки;

- увеличением охвата пласта заводнением за счет полной или частичной изоляции уже промытых высокопроницаемых зон пласта путем создания потокоотклоняющего барьера на пути фильтрации воды.

В мировой практике водоизоляционных работ широко применяются составы на полимерной основе, образующие водоизоляционный материал во всем объеме с регулируемым сроком схватывания. К ним относятся гипано-формалиновая смесь, вязкоупругие составы на основе полиакриламида и хромокалиевых квасцов или бихромата калия, полимердисперсные системы, гелеобразующие составы на основе трехвалентных солей и другие. Хотя результаты их использования положительны, но имеется ряд недостатков - высокая стоимость и токсичность некоторых компонентов (например, хром-ксантановые и хром-полиакриламидные гели) недостаточная селективность и невысокая эффективность изоляции из-за кратковременности их действия, и, в случае необходимости, отсутствуют способы восстановления первоначальной проницаемости пластов.

Одним из наиболее экологичных и прогрессивных методов увеличения охвата пластов воздействием является применение гелеобразующих составов на основе силиката натрия.

Однако до последнего времени недостаточно изучены следующие вопросы:

- влияние на механизм гелеобразования и свойства получаемого изолирующего материала различных факторов, а именно силикатного модуля, природы и концентрации компонентов гелеобразующей композиции, температуры, пластового давления, минерализации пластовой воды и т.д.;

- изменение фильтрационных характеристик пористой среды после закачки гелеобразующего состава в пласт и образования в пласте силикатно-полимерного геля;

- адаптация состава гелеобразующей композиции к конкретным геолого-промысловым условиям нефтяных месторождений;

- способы приготовления и закачки композиции в пласт.

Цель диссертационной работы – исследование механизма образования силикатных гелей, их физико-химических и фильтрационных свойств и разработка технологии выравнивания профиля приемистости нагнетательных скважин щелочными силикатно-полимерными гелями для повышения эффективности разработки месторождений на поздней стадии эксплуатации.

Основные задачи исследований.

  1. Обобщение современных представлений о процессе гелеобразования различных реагентов, возможности их применения для ВПП нагнетательных скважин с целью увеличения нефтеотдачи пластов.
  2. Обоснование основных критериев, определяющих возможность и эффективность применения щелочных силикатно-полимерных гелей для выравнивания профиля приемистости.
  3. Исследование механизма образования и формирования силикатно-полимерного геля и изучение влияния различных факторов на его физико-химические свойства.
  4. Фильтрационные исследования пористой среды до и после закачки силикатно-полимерного геля.
  5. Разработка, испытание и внедрение технологии выравнивания профиля приемистости нагнетательных скважин щелочными силикатно-полимерными гелями в различных геолого-промысловых условиях.

Методы решения поставленных задач.

  1. Анализ современной научно-технической литературы, проведение аналитических исследований по сравнению различных методов и реагентов для выравнивания профиля приемистости нагнетательных скважин.
  2. Физико-химические исследования по обоснованию состава силикатно-полимерных гелей в зависимости от природы силиката натрия, различных кислых агентов, полимеров и инертных наполнителей для различных условий применения композиции.
  3. Фильтрационные исследования на насыпных моделях пористой среды и натурных кернах.
  4. Проведение промысловых испытаний технологии выравнивания профиля приемистости нагнетательных скважин и отработка оптимальных параметров технологического процесса по приготовлению и закачке гелеобразующего состава на основе силиката натрия в пласт.
  5. Оценка технологической эффективности проведенных геолого-технических мероприятий по выравниванию профиля приемистости нагнетательных скважин.

Научная новизна.

1. Разработана методика исследования физико-химических свойств гелеобразующих составов на основе силиката натрия.

2. Установлено влияние природы, концентрации и соотношения компонентов гелеобразующей композиции, температуры пласта и минерализации воды на физико-химические свойства щелочного силикатно-полимерного геля и эффективность его применения.

3. Изучены изолирующие свойства силикатных гелей на насыпных моделях пористой среды и на керновом материале.

4. Изучен механизм поведения силикатно-полимерного геля в водо- и нефтенасыщенной пористой среде.

5. Разработан способ приготовления гелеобразующего состава с регулируемыми временем начала гелеобразования и прочностью образующегося силикатно-полимерного геля в лабораторных и в промысловых условиях.

6. Разработан способ изоляции водопритока и зоны поглощения. (Пат. РФ № 1774689, Пат. РФ № 2076203).

Основные защищаемые положения:

1. Методика исследования физико-химических и реологических свойств гелеобразующих композиций и результаты влияния свойств силиката натрия, природы и концентрации различных компонентов композиции, температуры и минерализации воды на механизм гелеобразования.

2. Механизм поведения силикатно-полимерных гелей в пористой среде.

3. Способ приготовления гелеобразующего состава с регулируемым временем начала гелеобразования и прочностью непосредственно перед закачкой в пласт.

4. Технология выравнивания профиля приемистости нагнетательных скважин с применением силикатных гелей и ее модификации в различных геолого-физических условиях.

Практическая ценность работы.

  1. Разработана и обоснована технология выравнивания профиля приемистости нагнетательных скважин композициями на основе щелочных силикатно-полимерных гелей в карбонатных и терригенных коллекторах с различной проницаемостью, пластовой температурой до 90оС и минерализацией воды до 300 г/л.
  2. Разработан метод приготовления гелеобразующей композиции на основе силиката натрия непосредственно перед закачкой в пласт.
  3. Обоснованы условия наиболее эффективного применения щелочных силикатно-полимерных гелей для выравнивания профиля приемистости нагнетательных скважин.
  4. Для практической реализации предложенных технологических решений разработана и утверждена «Инструкция по применению силикатно-полимерных гелей (СПГ) для изоляции высокопроницаемых зон пласта в нагнетательных и добывающих скважинах» (РД 153-39Н-020-97).
  5. Технология реализована на нефтяных месторождениях Западной Сибири, Татарстана, Пермской области и Республики Коми с различными геолого-физическими условиями при непосредственном участии автора во внедрении и промысловых испытаниях. В результате обработок, проведенных на 189 нагнетательных скважинах, дополнительно добыто более 460 тыс.т нефти, удельный технологический эффект составил более
    2,4 тыс.т нефти на 1 скважино-операцию при средней продолжительности эффекта 12 месяцев.

Апробация работы.

Результаты диссертационной работы и основные положения докладывались и обсуждались на заседаниях технического совета НГДУ «Белозернефть» и «Нижневартовскнефть» (г. Нижневартовск), XIV Губкинских чтениях «Развитие идей И.М.Губкина в теории и практике нефтегазового дела», научно-практической конференции «Состояние и перспективы научных и производственных работ в ОАО «РМНК «Нефтеотдача» (пос. Новоспасское, г. Самара), I-ой международной научно-практической конференции «Состояние и перспективы использования новых методов увеличения нефтеотдачи в Казахстане» (г. Алматы), 1-ой международной научной конференции «Современные проблемы нефтеотдачи пластов. Нефтеотдача-2003.» (Россия, Москва, РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина), научных семинарах лаборатории и секции Ученого Совета ОАО «ВНИИнефть».

Публикации.

По теме диссертации опубликовано 13 работ, в том числе 2 патента,
7 статей и составлен руководящий документ на технологический процесс.

Структура и объем работы.

Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав и заключения, содержащего основные результаты и выводы. Общий объем работы составляет 154 страницы, в том числе 28 таблиц, 37 рисунков. Список литературы включает 114 источника.

Автор выражает свою благодарность научному руководителю д.т.н., профессору Жданову С.А.; д.т.н., профессору Горбунову А.Т.; к.т.н. Кряневу Д.Ю.; к.х.н. Старковскому А.В.; к.т.н. Петракову А.М.; к.т.н. Зискину Е.А.; Дзюбенко Е.М. за научные консультации и ряд ценных идей, использованных в работе. Автор благодарит сотрудников Центра ПНП ОАО «ВНИИнефть» за помощь и поддержку, оказанные в процессе подготовки диссертационной работы.

содержание РАБОТЫ

Во введении обоснованы актуальность проблемы, цель, основные задачи исследований, сформулированы научная новизна и практическая ценность диссертации, а также указана реализация результатов исследований в нефтедобывающей промышленности.

В первой главе рассмотрено состояние проблемы разработки месторождений, вступающих в позднюю стадию их разработки и характеризующихся снижением добычи нефти и ростом обводненности добываемой продукции, что связано в основном с опережающей выработкой наиболее высокопроницаемых пластов. Для решения данной задачи первостепенное значение приобретает применение методов по выравниванию профиля приемистости нагнетательных скважин.

Важный вклад в развитие и изучение различных аспектов этой проблемы внесли Алмаев Р.Х., Алтунина Л.К., Амиян В.А., Баишев А.Б., Блажевич В.А., Боксерман А.А., Бученков Л.Н., Газизов А.Ш., Глущенко В.Н., Горбунов А.Т., Девятов В.В., Жданов С.А., Желтов Ю.В., Ибрагимов Л.Х., Крянев Д.Ю., Маляренко А.В., Мищенко И.Т, Поддубный Ю.А., Сидоров И.А., Сургучев М.Л., Умрихина Е.Н., Хлебников В.Н. и многие другие.

Создание водоизолирующего экрана решается с помощью химических реагентов, которые в течение определенного времени формируют в поровом (или трещинном) пространстве призабойной зоны пласта (ПЗП) водоизолирующую массу, которая образуется селективно лишь в пространстве, занятом водной или преимущественно водной фазой. Основными факторами, определяющими выбор реагента для получения в пласте водоизолирующих материалов, эффективно ограничивающих фильтрацию воды, являются:

  • химический состав и свойства пластовых вод,
  • пластовая температура,
  • состав и свойства нефти,
  • минералогический состав пород,
  • химическая активность закачиваемого реагента относительно состава и компонентов продуктивного пласта.

Для образования изолирующего материала необходимо как минимум наличие двух компонентов: основного компонента, называемого водоизолирующим реагентом, и вспомогательного. Рассмотрено значительное число химических реагентов, для каждого из которых уточнена область наиболее эффективного применения, а также их преимущества и недостатки. В зависимости от химической природы реагента и способа приготовления процесс образования изолирующей массы может идти по следующим механизмам:

  • осадкообразование,
  • гелеобразование,
  • затвердевание,
  • коагуляция и т.д.

Наиболее распространенными методами для выравнивания профиля приемистости скважин и увеличения охвата пластов заводнением являются способы с использованием композиций, обладающих повышенной вязкостью, в основном, растворов полимеров. Достаточно широко в качестве полимера используют различные полиакриламиды (ПАА), а также различные модификации полимерных растворов: вязко-упругие составы (ВУС), полимердисперсные системы (ПДС), сшитые полимерные системы (СПС) и др.

Основным недостатком применения растворов на основе ПАА является механическая и термическая деструкция полимера при повышенной температуре, а также незначительное время действия водоизоляции (2-3 месяца). Этих недостатков лишены биополимеры. В НПО «ИТИН» разработана технология обработок нагнетательных скважин композицией на основе биополимера - продукта БП-92.

В настоящее время для ВПП нагнетательных скважин широко применяется закачка обратных эмульсий (ОЭ). Перспективность и эффективность их использования обусловлена способностью фильтроваться в высокопроницаемые каналы пласта и трещины, структурироваться при перемешивании с пластовой водой, гидрофобизировать скелет коллектора с увеличением его фазовой проницаемости для нефти. Основным недостатком ОЭ является их термодинамическая нестабильность.

Силикатный гель применяется в нефтяной промышленности с 1935 года как добавка к цементным растворам, связывающим веществам, защитным покрытиям и др. Силикат натрия является дешевым и экологически безопасным реагентом, поэтому идея его использования для изоляции пластов высказывалась давно. В 1949-54 гг. на Туймазинском месторождении были проведены опытные испытания технологии с применением силикатных гелей для изоляции подошвенной воды. Однако из-за низкой эффективности и недостаточной изученности метод не получил широкого практического применения.

В США на основе силиката натрия разработана и применяется система «Zonelock» фирмы Dowell, представляющая собой кислый силикатный гель. Система успешно используется в песчаных, известковых и доломитовых пластах при температуре до 80оС. Основным недостатком ее является повышенная кислотность, поэтому в состав композиции необходимо вводить ингибиторы коррозии для защиты скважинного оборудования.

Была также предложена технология, основанная на последовательной закачке двух оторочек растворов (силиката натрия и кислого агента), которые при смешении в пласте образуют гель. Но эта технология имеет существенный недостаток: в пористой среде растворы плохо перемешиваются, в результате гель не образуется или образуется не во всем объеме.

В результате анализа данных (опубликованных в литературе) по регулированию профилей приемистости нагнетательных скважин было установлено, что в сильно расчлененных песчаных и карбонатных коллекторах с развитой трещиноватостью в призабойной зоне применение гелеобразующих материалов дало отрицательные результаты. В коллекторах, где отсутствовали открытые трещины в призабойной зоне пласта, гелеобразующие составы были эффективны.

Анализ литературного материала показал, что для выравнивания профиля приемистости нагнетательных скважин на нефтяных месторождениях применялось много различных технологий, отличающихся механизмом воздействия, свойствами получаемого изолирующего продукта, сроком действия и т.д. На основании литературного обзора были сформулированы следующие основные требования, определяющие возможность и эффективность применения силикатно-полимерных гелей:

- селективность изоляционных работ;

- прочность и стабильность во времени изоляционного материала;

- способность разрушаться после выполнения задачи;

- технологичность приготовления и закачки состава в пласт;

- низкая стоимость и экологичность используемых реагентов;

- технологическая эффективность применения технологии.

Однако проведенные ранее немногочисленные промысловые испытания технологии на основе силиката натрия показали невысокую технологическую эффективность выполненных работ. Недостаточная информативность по этим работам не позволила выявить все причины низкой технологической эффективности проведенных работ.

Наиболее вероятно, что основными причинами низкой технологической эффективности являются недостаточная изученность физико-химических и реологических свойств гелеобразующих составов, механизма образования и разрушения силикатного геля в пористой среде, влияния различных природных факторов на процесс приготовления, закачки и механизм гелеобразования. На основании вышеизложенного были сформулированы основные задачи исследований.



Pages:   || 2 | 3 |
 





 
© 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.