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 |

Совершенствование технологий кислотных обработок скважин в сложнопостроенных карбонатных коллекторах

-- [ Страница 1 ] --

УДК 622.276.3 На правах рукописи

Андреев Антон Вадимович

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЙ КИСЛОТНЫХ ОБРАБОТОК СКВАЖИН В СЛОЖНОПОСТРОЕННЫХ КАРБОНАТНЫХ КОЛЛЕКТОРАХ

Специальность: 25.00.17 - Разработка и эксплуатация

нефтяных и газовых месторождений

Автореферат диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Уфа – 2009

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

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Котенёв Юрий Алексеевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Нугаев Раис Янфурович

кандидат технических наук

Галлямов Ирек Мунирович

Ведущее предприятие: Общество с ограниченной ответственностью

НПО «Нефтегазтехнология» (г. Уфа)

Защита состоится «19» ноября 2009 г. в ___ часов ____ мин. на заседании диссертационного совета Д 222.002.01 в Государственном унитарном предприятии «Институт проблем транспорта энергоресурсов» ( ГУП «ИПТЭР») по адресу: 450055, г. Уфа, проспект Октября, 144/3.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГУП «ИПТЭР».

Автореферат разослан « ___ » __________ 2009 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета,

доктор технических наук Л. П. Худякова

Общая характеристика работы

Актуальность работы:

Разработка месторождений, приуроченных к карбонатным коллекторам, характеризуется низкими темпами отбора, невысокими значениями коэффициента извлечения нефти (КИН). Средний по отрасли КИН равен 35%, в то время как в карбонатных коллекторах этот параметр примерно на 10 пунктов ниже. Большая доля карбонатных коллекторов в объёме запасов нефти и газа и их относительно низкая выработка, делают эту группу коллекторов особенно перспективной с точки зрения применения новых технологий интенсификации добычи.

Существует большое количество методов воздействия на призабойную зону скважин в карбонатных коллекторах. Наибольшее распространение на промыслах получили солянокислотные (HCl) технологии и их модификации. Последние играют огромную роль в интенсификации добычи нефти. Объемы их использования настолько велики, что по суммарному эффекту дополнительно добытой нефти из залежи их приравнивают к методам повышения нефтеотдачи пластов

Эффективность солянокислотных обработок (СКО) зависит в первую очередь от глубины проникновения кислоты в пласт и от полноты растворения в кислотном растворе коллектора. В процессе обработки призабойной зоны пласта чистой соляной кислотой максимальное ее воздействие на породу происходит в прискважинной зоне. В удаленной же зоне пласта реакция кислоты с породой идет менее интенсивно ввиду потери части ее активности. В результате этого прискважинная зона будет обрабатываться более интенсивно с формированием максимального числа каналов растворения (в тех. литературе – «промоины, червоточины») в ущерб интенсивности формирования последних в удаленной зоне пласта. Поэтому эффективность СКО быстро снижается с ростом повторных обработок, проведённых на одной скважине. Отсюда очевидна необходимость торможения химического взаимодействия между кислотой и породой.

Для этого на практике широко применяются так называемые «замедлители» и «отклонители» соляной кислоты. Актуальность разработки таких технологий особенно возрастает в сложнопостроенных карбонатных коллекторах.

Цель работы – повышение продуктивности скважин в сложнопостроенных карбонатных коллекторах нефти применением композиций на базе кислот и полигликолей.

Основные задачи исследований:

1. На основе анализа научно-технической и патентной литературы выявить основные тенденции повышения эффективности СКО с использованием химических реагентов различного состава, замедляющих и отклоняющих фронт реакции.

2. Провести экспериментальное исследование новых композиционных составов, повышающих эффективность кислотных обработок скважин в карбонатных коллекторах.

3. Разработать методы дизайна кислотных обработок скважин с использованием замедлителей и отклонителей.

4. Создать технологии интенсификации добычи нефти и газа на основе новых композиционных составов для условий сложнопостроенных карбонатных коллекторов.

5. Выполнить геолого-промысловый анализ ОПР по испытанию разработанной технологии в различных геолого-физических условиях.

Методы исследования

Решение поставленных задач основано на комплексном подходе с использованием современных физико-химического и математического моделирования, а также геолого-промыслового анализа и данных гидродинамических исследований скважин.

Научная новизна выполненной работы

1. Обобщены и систематизированы с учетом современных представлений данные о технологиях и композиционных составах для кислотной обработки призабойных зон скважин в карбонатных коллекторах.

2. Выявлен механизм действия замедляющих добавок на основе полигликолей и экспериментально обоснованы новые композиционные составы для СКО.

3. На основе математического моделирования и лабораторных исследований установлено влияние основных технологических параметров процесса (концентрация кислоты и замедлителя, объем и скорость закачки рабочего раствора) на его эффективность.

4. Предложен новый композиционный состав и на его основе технологии СКО для сложнопостроенных карбонатных коллекторов нефтяных и газовых месторождений Волго-Уральской и Прикаспийской нефтегазоносных провинций.

5. В результате выполненного геолого-промыслового анализа данных гидродинамических исследований скважин оценена эффективность предложенных методов воздействия на призабойную зону скважин.

Основные защищаемые положения

1. Результаты исследования влияния полиглиноколей на микрореологические (в масштабе пор) свойства нефти.

2. Методы дизайна кислотных обработок скважин с использованием замедлителей и отклонителей.

3. Технология интенсификации добычи нефти и газа на основе нового композиционного состава для условий сложнопостроенных карбонатных коллекторов.

Практическая ценность результатов работы

Результаты теоретических и лабораторных исследований, разработанные методические подходы, математические модели, новые составы и технологии прошли апробацию на Ново-Елховском и Дачном нефтяных и Астраханском газоконденсатном месторождениях. Внедрение разработанного комплекса рекомендаций и технологий позволило получить дополнительно в среднем 410 т. нефти, 2,1 тыс. т. конденсата, и 5,87 млн. м3 газа на одну скважину-операцию.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались на: II-ой Международной Научно-Практической Конференции «Ашировские чтения», Самара-2004; Международной Молодёжной Научной Конференции «Севергеоэкотех-2004», Ухта-2004; XXIII-ей Научно-Практической Конференции молодых учёных и специалистов «Проблемы развития газовой промышленности Западной Сибири», Тюмень – 2004; Всероссийской научно-практической конференции «Уралэкология. Природные ресурсы – 2005», Москва-2005; XIX-ой Международной научно-технической конференции «Реактив-2006», Уфа-2006, I Всероссийской научно-технической конференции «Альтернативные источники химического сырья и топлива», Уфа-2008.

Публикации результатов и личный вклад автора

Основные результаты диссертационной работы опубликованы в 13 научных работах, в т.ч. 2 - в ведущих рецензируемых журналах, рекомендованных ВАК Министерства образования и науки РФ.

Структура и объём работы

Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, основных выводов и рекомендаций, списка литературы из 48 наименований. Работа изложена на 127 страницах, содержит 6 таблиц, 32 рисунка.

Автор выражает благодарность научному руководителю - д.т.н., профессору Котенёву Ю.А., д.т.н., профессору Андрееву В.Е., д.ф.-м.н., профессору Федорову К.М., д.г.-м.н., профессору Хайрединову Н.Ш., д.т.н., профессору Кондрашову О.Ф. и другим за полезные советы и помощь.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность темы исследования, определяются основные цели и задачи исследования, обосновываются научная новизна, основные защищаемые положения, практическая ценность и апробация работы.

Первая глава диссертации посвящена анализу современных тенденций в развитии технологий кислотных обработок скважин.

Значительный вклад в развитие и совершенствование кислотных методов воздействия на призабойную зону скважин внесли: Амиян В.А., Андреев В.Е., Антипин Ю.В., Аширов К.Б., Бакиров Н.М., Блюм Р.Г., Валеев М.Д., Вердеревский Ю.Л., Выжигин Г.Б., Дияшев Р.Н., Галлямов И.М., Гарифуллин Ш.С., Глазова В.М., Глущенко В.Н., Жданов С.А., Жеребцов Е.П., Ибатуллин Р.Р., Ибрагимов Г.З., Илюков В.А., Комиссаров А.И., Кувандыков И.Ш., Кудинов В.И., Логинов Б.Г., Лозин Е.В., Лысенко В.Ф., Максимов Н.И., Мищенко И.Т., Мищенков И.С., Малышев Л.Г., Муслимов Р.Х., Мухаметшин В.Ш., Нугаев Р.Я., Орлов Г.А., Селимов Ф.А., Сучков Б.М., Сонич В.П., Сидоровский В.А., Трахтман Г.И., Телин А.Г., Токарев М.А., Уголев В.С., Уметбаев В.Г., Фазлыев Р.Т., Фахретдинов Р.Н., Федоров К.М., Хавкин А.Я., Хайрединов Н.Ш., Хазипов Р.Х., Хисамов Р.С., Хисамутдинов Н.И. и многие другие.

Солянокислотная обработка карбонатных коллекторов - это сложный процесс, требующий глубокого понимания и тщательного моделирования. Причиной сложности моделирования данного процесса служит высокая скорость реакции между карбонатной матрицей породы и кислотой. Эффективность солянокислотных обработок (СКО) зависит в первую очередь от глубины проникновения кислоты в пласт и от полноты растворения в кислотном растворе коллектора.

При анализе микропроцессов, происходящих на уровне отдельных пор, в процессе кислотной обработки карбонатных коллекторов, в первую очередь выделяют процесс формирования т.н. «промоин» или отдельных, высоко проводящих поровых каналов, в которых расходуется большая часть кислоты.

Процесс образования «промоин» зависит от следующих параметров:

  • скорость реакции кислоты с горной породой;
  • скорость диффузии, которая определяет, как быстро кислота соприкасается с поверхностью породы;
  • интенсивность подачи кислоты к матрице породы.

Хоэфнер и Фоглер исследовали систему «соляная кислота – карбонат» и связали явление формирования промоин с числом Дамкеллера, определенным как отношение скорости химической реакции к скорости конвективного переноса.

Приведенный в работе анализ технологий увеличения эффективности традиционных СКО в карбонатных коллекторах показал, что основные тенденции в их развитии сводятся к следующему:

  • использование технологии максимально возможного темпа подачи агента в призабойную зону пласта (MAPDIR - Maximized Pressure Differential and Injection Rates);
  • повышение эффективности СКО с использованием химических реагентов различного состава, направленных на замедление и отклонение фронта реакции кислоты с карбонатной матрицей породы-коллектора (эмульсий, полимеров и ПАВ, сшитых полимерных систем, пенных систем, мелкодисперстных добавок, бензойной и молочной кислоты).

Во второй главе диссертации приведены результаты лабораторных исследований реологических свойств полигликолей в узких зазорах, сопоставимых с размерами пустотного пространства пород-коллекторов нефти. Выбор полигликолей в качестве реагентов – замедлителей реакции соляной кислоты с карбонатной породой обоснован в работах Н.Ш.Хайрединова, Ф.А.Селимова, С.А.Блинова, Ю.А.Котенева, А.Е.Андреева, О.А.Пташко и др. Данная же серия экспериментов посвящена изучению механизма отклоняющего действия некоторых полигликолей.

Исследования проводились на установке УГНТУ, позволяющей изучать физическое состояние и гидродинамические параметры жидкости в порах различного диаметра.

Методика исследований предусматривала изучение кинетики структурообразования и специфики разрушения формирующихся в поровых каналах дисперсных структур нефти и ее растворов с полигликолями. В первом случае изучались модификация и скорость формирования структурно-механических свойств пластовых флюидов на границе раздела с твердым телом, во втором - условия движения жидкости в порах данного размера.

Исследуемая проба нефти, отобранная на сборном пункте Дачного нефтяного месторождения ОАО «Иделойл». Размер пор в опытах варьировался в пределах 1—5 мкм, что соответствует диапазону проницаемости от тысячных до десятых долей квадратного микрометра.

В качестве регуляторов реологических и фильтрационных свойств нефти рассматривались полигликоли различных нефтехимических производств — полигликоли (ПГ) (г. Нижнекамск, АО «Нижнекамскнефтехим»), «СНОС» (г. Салават, ОАО «Салаватнефтеоргеинтез») и «ЗСК» (замедлитель соляной кислоты на основе полигликолей, г. Уфа, «ЦХИМН» АН РБ).

Для выявления границ эффективного применения изучаемых компонентов в качестве потокоотклоняющих реагентов проанализированы их структурно-механические и кольматирующие свойства в узких зазорах разной величины.

В низкопроницаемой пористой среде со средним диаметром до 1 мкм присутствие любого реагента в нефти приводит к появлению неньютоновских аномалий, уровень и скорость развития которых обеспечивают надежную кольматацию пор указанного размера. Ограничение подвижности нефти здесь происходит уже на начальной стадии контактного взаимодействия и при малых добавках реагентов (рис. 1 и 2).

 Концентрационные зависимости упругих свойств растворов ПГ (1), СНОС (2) и ЗСК (3) в-1

Рис. 1. Концентрационные зависимости упругих свойств растворов ПГ (1), СНОС (2) и ЗСК (3) в нефти после суточной выдержки в узком зазоре 1 мкм

 Концентрационные зависимости вязких свойств растворов ПГ (1), СНОС (2) и ЗСК (3) в-2

Рис. 2. Концентрационные зависимости вязких свойств растворов ПГ (1), СНОС (2) и ЗСК (3) в нефти после суточной выдержки в узком зазоре 1 мкм

Все растворы нефти с реагентами в зазоре данной величины обладают начальным напряжением сдвига и соответствующими предельными градиентами, уровень которых соизмерим с перепадами давления в призабойиой зоне и, значит, обеспечивает кольматацию пор за ее пределами. Можно отметить, что неподвижность нефти в низкопроницаемой пористой среде обеспечивают низкие (до 3%) концентрации реагентов.

При увеличении размеров узкого зазора до 2 мкм структурирующее действие твердого тела ослабевает, и значимое влияние на физическое состояние флюидов наблюдается при более высоком содержании реагентов в нефти при фиксированной скорости деформации (рис. 3).

 Концентрационные зависимости вязких свойств растворов ПГ (1), СНОС (2) и ЗСК (3) в-3

Рис. 3. Концентрационные зависимости вязких свойств растворов ПГ (1), СНОС (2) и ЗСК (3) в нефти после 20 ч выдержки в узком зазоре 2 мкм

В узких зазорах с размером ~ 5 мкм, соответствующим среднему радиусу пор коллекторов средней проницаемости, изучаемые реагенты не формируют твердообразных надмолекулярных структур с пределом прочности и характеризуются небольшими неньютоновскими аномалиями. Применяемые реагенты при содержании до 9% снижают вязкость нефти.

Результаты лабораторных исследований позволили резюмировать следующее:

  • Исследованные реагенты значимо влияют на структурно-механические свойства нефти, снижая или увеличивая неньютоновские аномалии жидкости в узких зазорах;
  • Неоднозначность влияния реагентов обусловлена их действием по механизму ПАВ - объемному (сольватация) и поверхностному (адсорбция);
  • Эффективность потокоотклоняющего действия реагентов зависит от проницаемости пористой среды: в порах диаметром до 2 мкм они инициируют формирование твердообразной структуры с пределом прочности, соизмеримым с уровнем градиентов давления в призабойной зоне и обеспечивающим кольматацию пор данного масштаба. В более крупных поровых каналах структурирование пластовых флюидов приводит к снижению эффективного сечения капилляров;
  • Эффективная концентрация реагентов определяется размерами поровых каналов: в порах диаметром до 1 мкм - 1-3 %, 2 мкм – 3-6 %, 5 мкм - более 6%;
  • Область применения потокоотклоняющих реагентов ограничивается пористыми средами средней проницаемости со средним радиусом пор 2—3 мкм.

В этой же главе приводятся результаты лабораторных исследований предложенного нового состава для обработки карбонатных пластов, содержащий (% мас.) 20-22%-ный раствор соляной кислоты – 42-48; полигликоль – 4-16, раствор алюмохлорида с содержанием основного вещества в растворе 200-300 г/л, (рН = 0,6-2,0)-42-48.

Проведенное сравнение кинетических характеристик процесса растворения образцов керна кашироподольских отложений Вятской площади Арланского месторождения предложенным раствором с известными аналогами показало, что применение вышеназванного раствора позволяет снизить скорость растворения водонасыщенных пропластков и одновременно увеличить скорость и полноту растворения нефтенасыщенных зон карбонатного коллектора, что в промысловых условиях позволить достичь наибольшего эффекта от применяемой технологии в результате вовлечения в процесс вытеснения неохваченных при заводнении целиков нефти.

Предложенный состав имеет малое поверхностное натяжение на границе раздела с углеводородными жидкостями и обладает малой вязкостью. Благодаря этим свойствам улучшается проникающая способность рабочего агента. Кроме того, в составе присутствует отход производства предприятий (алюмохлорид), обладающий потокоотклоняющими свойствами, что потенциально снижает его стоимость и как результат себестоимость 1 тонны дополнительно добытой нефти.

Третья глава посвящена разработке методики дизайна кислотных обработок скважин с использованием замедлителей и отклонителей. Для адресного планирования СКО применяется дизайн обработок, основой которого являются изучение литологического и химического состава породы – коллектора; определение основных факторов, влияющих на скорость растворения породы кислотным раствором; лабораторные исследования фильтрационных процессов с использованием растворов кислот с добавками (замедлителями и отклонителями) на образцах керна. Полученные экспериментальные данные использованы при математическом моделировании СКО, проведенного совместно с К.М.Федоровым.

Данная задача рассмотрена в рамках двухкомпонентной изотермической фильтрации однофазной несжимаемой жидкости в призабойной зоне скважины в радиальной системе координат.

В этом случае процесс осесимметричного движения флюида в пористой среде будет описываться следующей системой уравнений.

Уравнение сохранения массы всего потока:

(1)



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.