На правах рукописи

УДК 622.276.6

БАТРАШКИН ВАЛЕРИЙ ПЕТРОВИЧ

ОПТИМАЛЬНОЕ ПРИМЕНЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЙ СЕЛЕКТИВНОЙ ИЗОЛЯЦИИ ЗАВОДНЕННЫХ ПЛАСТОВ В ДОБЫВАЮЩИХ И НАГНЕТАТЕЛЬНЫХ СКВАЖИНАХ

Специальность 25.00.17

Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений

АВТОРЕФЕРАТ

на соискание ученой степени кандидата технических наук

Уфа-2007 г.

Работа выполнена в обществе с ограниченной ответственностью

научно-производственном объединении "Нефтегазтехнология"

(г. Уфа, Башкортостан)

Защита состоится 15 ноября 2007 г. в 1600 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, д.144/3.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Государственного унитарного предприятия "Институт проблем транспорта энергоресурсов" (ГУП "ИПТЭР").

Автореферат разослан 3 сентября 2007 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета

кандидат технических наук Худякова Л.П.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Выработка остаточных запасов нефти, сосредоточенных в низкопроницаемых областях неоднородного коллектора и относящихся к категории трудноизвлекаемых запасов, традиционными методами характеризуется низкими технико-экономическими показателями. При этом сложившиеся системы разработки месторождений становятся малоэффективными. 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. Вместе с тем, не определены или не обоснованы оптимальные параметры технологий селективной водоизоляции, что не позволяет использовать все преимущества данных методов увеличения нефтеотдачи. Поэтому определение оптимальных параметров технологий селективной водоизоляции и создание новых подходов по применению этих технологий является актуальной проблемой для разработки нефтяных месторождений.

Цель работы. Повышение эффективности действующих систем заводнения на основе оптимального применения технологий селективной водоизоляции заводненных пластов.

Основные задачи исследований.

1. Анализ существующих технологий селективной водоизоляции и результатов их применения на нефтяных месторождениях.
2. Определение на основе математического моделирования оптимальных условий применения технологий селективной изоляции обводненных слоев, как со стороны нагнетательной, так и со стороны добывающей скважин.
3. Анализ разработки и состояние выработки запасов нефти пластов АВ11-2, АВ13, АВ2-3 Самотлорского месторождения в районе блока g13-04 и определение стратегии повышения эффективности действующей системы заводнения..
4. Разработка методики определения оптимальных критериев применения технологий селективной водоизоляции выработанных пластов.

Методы исследований. Решение поставленных задач базируется на анализе состояния разработки выбранного объекта, результатов промысловых исследований с использованием современных методов обработки исходной статистической информации и на математическом моделировании фильтрации жидкости в неоднородных по проницаемости коллекторах, численных исследованиях и обобщении результатов промышленных испытаний разработанных технологий.

Научная новизна выполняемой работы.

1. Применение технологий селективной водоизоляции в добывающих скважинах приводит к инициированию вертикальных перетоков воды в низкопроницаемый нефтенасыщенный слой. При изоляции заводненного высокопроницаемого слоя в призабойной зоне добывающей скважины возникает аналог водяного конуса, в результате чего часть подвижных запасов нефти остается отсеченной от нефтеизвлечения зоной с ухудшенными фильтрационными характеристиками для движения нефти.
2. Применение потокоотклоняющих технологий в нагнетательных скважинах приводит к инициированию вертикальных перетоков нефти в высокопроницаемый заводненный слой
3. На основе численного эксперимента определены оптимальные условия применения технологий селективной водоизоляции выработанных продуктивных слоев.
4. Сопоставление потокотклоняющих технологий и технологий селективной водоизоляции показывает, что при равных условиях (объемы изолируемого высокопроницаемого коллектора, стартовая обводненность добываемой продукции) применение ПОТ на существенно неоднородных по проницаемости коллекторах обладает большей технологической эффективностью (КИН).
5. Разработана методика определения оптимальных параметров применения технологий селективной изоляцию обводненных слоев.

Основные защищаемые положения.

1. Научно-методические основы определения оптимальных критериев применения технологий селективной изоляции заводненных пластов, как со стороны добывающих, так и со стороны нагнетательных скважин.
2. Новые подходы к применению технологий селективной водоизоляции на послойно-неоднородных частично заводненных коллекторах.
3. Критерии эффективного применения технологий селективной водоизоляции на послойно-неоднородных частично заводненных коллекторах.

Практическая ценность и реализация работы.

1. Результаты диссертационной работы использованы при разработке и внедрении геолого-технических мероприятий Самотлорского месторождения.
2. Внедрение разработанных подходов по применению технологий СВИ и ПОТ для вовлечения в разработку низкопроницаемых коллекторов на Самотлорском месторождении 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 семинарах НПО Нефтегазтехнология (г.Уфа, 2004-2007 гг.), Научно-технических советах ОАО Татнефть (г.Альметьевск, 2005-2006 гг.) и ОАО ТНК-Нижневартовск (2005-2006 гг.), в нефтяной компании ТНК-ВР (г. Москва, 2002 - 2006 гг.).

Публикация результатов и личный вклад автора. По теме диссертации опубликовано 8 печатных работ, из них 5 - в изданиях, входящих в перечень ВАК. Одна статья опубликована без соавторов. В рассматриваемых исследованиях автору принадлежит постановка задач, их решение, анализ полученных результатов и организация внедрения рекомендаций в промысловых условиях.

Структура и объем работ.

Диссертация состоит из введения, 4 глав, основных выводов и рекомендаций, списка литературы из 108 наименований. Работа изложена на 174 страницах, в том числе содержит 17 таблиц, 78 рисунков.

Автор выражает глубокую благодарность сотрудникам НПО Нефтегазтехнология за помощь и полезные советы, высказанные в процессе выполнения диссертационной работы.

Краткое содержание работы.

Во введении обоснована актуальность, сформулированы основные задачи и цель исследования, приведены научная новизна, основные защищаемые положения и практическая ценность работы.

Первая глава посвящена аналитическому обзору научно-технической литературы по существующим технологиям селективной водоизоляции промытых зон пластов, включая потокоотклоняющие технологии.

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 + физико-химия) отмечаются в трудах М.Л. Сургучева, Г.Г. Вахитова, В.Е. Гавуры, А.Т. Горбунова, Ю.П. Желтова, Ю.В. Желтова, Р.Х. Муслимова, И.Т. Мищенко, Ю.В. Зейгмана, Ю.В. Антипина, А.А. Боксермана, С.А. Жданова, А.Д. Мухарского, В.Д. Лысенко, Р.Г. Фазлыева, М.М. Кабирова, Р.С. Хисамова, Р.Р. Ибатуллина, А.Я. Хавкина, Б.Т.Баишева, Ю.А. Поддубного, А.Х. Шахвердиева, В.Г. Султанова, З.А.Хабибуллина, И.Ф. Глумова, А.Ш. Газизова, Н.И. Хисамутдинова, А.Г. Телина, В.Е.Андреева, Ю.А. Котенева, Р.Н. Дияшева, Ю.Е. Батурина, Г.И Григоращенко., И.А. Швецова и других исследователей.

Эффективное проведение водоизоляционных работ в добывающих скважинах, а также напрямую связанные с этим вопросы регулирования объемов и профилей закачки воды в нагнетательные скважины, являются в настоящее время главенствующими в обеспечении 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, направленной на изоляцию наиболее промытых и выработанных участков пласта;
• повышение эффективности существующих технологий водоограничения, тампонирующих составов и специальных добавок, устройств и способов по ограничению водопритоков;
• общего повышения 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; быть устойчивыми к воздействию пластовых флюидов, температуры и давления, а также технологических жидкостей; обладать высокой адгезией к горной породе, трубам и цементному камню; компоненты, входящие в состав изолирующих композиций, должны быть доступны, нетоксичны и безопасны.

Как показано в разделе, наиболее перспективными для применения являются водоизоляционные технологии, основанные на использовании полимерных составов; силикатов и алюмосиликатов; 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 свидетельствует, 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 коллектора с развитой трещинной системой требуют иную организацию закачки и 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.

Все вышесказанное свидетельствует о важности проблемы получения критериев успешной применимости водоизоляционных технологий в зависимости от уровня выработки запасов, степени геологической неоднородности отдельных пропластков коллектора, обширности (протяженности) зон, подвергаемых обработке.

Таким образом, вопросы теоретического исследования адресности и обоснованности назначения и проведения технологий ограничения водопритока в зависимости от особенностей геологического строения каждого из рассматриваемых объектов сохраняют свою актуальность и требуют дальнейшего развития.

Во второй главе приведены результаты теоретических исследований по определению оптимальных условий применения технологий селективной водоизоляции промытых областей коллектора.

Исследования проводились на математической профильной модели послойно-неоднородного по проницаемости пласта. Для простоты будем считать, что пласт однороден по своей мощности, пористости и начальной нефтенасыщенности и состоит из двух слоев с различной проницаемостью. Пусть процесс водонапорного вытеснения происходит при давлениях в пласте выше давления насыщения нефти газом, т.е. в условиях применимости модели "black oil". Предположим, что движение пластовых флюидов поддерживается созданием постоянного перепада давления на входе и выходе из пласта, а кровля и подошва пласта являются непроницаемыми. На вход в пласт подается вода. Приведем основные абсолютные и относительные параметры модели. Предполагается, что длина пласта Lx=400 м, толщина Lz=10 м, абсолютная проницаемость низкопроницаемого слоя составляет K1=0.1 мкм2, а высокопроницаемого - 1 мкм2. Соотношение продольной (вдоль x) и поперечной (вдоль z) проницаемостей (анизотропия проницаемости) Kx/Kz=10. Соотношение вязкостей нефти и воды. Значения упругоемкости воды, нефти, скелета породы равны. Порис-тость - 0.24 д.ед. Начальное пластовое давление p0=1.15107 Па, давление на входе в пласт (нагнетательная скважина) Ц1.5p0, на выходе из пласта (добывающая скважина) - 0.5p0. Масштаб времени: 1 отн. ед. соответствует 1.06 сут. Процесс моделирования вытеснения нефти водой продолжался до достижения предельной обводненности жидкости на выходе из пласта (0.95 д. ед.)