На правах рукописи

ДУЗБАЕВ САТЫБАЙ КУАНЫШЕВИЧ

УВЕЛИЧЕНИЕ НЕФТЕОТДАЧИ ПЛАСТОВ

С ВЫСОКОМИНЕРАЛИЗОВАННЫМИ ВОДАМИ С ПРИМЕНЕНИЕМ ПОЛИМЕРСОДЕРЖАЩИХ ДИСПЕРСНЫХ СИСТЕМ

Специальность 25.00.17 - Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых

месторождений

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Уфа - 2006

Работа выполнена на кафедре Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений ГОУ ВПО Удмуртский государственный университет.

Научный руководитель доктор технических наук, профессор

Газизов Алмаз Шакирович.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор,

Хисамутдинов Наиль Измагзамович;

кандидат технических наук, доцент

Шамаев Григорий Анатольевич.

Ведущая организация Альметьевский государственный

нефтяной институт.

Защита состоится л15 декабря 2006 года в 14-00 на заседании совета по защите докторских и кандидатских диссертаций Д 520.020.01 при Открытом акционерном обществе научно-производственная фирма УГеофизикаФ (ОАО НПФ Геофизика) по адресу: 450045, г. Уфа, ул. 8-е Марта, д. 12.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ОАО НПФ Геофизика.

Автореферат разослан л14 ноября 2006 года.

Учёный секретарь совета

доктор химических наук Хисаева Д.А.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы

При современных способах разработки нефтяных месторождений более половины геологических запасов нефти остаются неизвлеченными из пласта. Одной из главных причин относительно низкой конечной нефтеотдачи является сложное строение и неоднородность пород-коллекторов по проницаемости, что обусловливает ускоренное обводнение продукции скважин и низкую выработку малопроницаемых пластов. Особенно низкие коэффициенты конечной нефтеотдачи пластов наблюдаются в водонефтяных зонах, в зонах пласта с развитой неоднородностью и при высокой вязкости нефти.

Сложностью заводнения залежей нефти в неоднородных пластах является создание и поддержание равномерного фронта вытеснения нефти водой. Наличие высокопроницаемых прослоев и трещиноватости приводит к преждевременному прорыву закачиваемой воды на ранней стадии разработки месторождений и преимущественному продвижению ее по высокопроницаемым, промытым водой пропласткам на поздних этапах эксплуатации. При этом из менее проницаемых зон пласта вытеснение нефти происходит малоэффективно. В связи с этим на поздней стадии разработки нефтяных месторождений важную роль для улучшения конечной выработки запасов нефти приобретают методы увеличения коэффициента охвата неоднородных пластов воздействием.

В последние годы получили широкое применение методы увеличения фильтрационного сопротивления обводненных зон пласта путем использования осадко-гелеобразующих технологий.

Определенный вклад в решение этой проблемы сделали отечественные исследователи: К.Б. Аширов, Р.Х. Алмаев, Г.А. Бабалян, К.С. Баймухаметов, А.Т. Горбунов, А.Ш. Газизов, А.А. Газизов, Е.Е. Гавура, Ш.К. Гиматудинов, В.В. Девликамов, Р.Н. Дияшев, С.А. Жданов, М.М. Иванова, Р.Р. Ибатуллин, А.П. Крылов, В.И. Кудинов, Е.В. Лозин, В.Ш. Мухаметшин, И.Т. Мищенко, Р.Х. Муслимов, М.Н. Персиянцев, М.Л. Сургучев, М.А. Токарев, Р.Т. Фазлыев, Р.С. Хисамов, Н.И. Хисамутдинов, В.А. Швецов, Э.М. Юлбарисов и др.

Особое место в разработке методов увеличения коэффициента охвата заводнением неоднородных пластов занимает применение полимердисперсных систем (ПДС) и их модификаций (МПДС). Многочисленными промысловыми испытаниями показана возможность применения ПДС и МПДС для уменьшения обводненности продукции скважин и увеличения конечной нефтеотдачи пластов.

Эффективность физико-химических методов увеличения нефтеотдачи пластов (МУН), в том числе ПДС и МПДС, во многом зависит от состава и минерализации пластовых и закачиваемых вод. Снижение эффективности методов повышения нефтеотдачи пластов в высокоминерализованных средах обусловлено тем, что при контакте технологических жидкостей с пластовыми водами с высоким содержанием солей происходит деструкция молекул химпродуктов, адсорбция химических реагентов, образование осадков, инверсия их структур и, как следствие, уменьшение охвата пластов воздействием и снижение вытесняющей способности технологической жидкости.

В связи с этим развитие научных основ и разработка новых технологий увеличения нефтеотдачи пластов и способов ограничения добычи попутной воды на основе МПДС, способных обеспечить высокий коэффициент нефтеотдачи в пластах с высокоминерализованными водами, являются актуальной задачей, решение которой имеет важное практическое значение для нефтедобывающей отрасли. Важной задачей является изучение влияния степени минерализации и химического состава пластовых вод, используемых при выборе осадкогелеобразующих составов.

Цель работы

Научное обоснование, разработка и внедрение новых методов воздействия на послойно-неоднородные пласты, насыщенные высокоминерализованными пластовыми водами, на поздней стадии разработки залежей нефти путем регулирования фильтрационного сопротивления обводнённых зон продуктивного пласта с применением водоизолирующих составов на основе ПДС, модифицированных комплексом солей поливалентных металлов.

Основные задачи исследований

Для достижения поставленной цели были сформулированы и решены следующие задачи:

1) анализ показателей разработки месторождений Казахстана и Урало-Поволжья с целью изучения влияния степени минерализации пластовых вод и неоднородности пластов по проницаемости на закономерности обводнения залежей и полноту выработки запасов нефти;

2) выбор химических продуктов, используемых для регулирования заводнения нефтяных залежей и увеличения нефтеотдачи пластов, насыщенных высокоминерализованными пластовыми водами;

3) экспериментальные исследования процессов флокуляции глинистых суспензий полиакриламидом с применением модифицирующих химических добавок в высокоминерализованных пластовых водах;

4) экспериментальные исследования процессов вытеснения нефти на моделях послойно-неоднородных пластов, насыщенных высокоминерализованными водами, с использованием ПДС, модифицированных солями поливалентных металлов;

5) разработка рекомендаций по выбору концентраций компонентов в технологических жидкостях для увеличения коэффициента нефтеотдачи пластов в широком диапазоне изменения минерализации пластовых вод;

6) разработка программы проведения промысловых испытаний по оценке технологической эффективности модифицированных полимердисперсных систем в различных геолого-физических условиях.

Методы решения поставленных задач

1. Гидродинамическое моделирование.
2. Методы физической и коллоидной химии.
3. Математическая статистика.

4 Лабораторные, промысловые и геофизические исследования.

Научная новизна работы

1 По результатам анализа и обобщения теоретических, лабораторных и промысловых исследований установлено, что при разработке нефтяных залежей, насыщенных высокоминерализованными пластовыми водами, эффективность физико-химических МУН на основе ПДС зависит от комплекса факторов, в том числе от степени минерализация пластовых и закачиваемых вод.

2 Разработаны новые полимерсодержащие глинистые суспензии, модифицированные комплексом солей поливалентных металлов, позволяющие регулировать фильтрационное сопротивление обводненных прослоев неоднородного пласта, насыщенного высокоминерализованными водами (свыше 270 г/л.). В качестве модифицирующих добавок выбраны алюмохлорид и комплекс солей поливалентных металлов (АМГ) (Патент РФ № 2250989).

Установлено, что в высокоминерализованных пластовых водах модифицирующие добавки (алюмохлорид и АМГ) усиливают структурно-механические свойства полимерсодержащих глинистых суспензий, что приводит к увеличению остаточного фактора сопротивления обводненного пласта для воды после закачки реагентов от 2,0 до 6,3. Обнаружена зависимость основных реологических характеристик МПДС от концентрации модифицирующих добавок и общей минерализации воды в заводненной зоне пласта.

3 По результатам лабораторных исследований установлена возможность увеличения конечного коэффициента вытеснения нефти за счет применения новой полимерсодержащей глинистой суспензии с модифицирующими добавками на 10-12 % по сравнению с применением обычных полимердисперсных систем.

4 Экспериментально обоснованы и сформулированы геолого-промысловые критерии применимости новых технологических жидкостей (ПДС+алюмохлорид+АМГ) при заводнении пластов, насыщенных высокоминерализованными водами с содержанием солей от 130 г/л до 270 г/л.

Основные защищаемые научные положения

1 Результаты лабораторных и теоретических исследований по обоснованию возможности улучшения технологических параметров ПДС в среде высокоминерализованных пластовых вод путем ее модификации комплексом солей поливалентных металлов.

2 Технология повышения нефтеотдачи неоднородных обводненных продуктивных пластов, насыщенных высокоминерализованными водами, на основе применения модификации комплексом солей поливалентных металлов МПДС (ПДС + алюмохлорид + АМГ).

3 Результаты промысловых исследований по определению эффективности и выбору оптимальных условий применения МПДС для регулирования процессов заводнения нефтяных залежей, насыщенных высокоминерализованными пластовыми водами.

4 Рекомендации по проектированию технологии закачки МПДС (ПДС + алюмохлорид + АМГ) для увеличения конечной нефтеотдачи пластов на поздней стадии разработки нефтяных залежей.

Практическая ценность работы и реализация в промышленности

1 Разработаны и успешно прошли опытно-промысловые испытания новые технологии увеличения конечной нефтеотдачи неоднородных пластов, насыщенных высокоминерализованными водами, на основе использования (ПДС+алюмохлорид+АМГ), эффективные на поздней стадии разработки нефтяных месторождений (Пат. РФ № 2250989).

2 Достоверность научных положений, выводов, рекомендаций диссертационной работы доказана результатами опытно-промысловых работ на месторождениях Терень -Узюк, Солтанат Балгимбаев (Казахстан) и на Вятской площади Арланского месторождения. Внедрение разработанной автором МУН на указанных месторождениях с высокоминерализованными водами позволило получить 72320 т дополнительной нефти из высокообводненных пластов (до 98 %) и уменьшить объем попутно-добываемой воды на 2984000 м3.

Апробация работы

Основное содержание работы докладывалось на 1-й Международной конференции Современные проблемы нефтеотдачи пластов. Нефтеотдача-2003, г. Москва; 12-й Международной конференции Нефть, газ и нефтехимия, г. Казань, 2003 г.; Международном технологическом симпозиуме Новые технологии разработки нефтегазовых месторождений, г. Москва, 2004 г.; заочной электронной конференции Российской академии естествознания Современные проблемы разработки месторождений углеводородного сырья, г. Москва, 2005 г.; ежегодных научно-технических советах ПФ Эмбамунайгаз.

Публикации

По теме диссертации опубликовано 8 печатных работ, в том числе 6 статей, тезис 1 доклада, 1 патент РФ. В работах, опубликованных в соавторстве, соискателю принадлежит постановка задачи, обоснование теоретических вопросов, участие в лабораторных и промысловых исследованиях, обобщение полученных результатов.

Структура и объем работы

Диссертация изложена на 171 странице машинописного текста, состоит из введения, 5 разделов, основных выводов, списка использованных источников, состоящего из 117 наименований, содержит 43 рисунка и 59 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность темы диссертационной работы, цели и задачи исследований, приводится научная новизна, личный вклад автора, достоверность результатов и выводов, практическая ценность результатов проведенных исследований и апробация работы.

В первом разделе дан анализ геологического строения месторождений Эмбенского района Казахстана и приведено текущее состояние их разработки. По геологическому строению месторождения относятся к сложнопостроенным, так как расположены в зоне активной солянокупольной тектоники, и связанные с этим многочисленные разрывные нарушения разбивают залежи на блоки, крылья и поля. Залежи относятся к пластовым сводовым, тектонически и литологически экранированным, коллекторы преимущественно представлены терригенными породами.

Анализ геолого-промысловых материалов рассматриваемых месторождений показывает, что к основным геолого-физическим факторам, определяющим условия извлечения нефти из недр и, следовательно, конечную нефтеотдачу, можно отнести следующие:

- геологическую неоднородность пластов и свойств нефти и воды;

- литолого- минералогический (вещественный) состав коллекторов;

- физико-химические свойства нефти и пластовой воды;

- условия залегания нефти и воды.

Продуктивные пласты нефтяных месторождений являются неоднородными в литолого-фациальном отношении. Показано, что по коллекторским свойствам выделяются следующие виды неоднородности пластов-коллекторов: по проницаемости, пористости, распределению остаточной водонасыщенности, а также порометрическую неоднородность или микронеоднородность.

Технологические показатели разработки нефтяных залежей и затраты на добычу существенно зависят от степени неоднородности продуктивных пластов. Для их оценки применяются три вида неоднородности:

1) послойная неоднородность горизонта (пласта), в том числе с наличием гидродинамической связи и ее отсутствием между отдельными пропластками;

2) зональная (площадная) неоднородность горизонта (пласта);

3) пространственная (объемная) неоднородность горизонта (пласта).

Установлено, что одним из основных определяющих условий вытеснения нефти водой и конечной нефтеотдачи пласта являются физико-химические свойства насыщающих пласт нефти и воды.