На правах рукописи

КАРПОВ АЛЕКСЕЙ АЛЕКСАНДРОВИЧ ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ КИСЛОТНЫХ ОБРАБОТОК ВЫСОКООБВОДНЕННЫХ СКВАЖИН В ТРЕЩИНОВАТО-ПОРОВЫХ КАРБОНАТНЫХ КОЛЛЕКТОРАХ Специальность 25.00.17 - Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Уфа - 2005 2

Работа выполнена на кафедре Разработка и эксплуатация нефтегазовых месторождений Уфимского государственного нефтяного технического университета.

Научный руководитель доктор технических наук, профессор Антипин Юрий Викторович.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Хафизов Айрат Римович;

кандидат технических наук Галлямов Ирек Мунирович.

Ведущая организация ООО Нефтегазодобывающее управление Ишимбайнефть.

Защита состоится '' 10 '' июня 2005 года в 11-00 на заседании диссертационного совета Д 212.289.04 при Уфимском государственном нефтяном техническом университете по адресу: 450062, Республика Башкортостан, г. Уфа, ул. Космонавтов, 1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Уфимского государственного нефтяного технического университета.

Автореферат разослан '' '' _ 2005 года.

Ученый секретарь диссертационного совета Ямалиев В.У.

3

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальностьработы. Проведение геолого-технических мероприятий, предназначенных для интенсификации притока нефти к скважинам и снижения обводненности добываемой продукции, является одним из перспективных и быстроразвивающихся направлений технического прогресса в нефтяной промышленности. Несмотря на множество технологий и химических реагентов, используемых для этих целей, вопросы эффективности геолого-технических мероприятий недостаточно изучены для условий малодебитного фонда скважин мелких месторождений, эксплуатирующих карбонатные коллекторы. С учетом наблюдающейся в нефтяной промышленности Урало-Поволжья устойчивой тенденции ухудшения структуры запасов нефти эта проблема становится ещё более актуальной.

Во всех нефтегазодобывающих регионах ухудшение структуры запасов и истощение высокопродуктивных залежей приводит к возрастанию доли трудноизвлекаемых запасов с низкими дебитами скважин. При этом успешность геолого-технических мероприятий снижается, что особенно проявляется в связи с обводнением скважин. Подобные особенности разработки в полной мере характерны для месторождений запада Башкортостана, когда после истощения залежей нефти в терригенных пластах в структуре остаточных извлекаемых запасов возрастает доля запасов нефти, приуроченных к низкопроницаемым, малопродуктивным, пористотрещиноватым карбонатным коллекторам.

Изучению продуктивных карбонатных коллекторов УралоПоволжья, анализу их разработки, интенсификации притока нефти при их эксплуатации посвящены работы Абызбаева И.И., Антипина Ю.В., Аширова К.Б., Баймухаметова К.С., Викторова П.Ф., Галлямова М.Н., Галлямова И.М., Горбунова А.Т., Еникеева В.Р., Калинского Б.А., Логинова Б.Г., Лозина Е.В., Махмутова Н.Р., Персиянцева М.Н., Смыкова В.В., Сургучева М.Л., Токарева М.А., Тухтеева Р.М., Уметбаева В.Г., Южанинова П.М., Юсупова Р.Г. и других исследователей и промысловых работников. Одним из основных геолого-технических мероприятий по интенсификации притока нефти из карбонатных коллекторов на месторождениях западного Башкортостана стало применение различного вида соляно-кислотных обработок скважин. В связи с обводнением скважин эффективность традиционно используемых технологий кислотного воздействия снижается. Более эффективными оказались технологии, основанные на проведении изоляции водопроводящих каналов осадкообразующими полимерными реагентами с последующей продавкой соляной кислоты в поровую часть коллектора (например, гипано-кислотные и гивпано-кислотные обработки скважин).

Однако при использовании этих способов выбор технологических параметров закачки химических реагентов, учитывающих индивидуальные особенности призабойной зоны пласта, недостаточно аргументирован.

Кроме того, эффективность гипано (гивпано)-кислотных обработок снижается в случае обработки гидрофобизированной поверхности пор карбонатных коллекторов.

Цель работы. Повышение эффективности соляно-кислотных обработок высокообводненных скважин для интенсификации притока нефти и снижения добычи воды на месторождениях с карбонатными коллекторами на основе обобщения и дальнейшего развития применения осадкообразующих полимерных растворов и соляной кислоты при различных температурах.

Основные задачи исследования 1. Анализ эффективности соляно-кислотных обработок по интенсификации притока нефти к скважинам, эксплуатирующим карбонатные пласты (на примере месторождений, разрабатываемых ООО НГДУ Октябрьскнефть).

2. Изучение особенностей технологии, обобщение опыта проведения и совершенствование гипано-кислотных обработок скважин (ГКО).

3. Лабораторные исследования коагуляции полимеров хлоридами кальция и магния при различных температурах.

4. Разработка эффективного метода кислотного воздействия при гидрофобизированном поровом пространстве матриц карбонатного трещиновато-пористого коллектора.

5. Изучение влияния массового проведения кислотных обработок призабойных зон (ОПЗ) потокоотклоняющего характера на показатели разработки залежи (на примере Копей-Кубовского месторождения западного Башкортостана).

Защищаемые положения 1. Статистические зависимости эффективности технологических показателей кислотных обработок различного вида и границы применимости кислотных обработок для скважин с различной обводненностью продукции.

2. Уравнения регрессии для оценки влияния геолого-физических и технологических факторов на степень увеличения дебита и степень снижения обводненности продукции после гипано-кислотной обработки скважины.

3. Технология проведения гипано-кислотной обработки с учетом определения составов осадкообразующих растворов и параметров их закачки в скважину при различной приемистости призабойной зоны пласта.

4. Результаты лабораторных исследований и промысловых испытаний разработанной технологии гивпано-термокислотных обработок скважин.

5. Результаты оценки влияния массового проведения кислотых обработок на показатели разработки кизеловского горизонта Копей-Кубовского месторождения.

Научная новизна 1. Выявлены границы эффективного применения различных видов соляно-кислотных обработок скважин в зависимости от обводненности их продукции. На стадии большого обводнения (70-99 %) эффективными обработками скважин являются кислотные обработки с использованием осадкообразующих технологий - гипано-кислотные обработки.

2. Получены статистические зависимости для степени увеличения дебита и степени изменения обводненности после гипано-кислотной обработки, учитывающие геолого-физические параметры пласта и технологические параметры закачки. Выявлено, что основными значимыми факторами являются: нефтенасыщенная толщина, нефтенасыщенность, объем закачиваемой соляной кислоты и объем закачки полимера.

3. Установлены оптимальные объемы и концентрации осадкообразующих реагентов при температурах до 85 С для качественной коагуляции и кислотного воздействия на гидрофобизированные матрицы коллектора.

4. Выявлено влияние массового проведения ОПЗ скважин (до 42 % от добывающего фонда скважин), позволяющее увеличить темпы отбора.

Оптимальный охват обработками составляет примерно 25 % от фонда добывающих скважин, что позволяет повысить темпы отборов до 1,25 раза.

Методы исследований. Поставленные в работе задачи решались путем проведения лабораторных и промысловых исследований и анализа промыслового материала. Обработка результатов велась с применением математической статистики и вычислительной техники.

Достоверность полученных результатов и выводов основана на использовании современных лабораторных установок, позволяющих получать результаты с высокой степенью точности. Лабораторные и промысловые эксперименты проведены по методикам, утвержденным в виде руководящих документов и стандартов предприятия. Обработка результатов промысловых исследований проведена с соблюдением всех основных положений математической статистики.

Практическая ценность и реализация результатов исследований 1. Практическую ценность представляют полученные статистические модели, выражающие зависимость степени увеличения дебитов после обработки и степени изменения обводненностей после обработки от геологофизических и технологических параметров, что позволяет прогнозировать результаты предполагаемых гипано-кислотных обработок скважин.

2. Разработан стандарт предприятия ОАО АНК Башнефть (СТП 03-09-2004) на технологию проведения гипано-кислотных обработок высокообводненных скважин. Использование СТП позволяет обоснованно определять состав и технологические параметры закачки осадкообразующих реагентов в зависимости от приемистости скважины перед обработкой.

3. Технология гивпано-термокислотных обработок испытана и отработана на 6 скважинах ООО НГДУ Октябрьскнефть. Обобщение результатов позволило выявить перспективность их практического применения при обработке в высокообводненных гидрофобизированных карбонатных пластах.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались на Всероссийских конгрессах нефтегазопромышленников России (на III - в 2001, на IV - в 2003 гг.), на научных конференциях БашНИПИнефть (2003 г.) и Уфимского государственного нефтяного технического университета (2001, 2003 гг.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 10 печатных работ, в том числе 5 статей, 4 тезиса и 1 стандарт предприятия.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав и выводов, содержит 134 страницы машинописного текста, 27 рисунков, 23 таблиц. Список использованных источников состоит из 104 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении содержится общая характеристика работы, обоснована её актуальность, поставлена цель и задачи исследований, показана научная новизна и практическое значение.

В первой главе рассматривается структура добычи нефти по объектам разработки на примере месторождений западного Башкортостана.

Анализируется тектоническая приуроченность и характеристика карбонатных продуктивных пород, а также особенности разработки залежей нефти в карбонатных коллекторах. Обосновываются геолого-промысловые предпосылки добычи трудноизвлекаемых запасов нефти из карбонатных коллекторов.

Основные запасы нефти крупных месторождений западного Башкортостана, открытые в послевоенный период, приурочены к терригенным коллекторам. Позже в разработку были вовлечены месторождения, основным объектом разработки которых является терригенная толща нижнего карбона (ТТНК). Эксплуатация этих месторождений прошла все основные стадии с применением передовых технологий и в настоящее время находится на завершающей стадии. При такой ситуации крупным резервом добычи нефти явилось более активное вовлечение в разработку запасов нефти, находящихся в карбонатных коллекторах. Характерным примером является структура добычи нефти по объектам разработки в ООО НГДУ Октябрьскнефть (рис. 1).

1945 1950 1955 1960 1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 Годы Терригенный девон, % ТТНК, % Карбонаты, % Рис. 1. Структура добычи нефти по объектам разработки в ООО НГДУ Октябрьскнефть Доля добычи нефти, % Видно, что с течением времени добыча нефти из терригенных пластов падает и к настоящему времени доля добычи нефти из карбонатных пластов в 1,37 раза больше, чем из терригенных, и составляет 57,8 %.

Эффективное извлечение нефти из карбонатных коллекторов представляет собой сложную научно-техническую проблему. Залежи нефти в карбонатных коллекторах месторождений западного Башкортостана приурочены к восточной части Южно-Татарского свода и находятся в отложениях турнейского яруса нижнего карбона, заволжского надгоризонта, верхне- и среднефаменского подъярусов верхнего девона. Месторождения характеризуются большой слоистой и зональной неоднородностью. Карбонатные пласты представлены, в основном, кристаллическими или органогенными известняками, неоднородными по пористости и проницаемости, нефти обладают повышенной вязкостью. Тип цемента контактовый.

Часто залежи различаются по степени трещиноватости. Коэффициенты извлечения нефти (КИН) по объектам с карбонатными коллекторами в основном ниже, чем по терригенным.

По 12-ти месторождениям, эксплуатируемым ООО НГДУ Октябрьскнефть, проведена оценка выработки запасов нефти, приуроченных к карбонатным коллекторам. Выработка карбонатных продуктивных горизонтов изменяется в очень широких пределах 1,8 - 99,2 % от извлекаемых запасов, в среднем составляя 56,3 %, а КИН от геологических запасов изменяется от 0,003 до 0,35, в среднем составляя 0,14. Остаточные извлекаемые запасы карбонатных пластов на 01.01.2004 г. составляют более 7 млн т. Отсюда следует, что в карбонатных пластах остаются еще значительные запасы неизвлеченной нефти и существует проблема более полного извлечения остаточной нефти, а также увеличения темпов разработки таких коллекторов.

В сложившихся условиях актуальными задачами являются совершенствование применяемых, а также создание и внедрение в производство новых способов и технологий воздействия на обводняющиеся продуктивные карбонатные пласты, так как используемые в настоящее время традиционные методы стимулирования производительности скважин недостаточно эффективны.

Во второй главе рассмотрены способы воздействия на карбонатные пласты с целью интенсификации притока нефти и проведен статистический анализ результатов кислотных обработок различного вида.

При разработке продуктивных карбонатных коллекторов наиболее эффективным методом увеличения добычи нефти является проведение различного вида соляно-кислотных обработок скважин. Наибольшее количество обработок, проводимых на месторождениях запада Башкортостана, приходится на проведение простых соляно-кислотных обработок скважин.

Кроме простых соляно-кислотных обработок (СКО) применяют другие виды кислотных обработок: термокислотные (ТКО), пенокислотные (ПКО), термо-пенокислотные (ТПКО), нефтекислотные (НКО), нефтепенокислотные (НПКО). В последние годы отрабатывается сравнительно новая технология гипано-кислотного воздействия на карбонатные пласты.