Физико-Химические методы увеличения нефтеотдачи пласта
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЕГАЗОВЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
НОЯБРЬСКИЙ ИНСТИТУТ НЕФТИ И ГАЗА (филиал) ГОУ ВПО «ТюмГНГУ»
КУРСОВАЯ РАБОТА
по дисциплине: «Физика пласта»
на тему:
«Физико-Химические методы увеличения нефтеотдачи пласта»
Выполнил: студент группы нр-09 Сильченко Е. С
Проверил: Барышников А. А
Ноябрьск, 2012
СОДЕРЖАНИЕ:
Введение
Краткая характеристика геолого-технических мероприятий.
1. Причины, вызывающие ухудшение фильтрационной способности призабойной зоны пласта
2. Геологический раздел
2.1 Орогидрография района
2.2 Тектоника и стратиграфия месторождения
2.3 Коллекторские свойства
2.4 Свойства нефти, газа и воды в пластовых условиях
3. Технико-технологический раздел
3.1 Назначение и условия
3.2 Типы применяемых ингибиторов и их свойства
3.3 Виды кислотных обработок
3.4 Применение поверхностно-
3.5 Анализ физико-химических методов увеличения производительности скважин в ОАО «ТНК-Нижневартовск»
3.6 Выводы
4. Расчетный раздел
4.1 Расчет обработки призабойной зоны пласта раствором соляной кислоты
5. Охрана труда
5.1 Общие сведения об охране труда
5.2 Мероприятия по охране труда на предприятии
6. Охрана окружающей среды
6.1 Общие сведения об охране окружающей среды
6.2 Мероприятия по охране
Список использованной литературы
Введение
Краткая характеристика геолого-технических мероприятий.
Геолого-технические
При обработке призабойной зоны (ОПЗ) применяют механические, химические и физические методы воздействия на пласт.
При механическом методе создаются новые каналы и трещины, которые соединяют ствол скважины с пластом.
К механическим методам относятся гидравлический разрыв пласта (ГРП), гидропескоструйная перфорация (ГПП) и торпедирование скважин. Механические методы применяют в плотных породах.
Химический метод основан на
реакции взаимодействия закачиваемых
химических веществ с некоторыми
породами (карбонатными породами и
песчаниками, содержащими карбонатные
вещества) пласта и загрязняющими
пласт привнесенными
К химическим методам относятся
и обработки пластов
К физическим методам отнесены тепловые обработки и вибровоздействие, механизм действия которых основан на физических явлениях.
К геолого-техническим
Приобщение пласта - работы по перфорации и освоению пластов в скважине, уже эксплуатирующей другой пласт.
1 Причины, вызывающие ухудшение фильтрационной способности призабойной зоны пласта
Все факторы, вызывающие ухудшение ПЗП, подразделяют на четыре группы.
I. Факторы, вызывающие
1. Засорение пористой среды ПЗП твердой фазой промывочного раствора при бурении, а также при капитальном и подземном ремонтах скважин.
2. Закупорка тонкого слоя породы
вокруг забоя глиной или
3. Проникновение глинистого и особенно тампонажного растворов в трещины, что в несколько раз может снизить среднюю проницаемость ПЗП.
4. Загрязнение ПЗП
5. Обогащение ПЗП мельчайшими
частичками за счет кольматажа
и суффозии при возвратно-
6. Кольматаж ПЗП минеральными
частицами, приносимыми
II. Физико-литологические факторы,
1. Проникновение в ПЗП фильтрата глинистого раствора или воды при капитальном и подземном ремонте скважин.
2. Закачивание воды в пласт
для поддержания пластового
3. Закачивание в пласт сбросовой жидкости.
4. Прорыв посторонних пластовых слабоминерализованных вод в
продуктивный пласт.
5. Прорыв закачиваемой в
III. Физико-химические факторы:
1. Проникновение в пористую
2. Образование в ПЗП устойчивой
эмульсии из-за периодического
изменения гидродинамического
3. В водонагнетательных скважинах выпадение солей на скелете пород ПЗП при контакте пластовых и закачиваемых вод в начальный период нагнетания вод.
IV. Термохимические факторы:
1. Отложение парафина на скелете пород пласта в залежах с низкой пластовой температурой. Этот процесс происходит при охлаждении при-забойной зоны во время вскрытия пласта, при длительной эксплуатации скважин и при закачивании воды в пласт.
2.Проникновение в
2 Геологический раздел
2.1 Орогидрография района
Самотлорское нефтяное месторождение административно расположено на территории Нижневартовского района Ханты-Мансийского автономного округа Тюменской области.
Географически район месторождения приурочен к водоразделу рек Вах и Ватинский Еган, правых притоков реки Обь.
Рельеф местности слабо
Из двух рек, протекающих на территории месторождения, судоходна только одна река Вах, окаймляющая восточную и северо-восточную части месторождения. Ширина среднего течения 0,5 м/сек. Навигация начинается во второй половине мая и заканчивается в середине октября. Река Ватинский Еган, расположенная на северо-западе месторождения, не судоходна.
Отличительной особенностью района является его крайняя заболоченность, а также многочисленность больших и малых озер. Непосредственно на территории месторождения расположены следующие крупные озера: Самотлор, Кымыл-Эмтор, Белое, Окунево и множество других озер.
В течение зимнего периода многие болота, озера и таежные речки промерзают, плохо и труднопроходимы.
Грунтовые воды на участке работ находятся на глубине 2-12 м от дневной поверхности.
Растительность представлена смешанным лесом с преобладанием хвойных и тальниковых кустарников, растущих, главным образом, по берегам дневной поверхности.
Климат района резко континентальный, с коротким теплым летом и долгой суровой зимой. Продолжительность зимнего периода с ноября по апрель, характерны метели и снегопады, среднесуточная температура воздуха в январе минус 25 градусов Цельсия, толщина ледяного покрова достигает 1 м на реках и 3 м на озерах.
Наибольшее количество осадков выпадает в теплое время в июле - августе и в холодное время в декабре - январе. Общее количество осадков в год достигает 400 мм.
Кроме нефти и газа на территории месторождения имеются другие полезные ископаемые, такие как торф, глина, строительные пески и другие.
2.2 Тектоника и стратиграфия месторождения
В региональном тектоническом плане по отражающему сейсмогоризонту «Б» Самотлорская площадь расположена в Центральной части Нижневартовского свода, в пределах Тарховского куполовидного поднятия, которое объединяет Самотлорскую, Мартовскую, Северо-Самотлорскую, Белозерскую и Черногорскую структуры 3-го порядка.
Верхний-мезокайнозойский, типично платформенный формировался в условиях длительного, устойчивого погружения фундамента.
По кровле горизонта БВ81-2 Самотлорское куполовидное поднятие оконтуривается изогипсой минус 2200 метров. Все локальные структуры внутри контура выражены довольно резко. Наиболее крупная из них Самотлорская, расположена в центральной и южной частях Тарховского поднятия. Структура оконтурена изогипсой минус 2120м, имеет изометрическую форму с изрезанными контурами. Размеры ее в плане 12х 15км, амплитуда структуры около 80 м, при этом наиболее крутые углы поднятия характерны для юго-восточной части до 2020. Белозерная структура по кровле пласта БВ81-2 осложнена двумя куполами, оконтуренными изогипсой минус 2130м. Общие размеры структуры 6х15км в пределах изогипсы минус 2130м.
В целом Самотлорское куполовидное поднятие по замыкающей изогипсе минус 2200 м, имеет размеры 32х40км, амплитуду 150 метров. Более существенные изменения структурного плана происходят по кровле самого верхнего продуктивного пласта AB1. Белозерное, Мартовское поднятие практически сливаются с Самотлорским, с севера и востока оконтуриваются изогипсой минус 1690 метров. На западе и юго-западе оконтуриваются изогипсой минус 1640 метров и раскрываются в сторону Аганского, Ватинского, Мегионского и Мыхпайского поднятий. Углы наклона крыльев от десятков минут до 1.45. Амплитуда по отношению к западному крылу около 110 метров, восточному и северному 160метров.
В геологическом строении Нижневартовского свода, где расположено Самотлорское месторождение, принимают участие породы доюрского фундамента, мезо-кайнозойских терригенных отложений платформенного чехла. В разрезе последних выделяются юрские, меловые, палеогеновые и четвертичные образования.
В пределах Западно-Сибирской плиты большинство исследователей выделяет три структурно-тектонических этажа.
Нижний - формировался в палеозойское и допалеозойское время и отвечает геосинклинальному этапу развития современной плиты.
Средний - объединяет отложения, образовавшиеся в условиях парогеосинклинали, имевшей место в пермско-триасовое время.
Палеозойский фундамент на месторождении представлен сильно метаморфированными глинистыми и глинисто-слюдистыми сланцами. Максимальная вскрытая толщина этих пород на месторождении составляет 87 метров.
Юрская система. Породы юрской системы залегают с резким угловым несогласием на породах фундамента и представлены тремя отделами.
Тюменская свита (нижняя и средняя юра) представлена неравномерным чередованием аргиллитов, алевролитов и песчаников. Толщина отложений тюменской свиты составляет 220-250 метров.
Верхняя юра представлена преимущественно морскими осадками васюганской свиты, толщиной 50-60 метров, георгиевской свиты, толщиной до 4 метров и баженовской свиты, толщиной до 20 метров.
Меловая система представлена нижним и верхним отделами, сложенными морскими, прибрежно-морскими и континентальными осадками.
Нижнемеловые отложения
- нижняя часть Мегионской свиты сложена аргиллитами серыми и темно-серыми. На них залегает ачимовская толща, представленная переслаиванием песчаников, алевролитов и аргиллитов. В пределах площади пласты песчаников именуются пластами БВ1.
- верхняя часть Вартовской свиты включает продуктивные пласты АВ 2-8 Общая толщина Вартовской свиты до 400 метров.
- Алымская свита состоит из двух частей: Верхняя подсвита, делится на две ваяки: верхняя сложена аргиллитами темно-серыми с частыми тонкими прослоями алевролитов. Нижняя подсвита представлена, в основном, песчаниками и выделяется в разрезе как горизонт AB1. Общая толщина отложений Алымской свиты 67-84 метра.
Вышезалегающая часть разреза меловой системы представлена отложениями ее верхнего отдела преимущественно глинистыми осадками кузнецовской, березовской и ганькинской свит, толщиной 250-300 метров.
Палеогеновая система состоит в нижней части, в основном, из глин морского происхождения (талицкая, люлинворская, чеганская свиты), толщина которых составляет 280-320 метров, выше залегают континентальные осадки - переслаивание глин, песков, бурых углей с остатками древесины (атлымская, новомихайловская, журавская свиты). Толщина осадков 235-240 метров.
Четвертичные отложения - супеси, суглинки, пески, торф, залегают на размытой поверхности осадков журавской свиты, толщина их достигает до 125 метров.
2.3 Коллекторские свойства продуктивных пластов
Таблица 2.3.1
Коллекторские свойства продуктивных пластов
Пласт |
Пористость, доли единиц |
Проницаемость, мкм2 |
Нефтенасыщенность, доли единиц |
АВ1-2АВ1 |
0,23 |
189х10-3 |
0,358 |
АВ2-3AB1 |
0,225 |
61х10-3 |
0,64 |
АВ3 |
0,265 |
518х10-3 |
0,269 |
AB4-5 |
0,277 |
825х10-3 |
0,258 |
АВ6-7 |
0,282 |
449х10-3 |
¾ |
БВ1 |
0,240 |
215х10-3 |
0,358 |
Благоприятными условиями для накопления и сохранения нефти и газа в горных породах являются наличие пустот в породе, которые могут занимать нефть и газ, и залегание пород в виде геологических структур, препятствующих рассеиванию нефти и газа.
Проницаемостью горных пород называют их способность пропускать жидкость или газ под действием перепада давления. Наибольшая проницаемость по плату АВ 4-5 наименьшая по пласту АВ 1-3.
Содержание в пустотах горных пород нефти, газа и воды называют насыщенностью. Коэффициент нефтенасыщенности - это доля объема пустот в горной породе, заполненных нефтью. Наибольшая нефтенасыщенность по пласту АВ 1 составляет 0,64.
Горизонт AB1 отличается от других горизонтов продуктивной толщи Самотлорского месторождения сложным взаимоотношением песчаников, алевролитов и глин и разделяется на два пласта: верхний AB1и нижний AB1
Верхний пласт разделяется на глинистую
и песчаную части, а в нижней части
выделяются монолитные песчаники, тонкое
чередование песчано-глинистых
Горизонт АВ2-3 отличается высокой степенью литологической неоднородности, обусловленной частым чередованием глинистых и песчано-алевролитовых слоев.
Горизонт АВ4-5 отличается сравнительно однородным строением. В этом горизонте преобладает песчаный тип разреза (монолиты), на долю которых приходится около 95%.
Горизонт БВ3 является основным объектом разработки на большей части месторождений Нижневартовского свода, в том числе на Самотлорском месторождении.
Пласт ЮB1 Самотлорского месторождения представлено алевролитами и песчаниками.
В целом по коллекторским свойствам пород продуктивных пластов Самотлорского месторождения можно сделать выводы:
Существенное различие коллекторских свойств изученных горизонтов обусловлено литологическими особенностями пород этих объектов.
На нефтенасыщенность пород в стабилизированных зонах залежи основное влияние оказывают литолого-коллекторскне свойства, а в недонасыщенных - значительное влияние приобретает расстояние исследуемого прослоя от ВНК.
2.4 Свойства нефти, газа и воды в пластовых условиях
Таблица 2.4.1
Свойства нефти, газа и воды в пластовых условиях
Пласт |
Рпл, МПа |
Рнас, МПа |
Г,м3/м3 |
G,м3/м3 |
mв, Мпа х с |
rн, кг/м3 |
Мн, Мпа х с |
rг, кг/м3 |
Мг, Мпа х с х 103 |
|
АВ11-2 |
15,6 |
9,7 |
60 |
68,8 |
1,14 |
812 |
1,3 |
1,239 |
1,012 |
AВ13 |
16,7 |
11,3 |
60 |
90,9 |
1,254 |
700 |
1,61 |
1,239 |
1.012 |
АВ2-3 |
16,2 |
10,8 |
61 |
79,8 |
1,234 |
755 |
1Д5 |
1,27 |
1,016 |
АВ4-5 |
17,1 |
13,4 |
60 |
72,9 |
1,208 |
779 |
2,39 |
1,275 |
1,016 |
АВ6-7 |
17,2 |
8,4 |
70 |
71,6 |
1,14 |
813 |
1,28 |
- |
- |
БB1 |
18,8 |
11,9 |
71 |
99,7 |
1,276 |
746 |
1,28 |
1,108 |
1,017 |
БВ80 |
19,6 |
10,5 |
70 |
95,5 |
1,27 |
745 |
1,09 |
- |
- |
БВ81-2 |
19,1 |
10,8 |
71 |
97,4 |
1,267 |
730 |
1,21 |
- |
- |
БВ83 |
20,5 |
10.5 |
72 |
98,9 |
1,284 |
736 |
1,13 |
1,5 |
1,016 |
ЮВ1 |
22,4 |
11,2 |
84 |
93,7 |
1,206 |
775 |
0,93 |
1,007 |
1,023 |
Нефть и газ, заполняя пустоты продуктивного пласта, залегающего на больших глубинах в земной коре, находятся под действием пластовых давлений и температур. Из таблицы 2.4 видно, что максимальное пластовое давление характерно по пласту ЮВ1.
Количество растворенного в нефти газа характеризуют газосодержанием нефти. Наибольшее газосодержание, в пласте БB1 и наименьшее в пласте АВ11-2.
Одним из основных показателей товарного качества нефти является плотность нефти. Нефть Самотлорского месторождения имеет плотность до 880 кг/м3 и относится к легкой нефти.
Важнейшей характеристикой жидкостей и газов, показывающих их способность оказывать сопротивление перемещению одних частиц или слоев относительно других является динамическая вязкость m. Вязкость нефти Самотлоркого месторождения больше 1.
3 Технико – Технологический раздел
3.1 Назначение и условия проведения кислотных обработок
Назначение соляной кислоты НСl - растворение карбонатных пород, карбонатных породообразующих минералов, а также привнесенных в пласт загрязняющих частиц.
Уравнения химической реакции соляной кислоты с карбонатными породами следующие:
с известняками:
СаСОз + 2НС1=СаСl2+H20+C02
с доломитами:
CaMg (Соз)2 + 4НС1 =CaCl2+MgCl2+2H2O+2CO2.
Полученные в результате реакции хлористый кальций СаСl2 и хлористый магний MgCl2 хорошо растворяются в воде и легко удаляются из ПЗП вместе с продукцией скважины; в пласте образуются новые пустоты и каналы.
Обычно применяют соляную
Ниже приводятся геологические условия. Концентрация соляной кислоты при солянокислотных обработках:
8-10% -для песчаников с карбонатным цементом;
10-12%-для карбонатной породы
12-15%-для карбонатной породы
Глинокислоту нельзя применять для воздействия на карбонатные породы и песчаники с большим количеством карбонатного цемента, так как при этом образуется слизистый осадок фтористого кальция, закупоривающий поры пород.
Уравнение химической реакции плавиковой кислоты с карбонатом кальция следующее:
CaC03 + 2HF=¯CaF2+CO2+H2O
Уксусная кислота СНзСООН добавляется в соляную кислоту для замедления скорости растворения карбонатной породы. Это обеспечивает более глубокое внедрение в поры породы еще активного раствора соляной кислоты. Уксусная кислота также предотвращает выпадение в осадок гидрата оксида железа Fe(OH)3, растворяет карбонатную породу, хотя и в меньшей степени (в 1,64 раза), чем соляная кислота. Учитывая это, а также высокую стоимость, основное назначение уксусной кислоты сводится к стабилизации раствора соляной кислоты от выпадения железистых осадков и замедлению скорости реакции кислоты с породой.
Концентрированная серная кислота
предназначается для
Серную кислоту не рекомендуется
применять для воздействия на
карбонатные породы, так как при
их взаимодействии образуется нерастворимый
в воде сульфат кальция CaSO4. Уравнение
химической реакции серной кислоты
с карбонатной породой
CaCO3 + H2SO4=¯CaSO4+H2O+CO2
При температуре пласта ниже 70° С сульфат кальция выпадает в осадок в виде гипса CaSO4-2H2O.
Концентрированная (98%) серная кислота не реагирует с металлом, но разбавление ее водой приводит к увеличению коррозии.
Угольную кислоту Н2СОз
3.2 Типы применяемых ингибиторов и их свойства
Ингибиторы — вещества, замедляющие
скорость коррозии металлов. Поэтому
ингибирование растворов кислот
является необходимой операцией
при любой кислотной обработке
и предназначается для защиты
от преждевременного коррозионного
износа подземного и наземного оборудования
скважин: эксплуатационных колонн, НКТ,
фильтров скважин, емкостей хранения и
передвижных емкостей, насосных агрегатов,
линий обвязки. Ингибиторам коррозии
предъявляются следующие
1. Снижение скорости коррозии
металла в 25 раз и более при
малых концентрациях и
2. Хорошая растворимость в
3. Возможность выпадения в
4. Невозможность образования
На промыслах применяется
Формалин — водный раствор, содержащий 37% формальдегида прозрачная жидкость плотностью 1106 кг/м3 с резким запахом, со временем мутнеет вследствие выпадения белого осадка параформальдегида, особенно при отрицательной температуре. Поэтому для его хранения нужно отапливаемое помещение. Из-за небольшого защитного свойства применение формалина при СКО не рекомендуется.
Уникол ПБ-5 — липкая темно-коричневая жидкость плотностью 1100 кг/м3. Полностью растворяется в соляной кислоте, но не растворяется в воде, особенно в сильно минерализованной. Поэтому в порах пласта после завершения реакции кислоты с породой выпадают очень объемистые осадки липкой органической массы. Это отрицательно влияет на проницаемость пород и снижает эффективность СКО. Поэтому рекомендуется применение уникода ПБ-5 при дозировке 0,05—0,1%. При этом коррозия снижается в 15—22 раза.
Катапин-А — ионогенное катионоактивное ПАВ — один из лучших ингибиторов. При температуре до 80° С и продолжительном воздействии на металл дозировка катапина-А может быть увеличена до 0,2%. При температуре выше 80° С катапин-А малоэффективен.
Катапии-К отличается от катапина-А только уменьшенным количеством углерода. Защитные свойства несколько хуже, чем катапина-А.
Катамин-А — также катионоактивное ПАВ, его защитные свойства хуже, чем катапина-А и катапина-К.
Уротропин технический — продукт взаимодействия аммиака с формальдегидом, бесцветные кристаллы, растворяется в воде, органических растворителях. Защитные свойства такие же, как у формалина. Поэтому оба реагента — и формалин, и уротропин — могут служить резервными на случай отсутствия высокоактивных реагентов.
Реагент И-1-А — побочный продукт процесса синтезирования и представляет собой смесь нескольких веществ.
Реагент УФЭв — неионогенное ПАВ, обладает определенными защитными свойствами. При дозировке УФЭв 0,1—0,3% кратность снижения коррозии составляет всего 11 —14. Поэтому самостоятельно может применяться только при отсутствии более активных ингибиторов.
По согласованию с потребителем кислота может поставляться заводами-изготовителями с введенным в нее ингибитором.
3.3 Виды кислотных обработок
На промыслах применяют
1. Кислотные ванны;
2. Простые кислотные обработки;
3. Кислотные обработки под
4. Термокислотные и
5. Пенокислотные и термопено-
6. Гидроимпульсные кислотные обработки;
7. Кислотоструйные обработки;
8. Обработки глинокислотой;
9. Углекислотные обработки;
10. Обработки сульфаминовой
Кислотные ванны — наиболее простые
кислотные обработки и
Кислотные ванны в основном устанавливают
в скважинах, в которых продуктивный
пласт не закреплен обсадной колонной,
т. е. в скважинах с открытым стволом.
Рекомендуемая концентрация соляной
кислоты составляет 15—20%. Если кислотные
ванны устанавливают в
Перед кислотной ванной необходимо
очистить стенки скважины и забой. Хотя
кислотная ванна предназначена
для очистки стенок скважины, но
специальная предварительная
Цементная корка снимается проработкой
открытого ствола в интервале
обработки с помощью
Необходимое условие установления кислотной ванны — присутствие раствора кислоты в интервале обработки, для чего разработаны определенные технологические приемы закачивания и продавливания раствора кислоты в скважину.
В скважинах, находящихся в освоении
после бурения (ствол скважины после
предварительной очистки
Насосно-компрессорные трубы
Рисунок 3.1 - Технологические схема (а — г) установления кислотной ванны:
1 — вода;
2 — кислота;
3 — продавочная жидкость.
При открытом затрубном пространстве в НКТ закачивают расчетное количество раствора кислоты рис. 3.1, б), а затем без остановки — продавочную жидкость — воду (рис. 3.1, в). После закачивания продавочной жидкости в объеме, равном объему НКТ (рис.3.1, г), закрывают задвижки в НКТ и выкиде затрубного пространства, и скважина оставляется на реагирование на 16—24 ч (точный срок устанавливают для каждого месторождения опытным путем на основе определения остаточной кислотности раствора после различных сроков выдерживания его на забое). По истечении времени реагирования производят промывку скважины через затрубное пространство (обратная промывка) водой или через НКТ (прямая промывка) нефтью с целью удаления с забоя продуктов реакции.
В нефтяных добывающих скважинах, находящихся в эксплуатации, для обратной промывки в затрубное пространство закачивают нефть. Жидкость, из НКТ принимается в емкость и замеряется. Объем этой жидкости сравнивается с объемом продавочной жидкости, использованной во время установления ванны. Количество выдавленного из скважины отработанного раствора кислоты сравнивают с количеством закачанного в скважину раствора кислоты.
В водонагнетательных скважинах в качестве продавочной и промывочной жидкости используют воду.