Исследование эффективности нестационарного воздействия на коллекторы двойной пористости
Оглавление
Введение 1
Основные особенности процесса нестационарного воздействия на пласты 3
Эффективность реализации процесса нестационарного заводнения 5
Причины неравномерности продвижения фронта заводнения и методы его выравнивания 8
Изменение направлений фильтрационных потоков 11
Форсированный отбор жидкости 13
Исследование эффективности нестационарного воздействия на коллекторы двойной пористости 32
Заключение 41
Список литературы 44
Введение
В последние годы существенно увеличивается доля месторождений с трудноизвлекаемыми запасами. Эффективность разработки этих месторождений ниже обычных при более низких коэффициентах нефтеотдачи. Во многом это обуславливается отсутствием необходимых технологий для существующих категорий трудноизвлекаемых запасов. Вместе с тем, разнообразие геолого-физических особенностей нефтяных месторождений и пластов не позволяет достичь необходимых результатов за счет применения какой-то универсальной технологии разработки нефтяных месторождений.
Эффективность
извлечения нефти из нефтеносных
пластов современными, промышленно
освоенными методами разработки во всех
нефтедобывающих странах на сегодняшний
день считается
Например, в странах Латинской Америки и Юго-Восточной Азии средняя нефтеотдача пластов составляет 24–27%, в Иране – 16–17%, в США, Канаде и Саудовской Аравии – 33–37%, в странах СНГ и России – до 40%, в зависимости от структуры запасов нефти и применяемых методов разработки.
Остаточные или неизвлекаемые промышленно освоенными методами разработки запасы нефти достигают в среднем 55–75% от первоначальных геологических запасов нефти в недрах
Рис.1 Мировые запасы нефти
Применяемая система заводнения не всегда учитывает особенности геологического строения пластов и не обеспечивает (по разным причинам) необходимого охвата вытеснением по площади и разрезу, в результате чего разработка многих месторождений характеризуется недостаточно высокими коэффициентами нефтеотдачи, незначительными темпами отбора нефти и большим объемом попутно-добываемой воды.
В связи
с этим важным направлением повышения
эффективности разработки трудноизвлекаемых
запасов является адаптация известных
и создание новых технологий воздействия
на пласты с учетом особенностей их
строения и свойств, в первую очередь
для условий месторождений, наиболее
характерных для данного
Поэтому актуальными являются задачи применения новых технологий нефтедобычи, позволяющих значительно увеличить нефтеотдачу уже разрабатываемых пластов, на которых традиционными методами извлечь значительные остаточные запасы нефти уже невозможно.
Основные особенности процесса нестационарного воздействия на пласты
Итак, рассмотрим основные особенности процесса нестационарного воздействия на пласты.
Циклическое (нестационарное) заводнение является одним из эффективных гидродинамических способов увеличения нефтеотдачи и сокращения удельных расходов воды на добычу нефти.
Эффективность метода определяется двумя неразрывно связанными процессами:
- гидродинамическим внедрением воды в низкопроницаемые нефтенасыщенные элементы пласта за счет неравномерного перераспределения давления, вызываемого макронеоднородностью среды;
- капиллярным замещением нефти водой в малопроницаемых зонах пласта, вызываемым микронеоднородностью среды.
Наиболее эффективным применение метода является для мощных слоисто-неоднородных пластов с хорошей гидродинамической связью между прослоями, а также для трещиновато-пористых коллекторов. Благоприятным фактором является гидрофильность коллекторов. Газонасыщенные маловязкие нефти являются наиболее подходящими для вытеснения их с помощью циклического заводнения.
Перечисленные свойства коллекторов и нефтей, благоприятные для применения метода циклического воздействия, связаны очевидным образом с внутренним механизмом рассматриваемого процесса.
Метод циклического
(нестационарного) заводнения нашел
широкое применение на нефтяных месторождениях
Татарии, Самарской области, Западной
Сибири и т.д. Общепризнанным достоинством
метода является простота его осуществления,
применимость в широком диапазоне
пластовых условий и достаточно
высокая экономическая и
К настоящему
времени накоплен достаточный опыт
теоретических, экспериментальных
и промысловых работ. Учитывая, что
большинство месторождений
Эффективность реализации процесса нестационарного заводнения
Многолетняя практика разработки нефтяных месторождений с применением внутриконтурного и законтурного заводнения свидетельствует о неравномерности продвижения фронта закачиваемой воды как по толщине пласта, так и по площади залежи. Следствием этого является малый безводный период эксплуатации скважин, добыча больших объемов попутной воды, а это, в свою очередь, требует увеличенных мощностей по закачке воды и подготовке нефти.
Циклическое
заводнение с переменой направления
фильтрационных потоков (нестационарное
заводнение) является одним из наиболее
доступных и эффективных
Поэтому
назначение технологического процесса
- регулирование выработки
Область применения - нефтяные месторождения, разрабатываемые с поддержанием пластового давления путем разрезания залежей на блоки.
Эффективность
реализации нестационарного заводнения
во многом зависит от правильности
выбора участка на основе геолого-промысловой
информации, но, несмотря на достаточный
опыт применения нестационарного заводнения
на месторождениях страны, до настоящего
момента не существовало алгоритма
предварительного выбора объектов разработки
на основе анализа имеющихся геолого-
Для реализации
нестационарного воздействия
Суть методических положений о критериальном выборе пригодности тех или иных объектов разработки для дальнейшего осуществления на них технологии нестационарного заводнения сводится к следующему.
Поскольку все продуктивные пласты могут быть охарактеризованы одними и теми же общепринятыми показателями (характеристиками) – песчанистость, зональная и послойная неоднородности, степень выработки запасов, то более эффективное проектирование и реализация нестационарного заводнения могут быть осуществлены на основе критериального анализа имеющегося набора геологических характеристик предполагаемого объекта.
Вначале
все имеющиеся объекты делятся
на три условных группы с различной
степенью песчанистости – менее
0,29; 0,3-0,79 и более 0,8. После этого
анализируется степень
Проведение
анализа, систематизации и классификации
объектов разработки для определения
пригодности применения технологии
нестационарного заводнения основывается
на комплексе имеющейся исходной
геолого-промысловой
При первоначальном анализе объектов разработки учитывается размер залежи, наличие системы ППД и количество нагнетательных скважин. Объекты разработки, эксплуатируемые скважинами имеющие небольшие запасы нефти, в дальнейшей классификации не учитываются.
По результатам анализа геолого-физических характеристик и проведения классификации объектов разработки месторождений по предпочтительности применения нестационарного заводнения все рассматриваемые объекты можно разделить на 4 степени предпочтительности:
- высокая категория предпочтительности (0,6- 1)
- средняя категория предпочтительности (0,4 - 0,59)
- низкая категория предпочтительности (0,15 - 0,39)
- не пригодные для нестационарного заводнения
Выбор участков для реализации нестационарного заводнения осуществлялся на основании анализа сложившейся системы разработки, карт текущего состояния разработки, имеющейся геолого-промысловой информации, а также на основе распределения остаточных нефтенасыщенных толщин.
Эффективность реализации нестационарного
заводнения напрямую зависит от правильного
определения времени циклов воздействия,
основанного на определении средней
проницаемости участка в
На период проведения нестационарного воздействия необходимо проведение расчетов среднемесячной закачки по каждой нагнетательной скважине, входящей в выбранный участок. При этом исходят из условия, что все скважины, участвующие в данном процессе, в полуцикле закачки будут работать с предположительно максимальной за период предшествующего года приемистостью, и объемы закачиваемой воды не будут превышать их средний уровень в "доциклический" период. С этой целью определяется среднемесячная закачка, минимальная, среднемесячная и максимальная приемистости по каждой нагнетательной скважине, входящей в опытный участок.
Причины неравномерности продвижения фронта заводнения и методы его выравнивания
1. Фронтом нагнетаемой воды (фронтом заводнения, фронтом вытеснения) считают границу вода-нефть, на которой нефтенасыщенность пласта равна первоначальной.
2. Неравномерность продвижения вытесняющей воды по толщине пласта обусловливается в основном слоистой неоднородностью продуктивных пластов. Неравномерность же фронта продвижения воды по площади вызвана неблагоприятной геометрией потоков, характерной для точечного (в плане) расположения нагнетательных и добывающих скважин, зональной неоднородностью строения пласта. Неблагоприятное соотношение подвижностей нефти и воды усугубляет неравномерность фронта вытесняющей воды как по толщине, так и по площади.
3. Опережающий
прорыв нагнетаемой жидкости
к забоям добывающих скважин
(языки обводнения) происходит по
высокопроницаемым зонам и по
кратчайшему пути от
4. Для регулирования
фронта продвижения
разрезание залежи посредством освоения скважин под закачку в нагнетательном ряду через одну; промежуточные скважины эксплуатируются на нефть и переводятся под нагнетание воды только после их обводнения;
разобщение объекта разработки бурением новых сеток скважин на малопродуктивные пласты и интенсификация их разработки;
проведение изоляционных работ в нагнетательных и добывающих скважинах с целью исключения из эксплуатации наиболее обводнившихся пропластков.
бурение уплотняющих
скважин в недренируемых
изменение режима работы нагнетательных и нефтяных скважин;
добавка в закачиваемую воду различных загустителей с целью улучшения соотношений подвижностей и т.д.
5. Перечисленные
способы регулирования, за
6. Все нефтяные
месторождения Западной Сибири
разрабатываются с
7. Механизм
действия циклического
8. Физические
основы изменения
9. При нестационарном
заводнении одновременно
Изменение направлений фильтрационных потоков
Идея метода высказывалась А. П. Крыловым, Ю. П. Борисовым, М. Л. Сургучевым и др. Впервые он был применен в 1968 г. на Покровском месторождении.
Технология метода заключается в том, что закачка воды прекращается в одни скважины и переносится на другие, в результате чего обеспечивается изменение направления фильтрационных потоков до 90°.
Физическая сущность процесса состоит в следующем:
во-первых, при обычном заводнении вследствие вязкостной неустойчивости процесса вытеснения образуются целики нефти, обойденные водой;
во-вторых, при вытеснении нефти водой водонасыщенность вдоль направления вытеснения уменьшается. При переносе фронта нагнетания в пласте создаются изменяющиеся по величине и направлению градиенты гидродинамического давления, нагнетаемая вода внедряется в застойные малопроницаемые зоны, большая ось которых теперь пересекается с линиями тока, и вытесняет из них нефть в зоны интенсивного движения воды. Объем закачки вдоль фронта целесообразно распределить пропорционально оставшейся нефтенасыщенности (соответственно уменьшающейся водонасыщенности).
Изменение направления фильтрационных потоков достигается за счет дополнительного разрезания залежи на блоки, очагового заводнения, перераспределения отборов и закачки между скважинами, циклического заводнения. Метод технологичен, требует лишь небольшого резерва и мощности насосных станций и наличия активной системы заводнения (поперечные разрезающие ряды, комбинация приконтурного и внутриконтур-ного заводнении и др.). Он позволяет поддерживать достигнутый уровень добычи нефти, снижать текущую обводненность и увеличивать охват пластов заводнением.
Метод более эффективен в случае повышенной неоднородности пластов, высоковязких нефтей и применения в первой трети основного периода разработки.
Форсированный отбор жидкости
Впервые началось применение метода в 1938 г. на промыслах Азербайджана.
Форсированный отбор жидкости (ФОЖ) является методом увеличения нефтеотдачи продуктивных пластов, реализация которого осуществляется за счёт увеличения градиента давления в прискважинной зоне пласта. В результате проведения этого мероприятия зачастую снижается обводненность продукции скважин с высокой базовой обводненностью. Наиболее яркие результаты получены при анализе результатов ФОЖ на водоплавающих залежах.
Форсирование отборов на скважинах месторождений Западной Сибири выявило тенденцию снижения обводненности продукции в результате этого мероприятия на многих водоплавающих залежах, таких как объект АС5-6 Южно-Балыкского месторождения, объект БС12 Майского месторождения; объекты АС4 и БС6 Петелинского месторождения, объект БС11 Ефремовского месторождения, объект БС8 Кудринского месторождения, объекты БП9 и БП10-11 Тарасовского месторождения. На рис. 2 представлена динамика суммарных эксплуатационных показателей скважин объекта АС4 Петелинского месторождения, на которых было проведено форсирование отборов.
Рис. 2. Динамика суммарных эксплуатационных показателей скважин объекта АС4 Петелинского месторождения, на которых проведен форсированный отбор жидкости: 1 - средняя обводненность продукции; 2 - средний дебит жидкости; 3 - средний дебит нефти.
На рис. 3 изображена динамика показателей эксплуатации форсированной скважины № 1046 объекта БП10-11 Тарасовского месторождения. Начало форсирования отборов на рисунках отмечено стрелкой. Обе динамики характеризуются снижением обводненности продукции с ростом среднего дебита жидкости. На рис. 3 отмечается и обратная закономерность – рост обводненности продукции при снижении дебита жидкости.
Рис. 3. Динамика показателей эксплуатации скважины № 1046 объекта БП10-11 Тарасовского месторождения: 1 - обводненность продукции; 2 - дебит жидкости; 3 - дебит нефти; 4 - дебит воды
Форсированный отбор жидкости достаточно
эффективен на водонефтяных зонах, где
имеются выдержанные глинистые
перемычки между
В настоящее время отсутствует четкое определение целей и задач форсированного отбора жидкости. Существует мнение, что форсированный отбор — рациональный вариант разработки нефтяной залежи на завершающем этапе, который надо проектировать, официально утверждать и обязательно выполнять. Для его проектирования имеется все необходимое: методика, включающая модель зонально и послойно неоднородного пласта, уравнения разработки нефтяной залежи, общий экономический критерий рациональности, методы решения обратных задач по определению основных параметров нефтяных пластов и практически примененных систем разработки; современная вычислительная техника и полученная индивидуально по скважинам информация об их эксплуатации: о дебитах жидкости и обводненности (следовательно, о дебитах нефти), забойных давлениях (следовательно, о коэффициентах продуктивности), составе солей в отбираемой воде (следовательно, о доле посторонней воды). Довольно странным представляется, что при наличии всего этого проблема форсированного отбора не исследована в полном объеме, а форсированный отбор противопоставляется рациональному. На многих нефтепромыслах очень плохо обстоит дело с информацией об эксплуатации каждой скважины. В этих условиях для промысловиков более приемлем и понятен форсированный отбор, чем рациональный, ибо для форсированного отбора не нужна или почти не нужна информация. В условиях неполного объема информации об эксплуатации скважин многие нефтепромысловые работники непоколебимо уверены, что лучше завысить производительность глубинных насосов. При нежелании и неумении устанавливать индивидуально по скважинам рациональные отборы устанавливают форсированные, не осознавая, что часто увеличение отбора жидкости уменьшает отбор нефти на 10—20 % и более.
Действительное положение с информацией об эксплуатации скважин на нефтепромыслах в настоящее время несравненно хуже, чем 40—50 лет назад. В период широкого распространения и применения во всем мире инновационных технологий у наших нефтяников произошло попятное движение. Необходимо устранить отмеченный недостаток, поскольку нет ничего экономически и технологически более эффективного, чем организация по каждой скважине удовлетворительной точности контроля и последующей оптимизации режима эксплуатации скважин. При этом в текущей добыче нефти и в конечной нефтеотдаче пластов будет достигнут огромный эффект, значительно превышающий эффекты, достигаемые при использовании многих новых методов повышения нефтеотдачи. Увеличенные добыча нефти и нефтеотдача будут достигнуты при уменьшении затрат на 1 т добытой нефти.
При рассмотрении
проблемы форсированного отбора жидкости
необходимо сравнить различные варианты
разработки нефтяных залежей с нефтью
различной вязкости. Эти варианты
различаются динамикой
При этом было показано, что
при проектировании разработки залежей
нефти средней, повышенной и высокой
вязкости обычно проектируется форсирование
отбора жидкости. В дальнейшем при
их разработке обязательно надо осуществлять
запроектированное
Ряд авторов связывает
- в гидрофильных коллекторах при увеличении скорости потока происходит вовлечение в разработку капиллярно защемленной нефти;
- в гидрофобных коллекторах в результате увеличения отборов жидкости происходит более эффективный доотмыв пленочно-связанной нефти.
Это объяснение не раскрывает многих
вопросов. Общеизвестно, что радиус
воронки депрессии на пласт ограничивается
несколькими метрами или
Анализируемую
закономерность также можно объяснить
влиянием отложений твердых
Характер динамик обводнения
форсированных скважин и
Объект БПю-п Тарасовского месторождения представляет идеальный случай для изучения механизма описанного явления. Он состоит из двух пластов БСю и БСп, разделенных выдержанным непроницаемым разделом. Нижний пласт БСп изначально водонасыщен, а разрабатываемый пласт БСю в разрезе большинства добывающих скважин нефтенасыщен и изначально и на момент ФОЖ. Последнее объясняется низкой выработкой запасов и низким пластовым давлением, что обуславливает удаленность фронта закачиваемой воды.
Обозначим базовые забойное давление, дебит жидкости и обводненность продукции скважины, выраженную в долях единицы, соответственно Рзаб Qi и βi. Давление в водонасыщенной части продуктивного разреза скважины равно начальному Рнач, а в нефтенасыщенной - текущему пластовому Ртек. Тогда базовые депрессии на нефтенасыщенную и водонасыщенную части разреза равны соответственно:
ΔРН1=Ртек –Рзаб1, (1)
ΔРВ1=Рнач –Рзаб1, (2)
Пусть в результате ФОЖ забойное давление уменьшилось до Рзаб2. Тогда значения кратности увеличения депрессии на нефтенасыщенную и водонасыщенную части разреза будут равны соответственно:
Количественные оценки показывают,
что при значениях начального
и текущего пластового давления соответственно
25.8 и 24.0 МПа и при снижении забойного
давления в результате ФОЖ от 16.0
до 14.4 МПа значения кратности прироста
депрессии на нефтенасыщенную и
водонасыщенную части разреза составляют
соответственно 1.4 и 1.16. Более высокий
прирост депрессии в
Расчеты показывают, что при указанном энергетическом состоянии пласта в результате указанного снижения забойного давления, обводненность продукции скважины при базовом ее значении 50 % снизится на 4.6 %, а при базовом значении 80 % - на 3.1 %. Из динамик, приведенных на рис. 2 и рис. 3, видно, что величина фактического снижения обводненности продукции скважин в результате ФОЖ значительно выше. При этом дебит воды вырастает лишь в первое время после ФОЖ (рис. 3), а во многих случаях прирост дебита воды отсутствует, в то время как, согласно формулам (4) и (6), дебит воды при ФОЖ обязательно должен увеличиватся. Помимо этого, многие скважины, отреагировавшие на ФОЖ снижением обводненности, расположены в зонах повышенного пластового давления. Как видим, рассмотренная простейшая гидродинамическая модель, действующая только в случае сниженния пластового давления, не описывает всех процессов, приводящих к снижению обводненности в результате ФОЖ в условиях водоплавающей залежи.

- Исследование эффективности процесса производства авиационного приборостроения ОАО «Техприбор»
- Исследование эффективности различных вариантов коммуникационной стратегии торговых объектов (на примере внутригостиничных магазинов)
- Исследование эффективности рекламы
- Исследование эффективности рекламы
- Исследование эффективности рекламы
- Исследование эффективности рекламы
- Исследование эффективности систем управления
- Исследование эффективности PR-текстов
- Исследование эффективности гипнотехнологий в отечественной телерекламе
- Исследование эффективности деятельности предприятия (на примере ОАО «ЖБИ»)
- Исследование эффективности инвестиционной деятельности предприятия
- Исследование эффективности инновационной деятельности на основе проектного анализа
- Исследование эффективности и проблем делегирования
- Исследование эффективности коммуникационной политики компании (на примере компании Kraft foods)