СВЧ. Исследование и разработка технологии увеличения нефтеотдачи за счет вытеснения с применением электромагнитного поля
 Скачать 4.49 Mb.
|
|
4.3 Прогноз добычи углеводородов по ачимовской толще с учетом применения технологии электромагнитного воздействия на продуктивные пласты Снижение добычи нефти по округу связано с ухудшением структуры остаточных извлекаемых запасов. По мере выработки высокопроницаемых неокомских отложений, все больший вклад в добычу дают продуктивные пласты с неблагоприятными геолого-физическими условиями – низкими коллекторскими свойствами, высокой вязкостью нефти и т.п. Как следствие, наблюдается снижение эффективности традиционных технологий, основанных на механическом воздействии. Эффективная выработка остаточного добычного потенциала округа требует внедрения инновационных технологий, расширяющих возможности воздействия на продуктивный пласт и пластовые флюиды. Одной из таких технологий является электромагнитное воздействие с применением магнитной жидкости [1,2,21]. При воздействии высокочастотным электромагнитным полем на продуктивный пласт и содержащиеся в нем флюиды увеличение подвижности нефти относительно исходной величины составляет до 32%, 138 коэффициент вытеснения нефти - до 38%; формируется дополнительный градиент давления [101,102]. Таким образом, эффект выражается как в интенсификации отборов, таки в повышении конечной нефтеотдачи [6,7]. Причем увеличение КИН достигается не только за счет роста коэффициента охвата (как при традиционных видах ГТМ), но и с приростом количества подвижной нефти в пласте. Условия применения технологии представлены в таблице 4.1. Таблица 4.1 – Условия эффективного применения технологии электромагнитного воздействия на продуктивные пласты Параметр Ед. измерения Значение Вязкость мПа·с ≤ 130 Проницаемость мД 1-60 Пористость % 10-30 Расстояние между скважинами м ≤ 500 Соответственно, максимальный эффект от электромагнитного воздействия может быть достигнут на низкопродуктивных, недонасыщенных и прерывистых коллекторах. В наибольшей степени данный комплекс свойств характерен для отложений ачимовской толщи (проницаемость 0.6-60 мД, в среднем – 20 мД при вязкости нефти 1-2 сП и коэффициенте вытеснения 0,3-0,5 дед. В пределах округа ачимовский НГК содержит 5 млрд. т начальных геологических и 1.2 млрд. начальных извлекаемых запасов нефти. Из них к промышленным категориям отнесено 2.3 млрд. начальных геологических и 0.6 млрд. начальных извлекаемых запасов, в т.ч. разрабатывается 1.55 млрд. т и 0.43 млрд. т. Вовлечение в разработку ачимовского НГК начато в 1976 году (с объекта БВ 20-21 Аганского месторождения. Однако в силу неблагоприятных 139 геолого-физических условий активное разбуривание ачимовских объектов началось после 2000 года. На 1.01.2013 ачимовской толщи добыто 189 млн. т нефти, что равносильно отбору 31% от НИЗ промышленных категорий НГК или 44% от НИЗ введенных в разработку ачимовских залежей. В т.ч. в 2012 году добыто 20.6 млн. т, 48.5 млн. т жидкости (обводненность - 57.5%); суммарный действующий фонд скважин насчитывал 5575 ед. (4093 добывающих и 1482 нагнетательных. Годовая добыча нефти имеет тенденцию к росту, однако состояние выработки запасов поуже введенным залежам не позволяет его поддерживать. Прогноз добычи нефти за счет внедрения электромагнитного воздействия на объектах ачимовского НГК выполнен на период до 2030 года по двум сценариям. Первым сценарием предусмотрена разработка ачимовских пластов фактическим фондом поуже введенным залежам. Доразведка и дополнительное эксплуатационное бурение вынесены за рамки прогнозного периода. Охват технологией предусматривается на уровне 33% от действующего добывающего фонда, поскольку при проведении воздействия, в силу высокого радиуса действия электромагнитного поля около 500 м, его влиянию подвергаются и 2-3 соседних скважины. Внедрение электромагнитного воздействия предполагается начать с 2014 года в течение 5 лет. Относительное увеличение потенциально извлекаемых запасов оценивалось пропорционально максимальному приросту коэффициента вытеснения и охвату добывающего фонда, а также с учетом на порядок меньшего, но возможного увеличения коэффициента охвата (за счет дополнительного градиента давления. Результирующий прирост оценивается вот исходной величины. Динамика прогнозной добычи нефти по ачимовской толще по первому сценарию и ее сравнение с фактической добычей представлены ниже рисунок 4.1, таблица 4.2). 140 Рисунок 4.1 – Прогноз добычи нефти из пластов ачимовской толщи и ее прирост за счет электромагнитного воздействия по первому сценарию Таблица 4.2 – Прогнозируемая добыча нефти по первому сценарию Годы Добыча нефти, млн. т фактическая базовая прирост 1 2 3 4 1996 2,2 1997 2,7 1998 3,3 1999 3,5 2000 4,5 2001 6,1 2002 7,2 2003 8,4 2004 9,8 2005 11,0 2006 12,6 2007 13,4 2008 14,2 2009 15,6 141 Продолжение Таблицы 4.2. 1 2 3 4 2010 18,4 2011 19,6 2012 20,6 2013 18,2 2014 16,3 0,9 2015 14,6 2,4 2016 13,1 3,7 2017 11,8 3,7 2018 10,6 3,7 2019 9,5 3,7 2020 8,5 3,7 2021 7,6 3,7 2022 6,9 3,7 2023 6,1 3,4 2024 5,5 3,0 2025 5,0 2,6 2026 4,4 2,3 2027 4,0 2,0 2028 3,6 1,7 2029 3,2 1,5 2030 2,9 1,3 Согласно приведенным результатам, за счет электромагнитного воздействия предполагается дополнительно добыть 46.8 млн.т на период до 2030 года. По большинству прогнозных лет дополнительная годовая добыча нефти оценивается в 3-3.7 млн. т или 2-2.5 тыс. т в среднем на 1 скважину, охваченную воздействием. Относительный прирост текущих отборов нефти за счет электромагнитного воздействия с 2022 года превысит 50%. При этом следует отметить, что электромагнитное воздействие не окажет существенного влияния на предполагаемую тенденцию снижения добычи нефти из ачимовской толщи вследствие выработки НИЗ, 142 вовлеченных в разработку. За счет предлагаемой технологии будет достигнута относительная стабилизация в период 2014 – 2016 гг. Второй сценарий предусматривает непрерывное освоение ачимовского НГК – с бурением новых эксплуатационных скважин, вводом фактически неразрабатываемых залежей и доразведкой запасов, отнесенных к категории C2. По последней предполагается перевод в промышленные категории с коэффициентом 0.4. Полное решение всех перечисленных задач, согласно проведенным оценкам, предусматривается в летний срок, те. выходит за рамки прогнозного периода. Как и по первому сценарию, охват добывающего фонда предусмотрен на уровне 33%. Сроки внедрения электромагнитного воздействия на фактическом фонде – 5 лет (аналогично первому сценарию. На новых скважинах электромагнитное воздействие осуществляется по мере их ввода. Прогноз динамики добычи нефти по второму сценарию представлен ниже (рисунок 4.2, таблица 4.3). Рисунок 4.2 – Прогноз добычи нефти из пластов ачимовской толщи и ее прирост за счет электромагнитного воздействия по второму сценарию 143 Таблица 4.3 – Прогноз добычи нефти из пластов ачимовской толщи и ее прирост за счет электромагнитного воздействия по второму сценарию Годы Добыча нефти, млн. т фактическая базовая новые скважины прирост по фактическим скважинам прирост по новым скважинам 1 2 3 4 5 6 1996 2,2 1997 2,7 1998 3,3 1999 3,5 2000 4,5 2001 6,1 2002 7,2 2003 8,4 2004 9,8 2005 11,0 2006 12,6 2007 13,4 2008 14,2 2009 15,6 2010 18,4 2011 19,6 2012 20,6 2013 18,2 0,8 2014 16,3 2,3 0,9 0,4 2015 14,6 3,5 2,4 1,2 2016 13,1 5,4 3,7 2,1 144 Продолжение Таблицы 4.3 1 2 3 4 5 6 2017 11,8 7,7 3,7 3,1 2018 10,6 9,5 3,7 4,2 2019 9,5 11,8 3,7 4,6 2020 8,5 14,2 3,7 4,6 2021 7,6 16,2 3,7 4,6 2022 6,9 18,8 3,7 4,6 2023 6,1 20,8 3,4 4,6 2024 5,5 22,3 3,0 4,6 2025 5,0 23,3 2,6 4,3 2026 4,4 24,0 2,3 3,8 2027 4,0 24,3 2,0 3,3 2028 3,6 24,3 1,7 2,9 2029 3,2 24,2 1,5 2,5 2030 2,9 23,9 1,3 2,2 За счет дополнительного эксплуатационного бурения с 2014 года предполагается возобновление тенденции роста, ас года прогнозируется превышение максимального фактического уровня (20.6 млн. т. Дополнительная добыча нефти за счет электромагнитного воздействия оценивается в 104.1 млн. т, в т.ч. 57.3 млн. т – по новым скважинам. Среднегодовая дополнительная добыча нефти прогнозируется на уровне 6 млн. т или 2.5 тыс. т в среднем на 1 скважину. Относительный прирост текущей добычи нефти оценивается на уровне до 39% (в среднем – 24%). 145 Выводы по разделу 4 1. Воздействие высокочастотным электромагнитным полем на продуктивный пласт и содержащиеся в нем флюиды сопровождается повышением подвижности нефти на 32%, приростом коэффициента вытеснения на 37.9% относительно исходного значения, формированием дополнительного градиента давления. Таким образом, эффект выражается как в интенсификации отборов, таки в улучшении условий выработки запасов. 2. Дополнительная добыча нефти за счет внедрения электромагнитного воздействия на фактическом фонде разрабатываемых объектах ачимовского НГК на период до 2030 года оценивается в 46.8 млн. т. Еще 57.3 млн. т предполагается добыть за счет распространения электромагнитного воздействия на еще не введенные, но перспективные для разработки залежи и участки. 3. Среднегодовая дополнительная добыча нефти прогнозируется на уровне 6 млн. т, в т.ч. 3-3.7 млн. т – по фактическому фонду. Относительный прирост текущей добычи нефти оценивается на уровне до 39% (в среднем – 24%). Прирост КИН оценивается в 0.035 дед. (в т.ч. 0.03 дед. на период до 2030 года) относительно начальных геологических запасов, охваченных разработкой. 146 ЗАКЛЮЧЕНИЕ, ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ 1. В результате исследования различных источников информации об электрическом и электромагнитном воздействии на продуктивный пласт с целью увеличения нефтеотдачи показано, что наиболее эффективными неразрушающим является метод высоковольтного высокочастотного электромагнитного воздействия на нефтеводосодержащие коллектора. 2. Ввиду необходимости проведения испытаний электромагнитного воздействия на нефтесодержащий пласт была разработана собрана лабораторная исследовательская установка, работающая в различных диапазонах высоких частот, сил тока и напряжений. 3. Проведенные испытания показали, что без использования вспомогательных агентов электромагнитное воздействие ослабевает и дает более низкий результат, чем при использовании магнитной жидкости (токопроводящая поляризующаяся в магнитном поле среда, которые усиливают глубину распространения электромагнитного поляна нефтесодержащий пласт и способствуют увеличению нефтеотдачи (до 37,9 % по отношению к просто заводнению. 4. При использовании магнитной жидкости в качестве вспомогательного агента вытеснения коэффициент подвижности нефти увеличился в 9,3 раза. 5. Сравнительный анализ вариантов разработки объекта П 3 +КВ Андреевского месторождения выявил увеличение коэффициента нефтеотдачи на 1,9 % (в целом по месторождению, а также повышение накопленной добычи нефти по обрабатываемым скважинам на 85 %. 6. Произведена оценка энергоэффективности метода электромагнитного воздействия на продуктивный пласт с целью повышения нефтеотдачи в масштабах реального месторождения. Выведена формула, позволяющая рассчитать затраты на проведение мероприятий по электромагнитной обработке коллектора нефти. 7. Моделирование процессов добычи нефти с использованием ЭМ воздействия на коллектора с характеристиками объектов ачимовской толщи 147 показало максимальное увеличение коэффициента нефтеизвлечения (на 35 %) по пласту Ач 1 1 Выинтойского месторождения. 8. Предложена схема осуществления мероприятий по электромагнитному воздействию в условиях месторождения. Для создания в коллекторе электромагнитных волн предлагается подключение установки к парам скважин – нагнетательная-добывающая. Эта схема позволит увеличить эффект от ЭМ воздействия на пути вытеснения нефти к добывающей скважине. 9. Рекомендуется провести лабораторные эксперименты на реальном керне в условиях горного давления и температуры. 10. Рекомендуется продолжать исследования в данной области и провести испытания на реальном месторождении с использованием опытного образца промышленной установки. 148 СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 1. Айрапетян МА. Исследования в области высокочастотного нагрева нефтяного пласта / МА. Айрапетян , В.С. Великанов, Е.Я. Мажников // Труды Инта Нефти АН Каз.ССР.- Алма-Ата, 1959. Т.З. - С. 2. Айрапетян МА. О перспективах разработки нефтяных горизонтов электрическими полями токов высокой частоты / МА. Айрапетян // Труды Инта нефти АН КазССР. Алма-Ата. 1958. Т. 2. С - 52. 3. Алексеева ЛИ. Моделирование электрического поля / ЛИ. Алексеева, С.А. Сверчинская // Методические рекомендации – Иркутск, 2001, C.10-12 4. Багиров МА. Электротермические способы увеличения нефтеотдачи пластов / МА. Багиров, Г.В. Вечхайзер, ЧМ. Джуварлы.-Баку // 1962, C.176-178 5. Барышников А.А. Методы электрического воздействия на пласт с целью увеличения нефтеотдачи / А.А. Барышников, А.В.Стрекалов, А.М. Ведменский, ДА. Кустышев, В.А. Долгушин // Нефтепромысловое дело №7.2013, С 6. Барышников А.А. Применение электромагнитного и плазменно- импульсного воздействия для повышения нефтеотдачи / А.А. Барышников, А.В. Стрекалов, А.М. Ведменский, ДА. Кустышев, В.А. Долгушин // Нефтепромысловое дело №6.2013, C.32-33 7. Барышников А.А. Повышения нефтеотдачи пластов за счет воздействия электромагнитным полем / А.А. Барышников, А.В. Стрекалов, СИ. Грачев // Научное обозрение №4. 2013, C.90-92 8. Барышников А.А. Повышение нефтеотдачи пластов за счет воздействия электромагнитным полем, Проблемы геологии и освоения недр материалы XVII Международный научный симпозиум имени академика М.А.Усова студентов и молодых ученых / Барышников А.А. // Томск ТПУ, 2013, C.700-701 149 9. Барышников А.А. Метод повышения нефтеотдачи пластов посредством нагнетания магнитной жидкости / А.А. Барышников, А.В. Стрекалов // Нефть и газ №5.2012, C.45-46 10. Барышников А.А. Новый метод интенсификации притока нефти из пласта путем закачки магнитной жидкости, Нефть и газ 2012: материалы й международной молодежной конференции / А.А. Барышников, А.В. Стрекалов // 2012, C.106-107 11. Барышников А.А. Применение магнитной жидкости в качестве вытесняющего агента с целью повышения нефтеотдачи пластов, 2 Конференция молодых ученых и специалистов ООО «Лукойл-Инжиниринг» / А.А. Барышников, А.В. Стрекалов // 2012, C.26-27 12. Барышников А.А. Новый метод увеличения нефтеотдачи пласта путем закачки магнитной жидкости, Проблемы геологии и освоения недр материалы XV Международный научный симпозиум имени академика М.А.Усова студентов и молодых ученых / А.А. Барышников, МС. Королев // Томск ТПУ, 2012, C.84-85 13. Барышников А.А. Новая технология вытеснения нефти из пласта путем закачки магнитной жидкости, Геология и нефтегазоносность ЗСМБ: материалы седьмой Всероссийской конференции / А.А. Барышников //2011, C.45-46 14. Болдырев М. Патент РФ Устройство для интенсификации добычи углеводородов / М. Болдырев, А.В. Касьяненко, Т. Лючевская, О. Гуркин, А. Золин, ООО НПО «Волгахимэкспорт» - № 36856 от 29.12.2003 15. Болдырев М. Патент РФ Устройство для интенсификации добычи углеводородов / М. Болдырев, А.В. Касьяненко, Т. Лючевская, О. Гуркин, А. Золин, ООО НПО «Волгахимэкспорт» - № 36857 от 29.12.2003 16. Болдырев М. Повышение нефтеотдачи методом воздействия импульсами электрического тока на продуктивный пласт / М. Болдырев, Т. Лючевская, О. Гуркин, А. Золин // 1995, C.22-23 150 17. Браганчук А. М. Патент РФ Способ импульсного и ионного – плазменного воздействия на нефтяной пласт / А. М. Браганчук, М.К. Исаев, И.А. Исхаков, Р.Г. Касимов - № 2213860 от 22.10.2001 18. Вайнштейн JI.A. Электромагнитные волны / JI.A. Вайнштейн // М Советское радио, 1957, C.21-22 19. Вахитов Г.Г. Использование физических полей для извлечения нефти из пластов / Г.Г. Вахитов, Э.М. Симкин. // М Недра, 1985, C.231-233 20. Вахитов Г.Г. Термодинамика призабойной зоны нефтяного пласта / Г.Г. Вахитов, О.Л. Кузнецов, Э.М. Симкин. // - М Недра, 1978, C.216-222 21. Гиматудинов ШК. Физика нефтяного и газового пласта / ШК. Гиматудинов // М Недра, 1971, C.309-312 22. Годунина Н.Б. Использование данных магнитного моделирования в расчетах фронта вытеснения нефти водой / Н.Б. Годунина // Тезисы доклада на Всесоюзной научно-технической конференции Нефть и газ Западной Сибири. Проблемы добычи и транспортировки. Тюмень, 1985, C.32-33. 23. Губин В.Б. Некоторые электрофизические свойства Мангышлакской нефти / В.Б. Губин, П.М. Бондаренко // РНТС: Транспорт и хранение нефти и нефтепродуктов, 1967, С. 10-13. 24. Дебай П. Теория электрических свойств молекул / П. Дебай, Г. Закк // M.; Л ОНТИ, 1935, C.45-47 25. Дебай П. Полярные молекулы. / П. Дебай // M.; JI.: ОНТИ, 1931, C.18-23 26. Демьянов А.А. Исследования диэлектрических параметров нефти и ее фракций в диапазонах сантиметровых и миллиметровых волн с целью создания влагомеров / А.А. Демьянов // Автореф. дисс. на соиск. уч.ст. к.т.н. М, МИНХиГП, 1969, C.27-30 151 27. Денисов С.Б. Высокочастотные электромагнитные методы исследования нефтяных и газовых скважин / С.Б. Денисов // М Недра. 1986, C.142-145 28. Дыбленко В.П. Волновые методы воздействия на нефтяные пласты с трудноизвлекаемыми запасами. Обзор и классификация. / В.П. Дыбленко // 2008, C.22-26 29. Дж. Кеннет УИТТЛ. Патент РФ Электрохимический способ вторичной добычи нефти путем инициирования в ней окислительно- восстановительных реакций / Дж. Кеннет УИТТЛ (US), Кристи У. БЕЛЛ (US). - № 2303692 от 24.10.2002 30. Ентов В.М. Гидродинамика процессов повышения нефтеотдачи / В.М. Ентов, А.Ф. Зазовский // М Недра, 1989, C.232-235 31. Зайдельсон И.И. Использование электрогидравлического эффекта в сейсморазведке / И.И. Зайдельсон, В.А. Редколис, В.И. Рихтер // Физика земли, №7, с. 32. Закирьянова ГТО влиянии высокочастотного и низкочастотного электрических полей на кинетику отстоя эмульсии / Г.Т. Закирьянова , Л.А. Ковалева, А.А. Мусин , НМ. Насыров // Физика волновых процессов и радиотехнические системы. 2010. - Т. 13, № 2. - С. 83-89. 33. Идрисов Р.И. Исследование процессов тепло- и массопереноса при электромагнитном воздействии с учетом дегазации нефти. / Р.И. |