Лекции разработка. Лекция общие принципы проектирования разработки
 Скачать 2.81 Mb.
|
|
Таблица 2 Потенциальные возможности и критические факторы методов увеличения нефтеотдачи пластов
Остаточную нефть из заводненных частей пластов могут эффективно вытеснять только мицеллярные растворы и углекислый газ, которые обеспечивают смешиваемость нефти с вытесняющим агентом, т. е. устраняют действие капиллярных сил, удерживающих эту нефть. Повышать охват заводнением неоднородно-слоистых и зонально-неоднородных пластов способны полимерные растворы, углекислый газ, водогазовые смеси, циклическое воздействие, изменение направления потоков жидкости, щелочи, уменьшающие подвижность воды и неоднородность потоков. С помощью пара и внутрипластового горения за счет снижения вязкости нефти одновременно увеличивается и вытеснение нефти, и охват пластов по сравнению с обычным заводнением только в случае высоковязких нефтей. Водорастворимые ПАВ и серная кислота обеспечивают повышение нефтеотдачи пластов в основном за счет увеличения работающей толщины пластов в скважинах, так как мало снижают межфазное натяжение. Нефть, оставшуюся в обособленных линзах и пропластках, можно извлекать только с помощью специально пробуренных на них скважин или переведенных с других горизонтов. Исходя из потенциальных возможностей и назначения методов, можно отметить, что для наших нефтяных месторождений с маловязкими нефтями, разрабатываемых с использованием заводнения, к наиболее перспективным методам относятся применение:
а для месторождений с высоковязкими нефтями:
Остальные методы будут использоваться в основном для интенсификации добычи нефти и регулирования процесса разработки с целью достижения проектных показателей, так как их потенциальные возможности ниже возможных погрешностей при расчетах эффективности заводнения. Направления и фазы развития методов увеличения нефтеотдачи пластов Развитие методов извлечения нефти из недр как и любого другого технологического процесса происходит в двух направлениях - по горизонтали и по вертикали. Движение технологического процесса по горизонтали происходит за счет его усовершенствований, повышающих эффективность или улучшающих экономические показатели, но не изменяющих основы, механизм процесса. Примером длительного движения технологического процесса разработки нефтяных месторождений по горизонтали служит искусственное заводнение пластов. С момента появления этого процесса вытеснения нефти в 40-х годах до настоящего времени, т. е. более 30 лет, происходит его развитие - усовершенствуется система размещения нагнетательных и добывающих скважин, улучшаются технология (режим) нагнетания воды в пласты, условия эксплуатации скважин, развиваются способы контроля и регулирования добычи нефти, заводнения пластов и др. Все эти мероприятия существенно повышают эффективность заводнения нефтяных залежей без изменения его основы. Развитие технологии по горизонтали происходит на основе анализа опыта и результатов на протяжении всего периода применения от нововведения до инженерной практики, когда возникает необходимость перехода на качественно новую технологию. Специальных теоретических и поисковых исследований для этого не требуется. Научно-технический прогресс любой отрасли, в том числе и добычи нефти, определяется движением технологии по вертикали, которое характеризуется переходом технологии на качественно новую ступень, более высокую по эффективности и отличающуюся от предшествующей механизмом процесса. Большая часть известных новых методов увеличения нефтеотдачи пластов по своему механизму принципиально отличается от обычного заводнения и действительно представляет собой движение технологии разработки нефтяных месторождений по вертикали. Методы вытеснения нефти мицеллярными растворами, углекислым газом за счет внутрипластового горения, а также паром характеризуются совершенно иными, значительно более сложными и качественно более эффективными процессами, чем заводнение. Методы же вытеснения нефти водными растворами ПАВ, полимеров, щелочей и водогазовыми смесями являются улучшенными модификациями заводнения нефтяных залежей, поскольку они основаны на простом улучшении вытесняющих свойств воды, хотя также сопровождаются сложными процессами адсорбции, деструкции молекул, изменением фазовых проницаемостей и пр. Развитие технологии извлечения нефти по вертикали проходит следующие обязательные фазы - этапы.
Для нормального развития технологии и уменьшения риска неэффективных затрат на применение новой технологии в принципе невозможно изменить указанный порядок фаз (этапов) или сократить их число. Требуется именно такая последовательность этапов развития любой принципиально новой технологии - от поиска до промышленного внедрения. Все попытки сократить или ускорить их прохождение неизбежно ведут к ущербу их изучения и освоения. Первые три фазы развития принципиально новых технологий принято относить к фундаментальным исследованиям, следующие три фазы - к прикладным исследованиям, а последующие три -к так называемой разработке технологий. Продолжительность полного цикла развития новой технологии разработки нефтяных месторождений от появления идеи до промышленного применения достигает 15-20 лет. Так было, например, с технологией заводнения нефтяных месторождений, внутри-пластового горения, мицеллярно-полимерного заводнения и др. Подобная продолжительность полного цикла развития технологий разработки нефтяных месторождений обусловлена большой инертностью, сложностью перестройки нефтяной промышленности на новые процессы и трудностью создания необходимой материально-технической базы для них. Промышленное внедрение новых технологий разработки нефтяных месторождений возможно только на основе развитой индустрии. Смежные отрасли промышленности (нефтехимическая, машиностроительная, металлургическая и др.) должны быть способными производить в огромных масштабах сложные, высококачественные химические продукты, технику, оборудование и приборы. В приведенной последовательности фаз особенно важное значение имеют показательный опыт и промышленные испытания методов, которые проводятся с двумя целями.
Условия успешного применения методов. Принципы внедрения методов на конкретных месторождениях Все известные методы увеличения нефтеотдачи пластов сложные и дорогие. При разработке нефтяных месторождений новыми методами в пластах происходят сложнейшие процессы и явления - адсорбция и десорбция химических реагентов, разрушение структуры растворов и сложных молекул, фазовые переходы, массоперенос, диффузия, дистилляция и окисление нефти, кондуктивный и конвективный перенос теплоты, диссипация, химические реакции и превращения веществ, отложение солей, инверсия смачиваемости, капиллярные процессы и поверхностные явления, диссоциация пород, гравитация и другие, которые пока очень слабо изучены и требуют специальных фундаментальных исследований. Эти процессы и явления определяют особенности механизма извлечения нефти и эффективности достигаемых показателей методов увеличения нефтеотдачи пластов. Как показывает практика опытно-промышленных испытаний, разработка месторождений известными методами увеличения нефтеотдачи пластов в 7-10 раз дороже, чем при заводнении. Поэтому успешное применение метода увеличения нефтеотдачи пластов возможно только при научно обоснованном проекте (схеме), в котором установлена оптимальная технология процесса (система), и строгом ее соблюдении. Для проектирования оптимальной технологии (системы) применения метода увеличения нефтеотдачи пластов требуется следующее. Детальные знания строения и состояния месторождений, изменение коллекторских свойств пластов, макро - и микронеоднородности, достоверное распределение текущей нефтеводогазонасыщенности пластов по всему объему залежей. Правильные представления о механизме и технологии процесса на основе лабораторного изучения его характеристик и эффективности при пластовых условиях (керн, жидкости, давление, температура). Опытно-промышленные испытания метода - изучение эффективности в различных геолого-физических условиях и технологии на месторождениях. Математическое моделирование процесса - развитие численных методов и проектирования, адекватно отражающих разработку месторождений. Только при этих условиях можно составить эффективную технологическую схему (проект) применения нового метода увеличения нефтеотдачи пластов. Для соблюдения проектной технологии процесса при его реализации требуется следующее. Соответствующие материально-технические средства и капитальные вложения. Четкая организация работ, направленная на выполнение проектной технологии, сроков начала процесса, объемов и концентрации реагентов в оторочках, давлений нагнетания, темпов отбора, размещения скважин и др. Без выполнения всех запроектированных условий осуществления процесса воздействия на пласты нельзя рассчитывать на достижение проектных (возможных) показателей эффективности. В связи со сложностью и высокой стоимостью всех новых методов увеличения нефтеотдачи пластов внедрение их на практике целесообразно и необходимо осуществлять в несколько этапов, чтобы избежать неоправданных больших расходов. Принципы многоэтапного испытания и внедрения методов увеличения нефтеотдачи пластов на крупных конкретных месторождениях диктуются также тем, что реальную эффективность промышленного применения любого метода можно установить только по фактическим данным испытания. Поэтому обычно внедрение метода увеличения нефтеотдачи пластов проходит следующие этапы.
Такая последовательность этапов изучения и внедрения сложных методов увеличения нефтеотдачи пластов обязательна для обеспечения максимального эффекта при крупном промышленном применении, ибо поспешность и экономия на малом неизбежно приводят к большим потерям. Лабораторные исследования любого метода увеличения нефтеотдачи пластов при условиях, близких к пластовым, - совершенно необходимый этап работ перед тем, как решить испытывать его на месторождении. На основе этих исследований принимается первоначальная технология процесса - концентрация химических реагентов, объемы оторочек, соотношения расходов разных агентов и другие характеристики процесса, закладываемые в расчеты. Промышленная демонстрация процесса проводится при минимальных расстояниях между скважинами (до 25-50 м) с тем, чтобы показать возможность реализации процесса физически, технологически и технически, а также убедиться в качественной эффективности его в конкретных условиях месторождения в кратчайшие сроки. Например, при мицеллярном растворе важно установить, при каких условиях он не разрушается в пористой среде, вытесняет остаточную нефть, и выяснить схему технического обустройства процесса. Вслед за этим можно переходить к организации промышленного опыта при реально существующей или экономически целесообразной сетке скважин с тем, чтобы определить возможный технологический эффект и примерные экономические показатели, получить представление о реальной технологии и технических условиях осуществления процесса на месторождении. На основе первого промышленного опыта следует расширить испытания метода на несколько (три-пять) опытных участков или элементов с разными свойствами пласта, или залежей при разных сетках скважин и разных технологиях. Эти испытания позволят обосновать оптимальную систему разработки, размещение и плотность сетки скважин, наиболее эффективную технологию, реально достижимые показатели и математическую модель для проектирования процесса. После опытно-промышленных испытаний на нескольких участках распространение нового процесса разработки на все крупное многопластовое месторождение будет базироваться на собственном опыте и сопровождаться минимальным риском получения эффекта ниже запланированного (возможного). |