задача, ГРП. Методические указания по курсовой работе_очн. Методические указания по выполнению курсовых работ для студентов заочной формы обучения
 Скачать 7.84 Mb.
|
|
2 ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ 2.1 Исследования циклического заводнения, состояние изученности метода В течение многолетнего опыта разработки месторождений в различных геологических условиях и при различных режимах заводнения было выявлено влияние периодической остановки и последующего возобновления закачки воды на повышении продуктивности скважин. Впервые предложение об эффективности нестационарного воздействия заводнением на нефтяную залежь было высказано М.Л. Сургучевым в конце 50-х годов, после получения результатов анализа реконсервации залежи пласта Б2 месторождения Яблоневый Овраги заводнения основного пласта Ново-Степановского участка Калиновского месторождения, которое по техническим и природно-климатическим причинам носило периодический характер. Наличие явлений нестационарности в процессе нагнетания воды способствовало по этим объектам снижению обводненности добываемой продукции и повышению нефтеотдачи [7]. В связи с этим М.Л. Сургучевым были сделаны приближенные расчеты для двухслойного пласта, которые показывали, что, создавая в залежи искусственно нестационарное состояние изменением режима работы нагнетательных скважин, можно интенсифицировать процесс отбора нефти из пласта, используя имеющееся оборудование для нагнетания воды. На основании этих выводов на некоторых месторождениях были начаты опытные работы по применению нестационарного заводнения. В НГДУ «Азнакаевскнефть» совместно с Гипровостокнефтью и ТатНИИ составлена первая программа проведения эксперимента на Азнакаевской площади (горизонт Д1 терригенный коллектор). К практическому осуществлению программы приступили в конце 1963 года, однако, по техническим причинам эксперимент был вскоре прекращен. В 1964 году циклическое заводнение было начато на пласту А4 покровского месторождения (Куйбышевская область), представленному карбонатными коллекторами порового типа. Одновременно аналогичный процесс успешно проводился и по залежи в терригенном пласте Б2 названного месторождения. В 1965 году было принято решение начать испытание метода на Выгодской залежи месторождения Долина в Украинской ССР. И здесь эксперимент прошел удачно. В 1965 году группа авторов ВНИИ (А.А. Боксерман, М.Л. Сургучев и другие) подали заявку на авторское свидетельство «Способ разработки нефтяных месторождений». При этом физический смысл метода был определен следующим образом: «Способ предусматривает увеличение упругого запаса пластовой системы путем периодического повышения и снижения давления нагнетания воды. Это является предпосылкой для возникновения внутри пласта нестационарных перепадов давления и соответствующих нестационарных перетоков жидкости между слоями (участками) разной проницаемости. При этом в полуцикл повышения давления нагнетания вода из слоев с большей проницаемостью внедряется в малопроницаемые слои, а в полуцикл снижения давления нефть из малопроницаемых прослоев перемещается в высокопроницаемую часть коллектора». В области лабораторно-экспериментальных исследований, направленных на раскрытие физической сущности метода, основная заслуга принадлежит В.Г.Огаджанянцу, А.А. Боксерману, К.Э. Музафарову, М.Л. Коджаеву, А.А. Кочешкову. Экспериментально установлено, что при циклическом заводнении период снижения пластового давления характеризуется интенсивным перераспределением жидкости в пласте за счет капиллярной пропитки, в результате чего водонасыщенность более проницаемого (обводненного) слоя уменьшается за счет вытеснения нефти из малопроницаемых прослоев. Лабораторные модели пористой среды воспроизводили наличии еелементов малопроницаемых включений, блоков трещиновато-пористой среды, малопроницаемых слоев в слоистом пласте. С помощью этих моделей изучали процесс капиллярного удержания воды в пористых средах, смачиваемость пород, вязкость нефти, воонасыщенность, удельный расход воды, продолжительность циклов и другое. Исследованиями было показано, что степень удержания малопроницаемыми слоями внедрившейся в них воды зависит от продолжительности полуцикла снижения давления нагнетания; продолжительность циклов следует увеличивать во времени; в пластах с высоким содержанием остаточной воды капиллярное перераспределение жидкостей, насыщающих неоднородный коллектор, происходит интенсивнее. В результате лабораторных исследований, направленных на изучение влияния вязкости нефти на эффективность процесса, установлено, что при циклическом заводнении темп извлечения нефти с увеличением вязкости нефти снижается незначительно. Лабораторными экспериментами показано, что метод циклического заводнения может применяться на всех месторождениях, которые могут разрабатываться с заводнением и характеризуются неоднородностью пластов по проницаемости или значительной вязкостью нефти (или тем и другим одновременно). Промысловые опытно-промышленные работы по применению циклического заводнения продолжались на указанных объектах и были начаты на некоторых других. На большинстве объектов метод проходил промышленное испытание по специальным программам, составленным соответствующими производственными и научно-исследовательскими организациями. С учетом полученных положительных результатов промысловых работ и того, что правильная организация процесса существенно влияет на его эффективность, Центральная Комиссия по разработке нефтяных месторождений Министерства нефтяной промышленности приняла решение от 01 августа 1974 года, в соответствии, с которыми по новым месторождениям при составлении технологических схем из разработки на ряду с традиционными вариантами разработки необходимо рассматривать варианты с применением циклического воздействия, а по уже разрабатываемым месторождениям, отобранным для внедрения метода, составлять специальные технологические схемы. Экспериментальное изучение позволило не только раскрыть физическую сущность метода, но и выявить основные факторы, определяющие его эффективность. К ним относятся упругость пластовой системы, ее неоднородность по проницаемости, смачиваемость породы, водонасыщенность слоев, продолжительность полуциклов. Опытно-промышленные работы по опробованию метода в различных условиях позволили констатировать, что он эффективен практически на всех месторождениях, где применяется обычное заводнение. Созданная под руководством О.Э. Цынковой во ВНИИ в начале 70-х годов математическая модель процесса позволяет не только прогнозировать динамику его показателей, но и исследовать влияние различных факторов на его эффективность. В настоящее время метод широко используется практически на всех месторождениях страны. За рубежом также имеется некоторый опыт применения циклического зоводнения. Первые положительные результаты нестационарного воздействия на залежь были получены в США на месторождениях Спраберри и Мартенвил. В Германии циклическая закачка воды осуществлялась на месторождениях Райнкенхаген коллектор, которого порово-трещинного типа, представлен микрокристаллическими известняками и доломитами с прослоями глинисто-битуминозных пород. Воду циклическим способом закачивали в очаговые нагнетательные скважины до момента ее прорыва в добывающие скважины. После полного обводнения скважин закачку прекращали и возобновляли через 6-7 месяцев, при этом общий объем нагнетаемой воды сохранялся равным объему отбираемой жидкости. Благодаря такой технологии закачки существенно увеличилась доля нефти в потоке жидкости. В бывшей Чехословакии на месторождении Грушки-Север с 1975 года с успехом применялось циклическое заводнение. За три года нестационарного воздействия было извлечено дополнительно 5% нефтяных запасов месторождения. 2.2 Физические основы циклического заводнения как способа воздействия на пласты Циклический метод заводнения основан на периодическом изменении режима воздействия на нефтяные залежи сложного строения, при котором в продуктивных отложениях создается нестационарное распределение пластового давления и движения жидкостей и газа (рисунок 5).  Рисунок 5 - Технология циклической закачки На практике неустановившееся состояние давления и фильтрации жидкости в пласте может быть создано периодическими изменениями объема нагнетаемой воды и добываемой из пласта жидкости при искусственном заводнении коллектора или циклическим отбором жидкости при естественном водонапорном режиме его разработки.[2] При периодическом нарушении установившегося состояния гидродинамической системы в нефтяной залежи возникают условия для непрерывного проявления упругих сил. В неоднородном пласте между различными зонами, каналами и потоками жидкости возникают градиенты гидродинамических давлений, способствующих интенсификации перетоков жидкостей из одних слоев (зон) в другие, из трещин в блоки и изменение направления потоков. При обычной технологии заводнения (рисунок 6) реальных пластов, характеризующихся сложным неоднородным геологическим строением, значительная часть запасов нефти в низкопроницаемых нефтенасыщенных слоях, зонах или блоках остается неохваченной нагнетаемой водой. В подобных геологических условиях заводняемая залежь представляет собой сложную гидродинамическую систему, характеризующуюся чередованием обводненных и нефтенасыщенных микропотоков. Создавая в таких системах периодически неустановившиеся состояния, иначе говоря, попеременно изменяющиеся по величине и направлению градиенты гидродинамического давления, в нефтяном пласте создаются условия для внедрения нагнетаемой воды в застойные нефтенасыщенные зоны и каналы и перемещения из них нефти в зоны активного дренирования.  Рисунок 6- Типичное заводнение Таким образом, целенаправленное использование пластовых, упругих сил должно способствовать более полному охвату заводнением гидродинамически взаимосвязанных нефтенасыщенных участков неоднородного пласта. При этом, чем больше сжимаемость пластовой системы, тем выше должны быть градиенты давления и тем интенсивнее будут происходить перетоки жидкостей в неоднородном пласте за счет принудительного внедрения нагнетаемой воды в малопроницаемые участки. Сжимаемость нефтенасыщенных участков пласта можно значительно превысить за счет частичного разгазирования нефти в них, что может быть достигнуто периодическим снижением пластового давления ниже давления насыщения. Отметим, что снижение пластового давления ниже давления насыщения должно быть оптимальным с тем, чтобы избежать извлечения из пласта значительных объемов газа. В противном случае эффективность циклического метода из-за уменьшения упругого запаса пластовой системы от цикла к циклу будет падать. Кроме того, снизится проницаемость для жидкостей и повыситься вязкость нефти. Однако без положительного проявления капиллярных сил гидродинамические потоки жидкостей не дают ожидаемого эффекта в интенсификации добычи нефти и в увеличении нефтеотдачи. В неоднородных пористых средах, избирательно лучше смачивающихся вытесняющей жидкостью, при стационарном состоянии происходит прямоточная и противоточная капиллярные впитывания воды из высокопроницаемых высокообводненных участков или трещин в гидродинамически связанные с ними малопроницаемые элементы или блоки пласта. Благодаря периодическим изменениям условий воздействия в природы повышения пластового давления в нефтяной залежи возникают градиенты давления в сторону малопроницаемых элементов пласта, усиливающие процесс капиллярного внедрения воды в нефтенасыщенные участки. В период снижения пластового давления знак градиента гидродинамического давления меняется и внедрившаяся в малопроницаемые участки вода вместе с нефтью получает возможность обратного перетока в высокопроницаемые участки. При этом из-за микронеоднородности пористой среды и ее гидрофильных свойств, часть нефти в наименее мелких порах малопроницаемых участков залежи замещается капиллярными силами водой. В каждом конкретном случае степень замещения нефти водой в малопроницаемых участках пласта зависит от физико-химических свойств пластовой системы «нефть-вода-порода», характера микронеоднородного строения пласта и от их насыщенности водой. Периодическое разгазирование нефти приобретает особое значение, когда нефтенасыщенные элементы обводненного участка сами по себе характеризуются неоднородным строением. В подобных случаях при снижении пластового давления выделяющийся из раствора газ, прежде всего аккумулируется в крупных поровых каналах или участках с относительно высокой проницаемостью. В последующем на стадии повышения пластового давления свободный газ, сжимаясь и частично растворяясь в нефти, замещается нагнетаемой водой. При этом вода проникает вглубь нефтенасыщенных элементов пласта неравномерно, обеспечивая наибольшую поверхность для капиллярного обмена несмешивающихся жидкостей. Из выше сказанного следует, что эффективность упруго-капилярного циклического метода заводнения макро- и микронеоднородных пластов определяется двумя непрерывно связанными процессами: гидродинамическим внедрением воды в низкопроницаемые нефтенасыщенные элементы пласта за счет неравномерного перераспределения давления, вызываемого микронеоднородностью; капиллярным замещением нефти водой в мало проницаемых зонах пласта, вызываемого микронеоднородностью среды. Циклический метод заводнения тем эффективнее, чем неоднороднее пласт и, следовательно, чем выше его остаточная нефтенасыщенность после обычного заводнения. Этот метод эффективен и в сравнимо однородных пластах, содержащих вязкую нефть. В месторождениях такого типа из-за явления «вязкостной неустойчивости» происходят локальные прорывы воды в добывающие скважины, что резко снижает безводную и конечную нефтеотдачи. При этом формируются огромные поверхности раздела между нефтью и водой, что определяет высокоэффективное применение технологии циклического заводнения. Если бы придерживаться вышеизложенных концепций, циклический метод по сравнению с обычным процессом заводнения способствует более быстрому отбору извлекаемых запасов нефти при меньших удельных расходах воды. Однако в целом ряде работ указывается на определенное отклонение закономерностей движения жидкости в пористой среде, в указанных работах приходят к выводу, что подобные жидкости при малых скоростях фильтрации можно формально рассматривать как неньютоновские, движение которых начинается только после преодоления некоторого начального градиента сдвига. При разработке месторождений, содержащих нефть со структурными свойствами, применение упруго-капилярного метода заводнения может привести также к увеличению конечной нефтеотдачи пласта за счет выработки дополнительных участков залежи нефти. Эти участки при обычном заводнении из-за низких гидродинамических градиентов давления, не превышающих начального напряжения сдвига, остаются невыработанными. Известно также, что конечная нефтеотдача нефтяных месторождений определяется рентабельными значениями доли нефти в извлекаемой жидкости. Если учесть, что при циклическом воздействии доля нефти в потоке возрастает, то можно прийти к заключению, что осуществление этого метода должно способствовать не только увеличению текущей, но и конечной нефтеотдачи плата. Как отмечалось выше, эффективность циклического метода определяется прежде всего периодическим нарушением стремящегося к стационарности состояния пластовой системы. Такое периодическое изменение квазистационарного состояния разрабатываемой залежи можно достичь не только изменением режима работы скважин, но и изменением направления фильтрационных потоков с одновременным варьированием уровня пластового давления. 2.3 Влияние геологических параметров на эффективность циклического заводнения Эффективность циклического заводнения определяется рядом параметров, характеризующих геолого-физические свойства коллекторов (упругость пластовой системы, относительные проницаемости и толщины пластов, коэффициент удержания воды и степень гидродинамической связи пластов). Наибольший практический интерес при прогнозировании показателей заводнения представляют толщинная проницаемостная неоднородность и степень гидродинамической разобщенности пластов. Как правило, разрабатываемые пласты представляют собой чередование пропластков (рисунок 7) - коллекторов со сложным распределением проницаемости по толщине.  Рисунок 7 – Неоднородность коллектора С ее ростом снижается охват пласта процессом обычного заводнения вследствие избирательной фильтрации жидкости по пласту с большей проницаемостью. При обычном (стационарном) заводнении пласты послойно обводняются в большей или меньшей степени практически на всех месторождениях. При этом в карбонатных коллекторах, в отличие от терригенных, на характер обводнения в большей мере будут влиять степень трещиноватости пород и обводнения в большей мере будут влиять степень трещиноватости пород и характер распространения трещин. Установлено, что чем выше неоднородность продуктивных пластов (пропластков) по проницаемости, тем неравномернее фронт вытеснения, тем хуже характеристики вытеснения нефти водой.[3] Циклическое заводнение позволяет вовлечь в разработку малопроницаемые слои, ранее не охваченные заводнением. Тем самым создаются условия для выравнивания фронта вытеснения, коэффициента хвата пластов заводнением, а следовательно, и улучшения технологических показателей разработки. Экспериментально установлено, что эффективность процесса по конкретным пластам будет выше там, где коллектор наиболее неоднороден как по толщине, так и по проницаемости, и начальная нефтенасыщенность которого ниже и не зависит от соотношения вязкости нефти и воды. Основные параметры влияющие на эффективность циклического заводнения: Толщина пласта сама по себе не является критерием для применения циклического заводнения, тонкие пласты считаются малоподходящими объектами лишь в той мере, в какой их можно считать неоднородными. Толщинная неоднородность пласта – основной геологический критерий для применения циклического воздействия. Если пласт может быть разбит на 2 (или более) неизолированных пропластков, с различной проницаемостью, то этот пласт является хорошим объектом для применения циклического заводнения. Неоднородность по пласту также имеет высокое значение эффективности применения циклического заводнения, влияющее на равномерность фронта вытеснения нефти. Гидродинамическая связность прослоев, эта связность должна быть почти полной, тем больше эффективность циклического заводнения. Эффективность циклического заводнения зависит от времени обычного заводнения, предшествующего циклическому. Теоретически, чем больше это время, тем существеннее итоговый эффект, поскольку длительный межслойный обмен, происходящий в безводный период, обеспечивает наибольший перенос нефти в зоны активного дренирования. Вообще же выбор благоприятного времени начала процесса обусловлен рядом факторов, которые не всегда могут быть установлены сразу: распределение проницаемостей и водонасыщенностей по толщине пласта, величиной поверхностей контакта между гидродинамически связными зонами различной нефтенасыщенности и т.д. Благодаря низкой проницаемости отдельных слоев к началу процесса, они почти не будут обводнены и начальная поверхность контакта обводненной и нефтенасыщенной зон окажется близкой к минимальной. В реальных условиях момент начала циклического воздействия не требует слишком жесткого задания – удовлетворительная эффективность процесса сохраняется в широком диапазоне начальных условий. Начало циклического заводнения может стать момент, близкий к моменту прорыва воды, характеризующийся неоднородностью пластов и промытостью пропластков. Неравномерность выработанности запасов по скважинам, указывает на зональную и пластовую неоднородность, промытость пропластков. Вязкость нефти влияет не только на величину годового эффекта, но и на особенность проведения эффекта. Чем выше неоднородность пласта, тем выше его остаточная нефтенасыщенность, увеличение вязкости нефти приводит к значительному уменьшению темпа извлечения нефти из неоднородных по проницаемости пластов. |