Выпускной квалификационной работы Влияние потокоотклоняющих технологий на обводненность нефтяных скважин на примере Ванкорского месторождения
 Скачать 2.03 Mb.
|
|
2 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «СИБИРСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» ИНСТИТУТ НЕФТИ И ГАЗА Кафедра разработки и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений УТВЕРЖДАЮ Заведующий кафедрой _______ Н.Д. Булчаев подпись « ___ » ______ 2017 г МАГИСТЕРСКАЯ ДИССЕРТАЦИЯ ВЛИЯНИЕ ПОТОКОТКЛОНЯЮЩИХ ТЕХНОЛОГИЙ НА ОБВОДНЕННОСТЬ НЕФТЯНЫХ СКВАЖИН В УСЛОВИЯХ ВАНКОРСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ 23.04.03 Эксплуатация транспортно-технологических машин и комплексов 23.04.03.05 Управление разработкой нефтяных месторождений Научный руководитель ___________ профессор, к.ф.-м.н. Б.Б. Квеско подпись, дата Выпускник ___________ Р.В. Чустеев подпись, дата Рецензент ___________ механик ЦДНГ 1 П.П. Исаев подпись, дата Красноярск 2017 3 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «СИБИРСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» ИНСТИТУТ НЕФТИ И ГАЗА Кафедра разработки и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений УТВЕРЖДАЮ Заведующий кафедрой _______ Н.Д. Булчаев подпись « ___ » ______ 2017 г ЗАДАНИЕ НА ВЫПУСКНУЮ КВАЛИФИКАЦИОННУЮ РАБОТУ в форме магистерской диссертации 4 Студенту Чустееву Роману Владимировичу Группа НМ15-05М 23.04.03 Эксплуатация транспортно-технологических машин и комплексов 23.04.03.05 Управление разработкой нефтяных месторождений Тема выпускной квалификационной работы: «Влияние потокоотклоняющих технологий на обводненность нефтяных скважин на примере Ванкорского месторождения». Утверждена приказом по университету № от Руководитель ВКР профессор кафедры РЭНГМ, канд.физ.-мат. наук Б.Б. Квеско Исходные данные для ВКР: тексты и графические материалы отчетов и научно-исследовательских работ ООО «РН-Ванкор», фондовая и периодическая литература, электронные ресурсы, пакет информации по геологической характеристике Ванкорского месторождения. Перечень разделов ВКР: Введение 1. Обзор литературы: Анализ существующих гидродинамических методов увеличения нефтеотдачи 2. Основная часть 2.1 Влияние геолого-технологических факторов на процесс разработки 2.2 Основные факторы обводнения продукции скважины 2.3 Выбор потокоотклоняющих технологий 2.4 Характеристика Ванкорского месторождения 2.5 Влияние ПОТ на обводненность и динамику показателей скважин 2.6 Возможность применения усовершенствованной технологии СГДС+СПС Заключение Научный руководитель ___________ профессор, к.ф.-м.н. Б.Б. Квеско подпись, дата Задание принял к исполнению ___________ Р.В. Чустеев подпись, дата 5 АННОТАЦИЯ Обзор существующих гидродинамических методов увеличения нефтеотдачи. Потокоотклоняющие технологии как наиболее эффективный метод увеличения нефтеотдачи коллекторов с изменением направления фильтрационных потоков. Анализ влияния потокоотклоняющих технологий на обводненность нефтяных скважин в условиях Ванкорского месторождения. В данной работе рассмотрены существующие гидродинамические методы увеличения нефтеотдачи. Одним из методов повышения нефтеотдачи в неоднородных низкопроницаемых пластах рассмотрены потокоотклоняющие технологии (ПОТ). На основе обзора методов сделан выбор наиболее эффективных технологий для увеличения нефтеотдачи пласта. Проанализирована динамика изменений показателей разработки добывающих скважин после применения ПОТ. Рассмотрена возможность применения усовершенствованной технологии на примере Ванкорского месторождения (пласт ЯК3-7). ANNОTATIОN Review оf existing hydrоdynamic methоds оf increasing оil recоvery. Flow- deflecting technologies as the most effective method for increasing reservoir recovery with a change in the direction of filtration flows. Analysis of the influence of flow deflection technologies on the water cut of oil wells in the conditions of the Vankоr field. In this paper, we consider the existing hydrodynamic methods of increasing oil recovery. One of the methods for increasing oil recovery in inhоmоgeneоus low permeable formations is the flow deflecting technologies (PОT). Based on the review of methods, the choice of the most effective technologies for enhanced oil recovery is made. The dynamics of changes in the development indices of production wells after the application of PОT is analyzed. The possibility of applying advanced technology to the example of the Vankоr field (Yak3-7 layer) is considered. 6 СОДЕРЖАНИЕ Введение……………………………………………………………………………...5 1 Обзор литературы………………………………………………………………….7 1.1 Основные гидродинамические методы повышения нефтеотдачи месторождения…………………………………………………………………...…..7 1.2 Основные методы потокоотклонения и выравнивания профиля приемистости………………………………………………………………...………9 1.2.1 Технология увеличения охвата пласта заводнением по площади……………………………………………………………...……...………15 1.2.2 Технология выравнивания профиля приемистости……………………16 1.2.3 Технология изоляции притока воды по высокопроницаемым прослоям в добывающей скважине…………………………………………………………..18 1.2.4 Технология изоляции подошвенной воды…………………..……….…..19 1.2.5 Технология очистки призабойной зоны пласта от капиллярно-связной воды………………………………………………………………..……………..…19 1.2.6 Технология декольматации призабойной зоны…………………………20 2 Основная часть……………………………………………………………………24 2.1 Влияние геолого-технологических факторов на процесс разработки…….24 2.2 Основные факторы обводнения продукции скважины………………….…30 2.3 Выбор потокоотклоняющих технологий……………………………………33 2.4 Текущее состояние разработки Ванкорского месторождения………….…36 2.5 Пласт ЯК 3-7…………………………………………………………….….…39 2.5.1 Геолого-физическая характеристика пласта…………………….…….…39 2.5.2 Физико-гидродинамическая характеристика……………………………39 2.5.3 Физико-химические свойства пластовых флюидов…………….…….…42 2.6 Технологии ПОТ возможные для применения на Ванкорском месторождении(ЯК 3-7)……………………………………………………………42 2.6.1 Выбор и обоснование первоочередной базовой ПОТ…………..…….…42 2.6.2 Технологии на основе геле- и осадкообразующих композиций……….47 7 2.6.3 Технологии на основе полимер-дисперсных систем…………...……47 2.6.4 Технологии на основе обратных эмульсионных систем………….…48 2.6.5 Технологии, основанные на применении полимеров акриламида(СПС и их модификации)…………………………………………………………………50 2.6.6 Технологии на основе дисперсных систем……………...…………….51 2.6.ь Осадкообразующие технологии на основе неорганических реагентов……………………………………………………………………………52 2.6.8 Технологии на основе биополимеров……………………………….…53 2.ь Влияние ПОТ на обводненность и динамику показателей скважин Ванкорского месторождения………………………………………….……...……53 2.8 Возможность применения усовершенствованной технологии СГДС+СПС…………………………………………………………………………58 Заключение……………………………………………………………………..…..62 Список использованных источников…………………………………...…………63 8 Введение Потребление большого количества нефтепродуктов во всем мире растет из года в год, но эффективность извлечения флюида из нефтеносных пластов с помощью промышленных методов разработки во многих странах считается не удовлетворительной. Средняя нефтеотдача пластов в мире составляет 25–40 %. Например, в странах Латинской Америки и Юго-Восточной Азии – 24–27 %, в Иране – 16– 17%, в США, Канаде и Саудовской Аравии – 33–37%, в странах СНГ и России – до 40%. Остаточные запасы нефти достигают в среднем 55–75 % от первоначальных запасов ее в недрах. Также в настоящее время увеличилось число месторождений с трудноизвлекаемыми запасами. Низкие коэффициенты нефтеотдачи обусловливаются недостатком необходимых технологий разработки труднодоступных залежей. Исходя из этого, актуальной задачей в современном мире является применение новых технологий и методов повышения нефтеотдачи месторождений, на которых традиционными методами извлечь значительные остаточные запасы нефти невозможно. Во всем мире с каждым годом возрастает интерес к методам повышения нефтеотдачи пластов, проводятся лабораторные, научные и полевые исследования для выявления наиболее эффективных способов воздействия на пласт. Современные методы повышения нефтеизвлечения в той или иной степени базируются на заводнении. Среди них можно выделить четыре основные группы: 1) гидродинамические методы – циклическое заводнение, изменение направлений фильтрационных потоков, форсированный отбор жидкости; 2) физико-химические методы – заводнение с применением активных примесей (поверхностно-активных веществ, полимеров, щелочей, серной кислоты, диоксида углерода, мицеллярных растворов); 9 3) газовые методы – водогазовое циклическое воздействие, вытеснение нефти газом высокого давления; 4) тепловые методы – вытеснение нефти теплоносителями (горячей водой, паром), пароциклическая обработка, внутрипластовое горение, использование воды как терморастворителя нефти. [1] Рассмотрим и проанализируем более подробно основные гидродинамические методы повышения нефтеотдачи месторождений. В данной работе в качестве гидродинамических методов рассматривались методы изменения направлений фильтрационных потоков. 10 1 Обзор литературы 1.1 Основные гидродинамические методы повышения нефтеотдачи месторождений Нестационарное (циклическое) заводнение. Впервые гипотеза об эффективности нестационарного заводнения была сформулирована в конце 50-х гг. XX в. [2]. Данный метод впервые был применен на Губкинском месторождении Куйбышевской области в 1964 г., где дал хорошие результаты и в последующее время быстро распространился на другие месторождения Куйбышевской области и Татарской АССР. С начала ь0- х гг. метод стали внедрять на нефтянных месторождениях Тюменской области (Усть- Балыкском, Западно-Сургутском и др.). Суть циклического метода воздействия заключается в том, что в пластах, обладающих неоднородностью по размерам пор, по проницаемости слоев и неравномерной их нефтенасыщенностью, вызванной этими видами неоднородности, искусственно создается нестационарное давление [3]. Под действием знакопеременных перепадов давления происходит перераспределение жидкостей в неравномерно насыщенном пласте, направленное на выравнивание насыщенности и устранение капиллярного неравновесия на контакте нефтенасыщенных и заводненных зон, участков, слоев. Возникновение знакопеременных значений давления между слоями разной насыщенности способствует ускорению капиллярной, противоточной пропитки водой нефтенасыщенных зон (слоев) – внедрению воды из заводненных зон в нефтенасыщенные по мелким порам и перетоку нефти. Данный метод заводнения используется на нефтяных месторождениях Татарии, Самарской области, Западной Сибири и т.д. Форсированный отбор жидкостей. Форсированный отбор жидкостей применяется на поздней стадии разработки, когда обводненность достигает более 75 %. При этом нефтеотдача возрастает вследствие увеличения градиентов давления и скорости фильтрации, 11 обусловливающего вовлечение в разработку участков пласта и пропластков, не охваченных заводнением, а также отрыв пленочной нефти с поверхности породы [4]. Таким образом, технология проведения форсированного отбора жидкости заключается постоянном увеличении отборов пластовой жидкости, за счет чего создается перепад давления между пропластками с различной проницаемостью. В результате нефть из нефтенасыщенного (низкопроницаемого) пропластка вовлекается в гидродинамический поток и выносится к добывающей скважине. В Западной Сибири этот метод повышения нефтеотдачи пластов применялся на Мегионском, Самотлорском, Мамонтовском, Усть-Балыкском, Приразломном, Приобском месторождениях [5, 6]. В последующие годы метод получил внедрение на месторождениях Апшеронского полуострова и в настоящее время используется на многих нефтепромыслах. Метод перемены фильтрационных потоков. Для вовлечения в разработку застойных, не охваченных заводнением зон пласта необходимо изменить общую гидродинамическую обстановку в нем, что достигается перераспределением отборов и закачки воды по скважинам [6]. В результате изменения закачки меняются направленность и величины градиентов давления, за счет чего на участки, ранее не охваченные заводнением, воздействуют более высокие градиенты давления, и нефть из них вытесняется в заводненную, проточную часть пластов, чем достигается увеличение нефтеотдачи. Но в отличие от циклического заводнения метод перемены направления фильтрационных потоков не требует обязательной остановки добывающих или нагнетательных скважин. При реализации метода наряду с изменением отбора и закачки практикуется периодическая остановка отдельных скважин или групп добывающих и нагнетательных скважин [4]. Скважины можно периодически останавливать через одну или парами. Метод предполагает одновременное ограничение отбора в одних скважинах и увеличение в других. 12 1.2 Основные методы потокоотклонения и выравнивания профиля приемистости Другим из способов повышения охвата пласта заводнением является применение потокоотклоняющих технологий, которые изменяют направление движения потока закачиваемых жидкостей. Это достигается за счет увеличения фильтрационного сопротивления обводненных участков пласта закачкой в него таких реагентов, которые в промытой зоне образуют различные тампонирующие пробки при смешивании с пластовой водой. При этом в высокообводненном прослое создается гидроизолирующий экран, который отклоняет потоки нагнетаемой в пласт воды в нефтенасыщенный прослой, повышая коэффициент извлечения нефти (КИН).[8] В своей работе [9] Бадретдинов И.А, пишет, что потокоотклоняющая технология основана на закачке в нагнетательные скважины ограниченных объёмов специальных реагентов, предназначенных для снижения проницаемости высокопроницаемых прослоев пласта (вплоть до их блокирования), с целью выравнивания приемистости скважины по разрезу пласта и, тем самым, создания более равномерного фронта вытеснения и уменьшения прорывов воды к добывающей скважине. Потокоотклоняющие технологии, позволяют создавать прочные барьеры на пути фильтрации воды и повышать нефтеотдачу пластов за счёт увеличения коэффициента охвата, публикует в своей работе Каширина К.О. В основном данные технологии применяются на завершающей стадии разработки либо при решении задач связанных с ремонтно-изоляционными работами [10]. Обзор существующих ПОТ показал, что на сегодня существует более 400 технологий, но в основном используется около 100. Только за счёт применения ПОТ в период с 2006 по 2010 г., на российских месторождениях, проведено более 35 тысяч операций, что позволило получить дополнительно 53 мн. т. нефти. Так за 2010 г. было выполнено около ь тыс. операций при этом дополнительная добыча нефти (ДДН) на скважину составила от 0,3 до 1,6 тысяч 13 тонн. За счет потокоотклоняющих технологий компаниями было добыто свыше 9,5 млн тонн нефти, это порядка 8% от общей ДДН за этот год [11]. Все основные ПОТ можно разделить на следующие группы: 1) полимерные, гелеобразующие и вязкоупругие составы; 2) дисперсные системы; 3) осадкообразующие составы; 4) микробиологическое воздействие. Полимерное заводнение — один из наиболее перспективных физико- химических методов увеличения нефтеотдачи с использованием водорастворимых ПАА. Механизм основан на снижении подвижности закачиваемой воды, выравнивания вязкости за счёт частичной адсорбции полимера на породе, создания остаточного фактора сопротивления, выравнивании фронта продвижения закачиваемой воды по площади заводнения и вертикальному разрезу продуктивного пласта (рисунок 1.1) [12]. Рисунок 1.1 - зависимость скорости фильтрации от градиента давления для обычной воды (кривая 1) и для водного раствора полимера (кривая 2) Гелеобразующие композиции – в основе технологии применения силикатных составов лежит способность силиката натрия взаимодействовать с ионами поливалентных металлов или другими агентами с образованием 14 водорастворимых осадков или гелеобразных систем. В скважину закачивается гелеобразная композиция, которая в начальный момент времени представляет собой маловязкую жидкость. После определенного промежутка времени происходит резкое возрастание кинематической вязкости до загустевания системы, т.е. раствор резко теряет текучесть и, непосредственно в пластовых условиях, превращается в гель, который способен блокировать обводненные интервалы пласта, ограничивая поступление воды в добывающую скважину ( рисунок 1.2). Рисунок 1.2 - Профиль приёмистости нагнетательной скв. 176 Северо- Покурского месторождения до и после обработки силикатным гелем Микрогелевые полимерные системы (МГС). Одним из направлений развития полимерных технологий являются микрогелевые системы в виде коллоидно-дисперсных гелей. Механизм формирования коллоидно-дисперсных гелей основан на внутримолекулярной сшивке полимера солями алюминия. Особенностью композиции коллоидно-дисперсных систем по сравнению с другими полимерными растворами является формирование полимерных микрогелевых систем, обладающих высокой проникающей способностью в пористой среде, что позволяет изменять фильтрационные потоки в глубинных 15 зонах пласта (рисунок 1.3) [13]. Рисунок 1.3 - динамика работы участка нагнетательной скв. 2540 НГДУ "Елховнефть" до и после обработки Вязко-упругий состав – технология основана на использовании полиакриаламида, проникая в промытые пропластки, полиакриаламид взаимодействует со сшивателем и пластовой водой, образует эластичную массу, закупоривающую каналы и поры. В качестве водоизолирующих материалов используются порошкообразные материалы: измельченная резиновая крошка, каучуковая крошка, дисперсный кремнезем, водонабухающий порошок на основе акриловых полимеров [11]. В проектном институте ТатНИПИнефть разработан водонабухающий акриловый сополимер с маркировкой В 50Э. Технологию по его закачке рекомендуется проводить в скважинах с удельной приемистостью не менее 2 м 3 /(ч ∙МПа). В процессе выполнения этапа ОПР технология реализована в четырех скважинах ОАО «Татнефть» (таблица 1.1). В отличие от других вязко- упругих материалов, при закачке данного состава, не возникает трудностей при его закачке, как например, с резиновой крошкой, получаемой при переработке автомобильных шин, диаметр которой больше диаметра пор или равен ему, для закачивания в пласт необходимо повысить давление закачивания до величины, 16 обеспечивающей разрыв пласта или раскрытие трещин. Таблица 1.1 – применение технологии В 50Э НГДУ № скв- ны Дата ремонта Дебит нефти до/после ремонта т/сут Обв-ть продукции до/после ремонта, % Доп. добыча нефти Нурлатнефть 4703 11.08.12г 1.4/5.0 94/60 941 Нурлатнефть 1516а 15.08.12г 0.4/2.8 98/41 485 Лениногорскнефть 38370 18.09.12г 0.5/1.5 98/34 131 Лениногорскнефть 35784 29.11.12г 0/1.0 100/86 79 Таким образом, применение технологии водоизолирующей системы на основе суспензии порошка акрилового сополимера марки В 50Э в водном растворе ПАА марки DP9-8177, позволяющей сохранить тампонирующую способность в течение более продолжительного времени, наиболее перспективно в трещиновато-поровых и трещиновато-кавернозных карбонатных коллекторах [10]. Сшитые полимерные системы - технология основана на использовании медленно сшивающихся композиций полимер–сшиватель, проникающих вглубь пласта на значительные расстояния и, следовательно, позволяет эффективно регулировать распределение потоков в пластах даже при наличии гидродинамической связи между прослоями. В качестве сшивателя применялся ацетат хрома, в качестве полимера – аккатрол. Полимер-дисперсные системы - принцип действия ПДС на нефтеводонасыщенную породу основываются на повышении фильтрационного сопротивления обводненных зон коллектора. Под воздействием ПДС в продуктивном пласте происходит перераспределение фильтрационных потоков 17 как по разрезу, так и по площади залежи, подключение в процесс разработки неработающих прослоев, в итоге увеличение конечной нефтеотдачи на 5% [8]. Биополимеры – являются полисахаридами как растительного, так и микробного происхождения. Практическая ценность биополимеров определяется, прежде всего, их способностью в малых концентрациях резко менять реологические свойства водных систем – повышать вязкость, образовывать гели. Биополимеры устойчивы при температурах до 100-120 С, а в некоторых случаях до 150 С. В этом направлении разработана технология на основе ксантановых биополимеров - технология «Ксантан», которая успешно применяется на месторождениях ПАО Татнефть. Условия применения: неоднородные терригенные или карбонатные коллектора порового или трещиновато-порового типа; проницаемость – не менее 0,1 мкм 2 , вязкость нефти – от 4 до 300мПа ∙с, обводненность добываемой продукции до 98% [ь]. Ниже в таблице 1.2 представлены результаты применения потокоотклоняющих технологий. Таблица 1.2 – результаты применения ПОТ Технология Кол-во обработок Доп. добыча тонн Тип коллектора Нефтяная компания СПС 48 18800 Терр,карб Татнефть МГС 238 342000 Терр,карб Татнефть Гелеобр.состав 24 1ьь8ь Терр,карб Татнефть БП-92 66 10300 Терр,карб Татнефть Латексно- полимерные композиции 24 54000 Терр,карб Татнефть Полимерные системы 13 6649 Терр,карб Газпромнефть Технологии применения этих систем направлены на перераспределение фильтрационных потоков закачиваемой воды. Однако общего подхода к 18 решению вопроса о перераспределении потоков воды в пласте не существует. В основном усилия направлены на выравнивание профиля приемистости (ВПП) нагнетательной скважины. Однако ВПП предполагает увеличение охвата пласта заводнением по толщине за счет искусственного уменьшения проницаемости высокопроницаемых зон, при этом в них остаются еще достаточные запасы нефти. Предлагаемый подход к применению технологий перераспределения потоков закачиваемой воды заключается в следующем. В первую очередь необходима выработка запасов нефти по площади в высокопроницаемом прослое. Только после того, как все возможные запасы будут выработаны, необходимо переходить на выработку менее проницаемых прослоев до полной выработки всего разреза месторождения. Но одной только технологией или системой эту задачу не решить. Необходимо применение комплекса технологий, направленных на увеличение охвата прослоя заводнением сначала по площади, затем по толщине. Комплекс эффективных технологий повышения нефтеотдачи пластов путем перераспределения в нем фильтрационных потоков на поздней стадии разработки нефтяных месторождений включает: 1) увеличение охвата пласта заводнением по площади (УОПЗ); 2) выравнивание профиля приемистости нагнетательных скважин (ВПП); 3) изоляцию подошвенной воды (ИПВ); 4) изоляцию притока воды по высокопроницаемым прослоям в добывающей скважине (ИПВВП); 5) увеличение приемистости нагнетательной скважины; 6) гидрофобизацию призабойной зоны скважины. |