Увеличение извлекаемых запасов нефти на поздней стадии разработки крупного нефтяного месторождения

Анализ истории разработки и результатов реализации принципов Генеральных схем по разработке терригенных девонских отложений. Определение основных задач по дальнейшему проектированию разработки неоднородного многопластового объекта на поздней стадии.

Рубрика Геология, гидрология и геодезия
Вид автореферат
Язык русский
Дата добавления 21.02.2013
Размер файла 6,1 M

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

59

На правах рукописи

Хусаинов Васил Мухаметович

Увеличение извлекаемых запасов нефти на поздней стадии разработки крупного нефтяного месторождения (теория, геологические основы, практика)

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

доктора технических наук

Москва 2011

Работа выполнена в открытом акционерном обществе

«Татнефть» (г. Альметьевск)

Научный консультант: академик Академии наук РТ,

доктор технических наук, профессор

Ибатуллин Равиль Рустамович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Федоров Вячеслав Николаевич

доктор технических наук, профессор Батурин Юрий Ефремович

доктор геолого-минералогических наук,

профессор Масагутов Рим Хакимович

Ведущее предприятие: Открытое акционерное общество «Научно-производственная фирма «ГЕОФИЗИКА»

Защита состоится 19 октября 2011 г. в 10 часов на заседании диссертационного Совета ДМ 002.263.01 при Научном центре нелинейной волновой механики и технологии РАН по адресу: 119334 г. Москва, ул. Бардина, 4

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке НЦ НВМТ РАН по адресу: 119334, г. Москва, ул. Бардина, 4

Автореферат разослан 8 июля 2011 г.

1. Общая характеристика работы

Актуальность проблемы. В процессе добычи углеводородов из недр на современном этапе участвуют уникальные и крупнейшие месторождения мира, находящиеся на поздней стадии разработки. Эксплуатация таких месторождений повсеместно характеризуется снижением темпов отбора нефти, ухудшением структуры запасов и ростом обводненности до критических значений. Важным выводом из накопленной к настоящему времени опыта разработки подобных месторождений является то, что в таких условиях дальнейшее использование систем воздействия на запасы углеводородов, и показавших высокую рентабельность на начальных стадиях разработки месторождений, мало эффективно на поздних стадиях эксплуатации и ведет к потерям остаточных запасов в недрах. В этих условиях требуется применение новых систем разработки, обеспечивающих технологически возможное извлечение остаточных запасов нефти из недр. Создание таких технологий является актуальной научно-производственной проблемой. Решение ее возможно на основе развития теории и практики разработки месторождений на базе совершенствования методов промысловой геологии.

Остаточные запасы нефти требуют изменения технологий разработки. Эти технологии должны быть гибкими и объектно-ориентированными, учитывать значительные техногенные изменения петрофизических и фильтрационных характеристик пластов-коллекторов, возникшие в процессе длительной разработки залежей углеводородов и активного движения флюидов в поровом пространстве. Они должны, в основном, использовать новые методы извлечения углеводородов из недр, которые по своей сущности являются инновационными и должны базироваться на более полном учете геологического строения залежей в целом и динамики изменения свойств коллекторов и нефтенасыщения пластов в процессе их длительной эксплуатации.

Разработка новых систем воздействия является сложной научно-технической проблемой. В качестве полигона при выполнении научных исследований по созданию новых методических и технологических подходов к разработке месторождения на поздней стадии его эксплуатации автором диссертации были выбраны залежи нефти, приуроченные к неоднородным терригенным коллекторам в отложениях девона (пашийский горизонт) и карбона (бобриковский горизонт) Ромашкинского нефтяного месторождения. Это месторождение эксплуатируется более 60 лет. Оно находится на поздней стадии разработки и характеризуется типичными для подобных гигантских геологических объектов в мире особенностями: снижением темпов отбора нефти, ухудшением структуры запасов и ростом обводненности до предельных значений. В этих реальных условиях, необходимо найти решения, обеспечивающие наиболее полную выработку всех категорий запасов, т. е., паритетно соблюдать интересы государства и недропользователей. Без модернизации существующая система воздействия на запасы не сможет обеспечить конкурентоспособную экономику нефтедобычи. Решение таких задач для месторождений такого типа связано с более глубоким изучением особенностей нестационарного термодинамического состояния и поведения разрабатываемых залежей нефти с учетом накопившейся геологической информации за период от начальной до поздней стадии разработки.

Данная работа посвящена реализации этой концепции на Ромашкинском месторождении, на примере центральных и восточных площадей, эксплуатируемых НГДУ «Азнакаевскнефть» ОАО «Татнефть». Ее решение будет способствовать вовлечению в разработку недренируемых запасов нефти и росту извлекаемых запасов.

На Ромашкинском месторождении были реализованы принципы трех Генеральных схем разработки. Сегодня действует четвертая. В работах академика АН РТ и РАЕН, доктора геолого-минералогических наук, профессора Р.Х.Муслимова, главного идеолога разработки месторождений Татарстана и его жемчужины - Ромашкинского месторождения, детально проанализированы позитивные и негативные стороны принципов разработки Генеральных схем.

Сложность выработки научных подходов к разработке месторождения, которая была бы одинаково эффективной в течение всего периода его эксплуатации, объективна. Так, на начальных стадиях эксплуатации нельзя было создать системы разработки Ромашкинского месторождения, обеспечивающие полноту выработки подвижных запасов нефти по ряду причин: а) не было известно геологическое строение месторождения в той мере, как оно изучено к началу текущей стадии в результате разбуренности по эксплуатационной сетке; б) структура запасов была другая; в) неоднородность продуктивных отложений не позволяла вести равномерную выработку запасов.

В результате остаточные запасы месторождения, в основном, трудноизвлекаемые во всех группах коллекторов терригенного девона: а) активные запасы в высокопроницаемых коллекторах имеют высокую степень выработанности. Остаточные запасы этих коллекторов сосредоточены в низкопроницаемых пропластках, тупиковых зонах и разрабатываются редкой сеткой скважин по причине выбытия фонда (преждевременного перехода на верхние пласты и возвратные горизонты, переноса линии нагнетания и т. д.); б) запасы глинистых, менее выработанных коллекторов, осложнены влиянием техногенных факторов: изолированы от влияния системы поддержания пластового давления за счет кольматации в процессе длительной разработки и подвержены деформации порового пространства в результате снижения пластового давления в условиях эксплуатации в режиме истощения. Деление на площади и блоки, произведенное на начальных этапах разработки без полного учета геологического строения, нацеленное на отбор активных запасов месторождения, сейчас не соответствует структуре его остаточных запасов.

Это уникальное месторождение по своим размерам и запасам требует индивидуального научного подхода. Достижение запроектированного коэффициента нефтеизвлечения (КИН), в котором никто не сомневается, позволит добыть около половины геологических запасов. Актуальность проблемы заключается в увеличении извлекаемых запасов месторождения за счет вовлечении в разработку остающихся в пластах подвижных запасов.

Цель работы: увеличение извлекаемых запасов нефти из недр на длительно разрабатываемом нефтяном месторождении путем создания дифференцированной системы воздействия на продуктивные пласты, на основе детализации геологического строения и структуры остаточных запасов, учета динамики техногенного изменения литолого-физических свойств пластов коллекторов на примере основного продуктивного объекта (горизонта Д1) Ромашкинского месторождения.

Для достижения указанной цели решались следующие основные задачи:

1. Анализ истории разработки и результатов реализации принципов Генеральных схем по разработке терригенных девонских отложений Ромашкинского месторождения и оценка соответствия существующей системы разработки геологическим условиям залегания остаточных запасов и факторов, негативно влияющих на коэффициент нефтеизвлечения;

2. Определение основных задач по дальнейшему проектированию разработки неоднородного многопластового объекта на поздней стадии;

3. Комплекс задач по выявлению многообразия геологического строения и систематизации сложнопостроенных терригенных коллекторов:

а) повышение достоверности характеристики разреза по данным ГИС за счет применения методики интерпретации на базе обобщенных петрофизических моделей;

б) уточнение схемы геолого-промысловой классификации пластов-коллекторов;

в) выделение видов литолого-физической неоднородности пластов-коллекторов в разрезе пашийского горизонта с использованием предложенной классификации коллекторов;

г) изучение условий локализации нефти в продуктивных пластах и характера распространения по разрезу и по площади пластов-коллекторов с различными фильтрационно-емкостными свойствами с целью выявления эксплуатационных объектов с остаточными запасами;

4. Комплекс задач по геологическому обоснованию структуры остаточных запасов месторождения:

а) изучение влияния неоднородности геологического строения на выработку запасов, на динамику структуры запасов;

б) изучение влияния динамики разработки на изменение геологических условий (обратимые и необратимые последствия) и реализации решений Генеральных схем разработки на проектный коэффициент нефтеизвлечения;

в) создание уточненной геологической модели эксплуатационного объекта путем детальной корреляции пластов по результатам переинтерпретации кривых ГИС с дискретностью 0,2 м;

5. Комплекс задач по определению и обоснованию основных принципов организации выработки остаточных запасов горизонта Д1, базирующихся:

а) на новой геологической модели месторождения, построенной с учетом детальной переинтерпретации данных ГИС в открытом стволе;

б) на структуре остаточных подвижных запасов горизонта Д1, учитывающий достигнутый КИН в разрезе классов пластов-коллекторов слоисто-неоднородных и массивных пластов;

6. Комплекс задач по управлению флюидными потоками для извлечения остаточной нефти на основе выделения эксплуатационных объектов и организации систем воздействия на остаточные запасы с учетом их геологического строения;

7. Комплекс задач по вскрытию и разобщению продуктивных горизонтов:

а) разработка технологий и технических средств для активизации выработки запасов водонефтяных зон, а также устройств для вовлечения запасов неработающих пластов при эксплуатации единым фильтром многопластового неоднородного объекта;

б) разработка технологий проводки скважин через кыновские глины для бурения горизонтальных скважин на верхнюю пачку пластов пашийского горизонта;

8. Оценка предела рентабельности добычи нефти из высокообводненных скважин на завершающей стадии разработки;

9. Исследование применимости решений, вырабатываемых для пашийского горизонта и для других объектов терригенного разреза Ромашкинского месторождения.

2. Научная новизна

1 Разработана научно обоснованная современная геологическая основа многопластового неоднородного объекта разработки пашийского горизонта Ромашкинского месторождения, учитывающая всю накопленную геолого-геофизическую информацию, а также влияние техногенных изменений, произошедших в процессе длительной разработки пластов на основе:

1.1 детального изучения особенностей строения терригенных отложений по данным ГИС с привлечением для их интерпретации системы новых обобщенных петрофизических моделей и использования схемы классификации пластов-коллекторов горизонта Д1, выделенной по литолого-физическим параметрам: абсолютная проницаемость и суммарное содержание в разрезе глинистой и алевритовой фракций, определенных по данным ГИС;

1.2 выделения видов слоисто-неоднородного строения пластов в разрезе горизонта Д1 с использованием разработанной схемы классификации коллекторов;

1.3 определения возможности разукрупнения многопластового объекта на отдельные самостоятельные участки разработки путем совместного привлечения инструментов анализа на макро- и микроуровнях;

2. Получены коэффициенты текущего нефтеизвлечения по классам коллекторов слоисто-неоднородных и массивных пластов на базе:

2.1 использования методики оценки выработанности запасов нефти пластов по степени и характеру заводнения;

2.2 определения остаточных подвижных запасов рассчитанных с использованием флюидальной модели методики ТАВС по классам пластов-коллекторов и по видам литолого-физической неоднородности;

3. Новая геологическая модель, структура остаточных подвижных запасов нефти и коэффициенты текущего нефтеизвлечения по классам коллекторов служат фундаментом для создания гибких, объектно-ориентированных систем избирательного воздействия на остаточные запасы крупного многопластового неоднородного месторождения;

4. Новизна разработанных технических средств и технологий для извлечения нефти из пластов подтверждаются патентами РФ.

3. Основные защищаемые положения

Увеличение извлекаемых запасов нефти из недр на длительно разрабатываемом нефтяном месторождении реализуется созданием системы дифференцированного объектно-ориентированного воздействия на продуктивные пласты основанного на детализации геологического строения и структуры остаточных запасов, учете динамики техногенного изменения литолого-физических свойств пластов-коллекторов.

Новая детальная классификация пластов-коллекторов, дифференцированная оценка остаточных запасов в них, базирующиеся на применении технологии углубленной переинтерпретации данных ГИС по всему массиву скважин по методике ТАВС, в основе которой лежит использование системы обобщенных петрофизических моделей, описывающих трехкомпонентную модель песчано-алеврито-глинистой терригенной породы, служат геологической основой научного подхода к совершенствованию системы разработки пашийского горизонта Ромашкинского месторождения.

Уточнение особенностей макротекстурного строения и флюидального насыщения терригенного комплекса пород, вмещающего залежи нефти на основе предложенной классификации.

Новый комплекс технических и технологических решений по приросту извлекаемых запасов нефти для разных сочетаний геологических и гидродинамических условий.

4. Методы и объекты исследований

При решении поставленных задач использовались результаты ежегодного анализа состояния разработки объектов НГДУ «Актюбанефть» (за 1989-1996 годы), НГДУ «Азнакаевскнефть» (за 1997-2009 годы), выполненные под руководством автора, результаты анализа влияния динамики эксплуатации месторождения на экологическую ситуацию региона и техногенное изменение недр, статистические методы обработки промысловой информации, построение зависимостей фильтрационно-емкостных свойств (ФЕС) пласта по данным промысловой геофизики с результатами испытаний и математического моделирования, результаты промысловых испытаний предложенных технологий и технических средств на выделенных участках-залежах самостоятельной разработки.

При исследовании петрофизических закономерностей девонских терригенных отложений и адаптации технологии ТАВС к геологическим условиям горизонта Д1 использовались результаты петрофизических исследований керна по 32-м скважинам Павловской, Карамалинской, Азнакаевской и Холмовской площадей Ромашкинского месторождения.

Детализация геологического строения выполнена на основе результатов переинтерпретации записей ГИС по методике ТАВС в системе Gintel (руководитель Афанасьев С.В.) по 5158 скважинам Павловской, Зеленогорской, Восточно-Лениногорской, Холмовской, Карамалинской и Азнакаевской площадей терригенного девона, а также 4857 скважинам залежей №№ 2, 3, 33 бобриковских отложений, 190 тульских отложений Ромашкинского месторождения.

В диссертации использованы результаты анализа и последующего математического моделирования, выполненного Афанасьевым С.В., исследования более 240 образцов сплошного отбора керна в горизонте Д1 по скважине №775Д Павловской площади в лаборатории петрофизических исследований отдела ИСКиУ института ТатНИПИнефть (руководитель Мусин К.М.).

5. Реализация работы

Все положения и рекомендации диссертационной работы реализованы на объектах НГДУ «Азнакаевскнефть» ОАО «Татнефть», разрабатывающего восточный сегмент Ромашкинского месторождения.

Методические рекомендации автора диссертации были использованы в работах института «ТатНИПИнефть» по анализу разработки Павловской, Зеленогорской, Восточно-Лениногорской, Холмовской, Карамалинской и Азнакаевской площадей Ромашкинского месторождения.

Полученные результаты исследований составили методическую основу для целенаправленных работ по выявлению продуктивных интервалов и совершенствованию системы воздействия на остаточные запасы нефти, эффективность которых подтверждается результатами применения современных методов математического моделирования и геолого-промыслового анализа.

Адаптация созданной методики к конкретным геологическим условиям пашийского горизонта и применение предложенных принципов исследования геологического строения на поздней стадии нашли практическое использование на реальном объекте разработки - площадях восточного сегмента Ромашкинского месторождения.

6. Практическая ценность работы

1. Разработаны научно обоснованные гибкие, объектно-ориентированные системы избирательного воздействия на остаточные запасы Ромашкинского месторождения, учитывающие конкретные условия их сосредоточения, базирующиеся на уточненных представлениях о геологии терригенных девонских отложений, а именно:

-на усовершенствованной классификации пластов - коллекторов (система заводнения, выбор вытесняющего агента, степень водоподготовки);

-на целевых критериях способа воздействия по видам неоднородности пласта-коллектора (методы увеличения нефтеизвлечения пластов, выбор места подачи вытесняющего агента, выбор технологии бурения и работы с пластом, способ подачи вытесняющего агента, определение разновидностей гидродинамических способов воздействия на остаточные запасы);

-на учете обратимых и необратимых изменений коллектора в результате техногенного воздействия на пласт в процессе разработки (выбор способов вскрытия пластов и крепления обсадных колонн, выбор технологий воздействия на призабойную зону и межскважинное пространство, выбор места подачи вытесняющего агента).

2. Реализация всего комплекса мероприятий в течение 20 летнего периода работы автора в НГДУ «Азнакаевскнефть» позволила остановить падение добычи нефти, затем увеличить годовой объем отбора нефти с 3064 тыс. тонн в 1999 году до 3500 тыс. тонн в 2009 году. В 2009 году объекты НГДУ «Азнакаевскнефть» обеспечили 22,85 % добычи нефти Ромашкинского месторождения, при доле запасов 19,45 % от запасов месторождения. Из объектов НГДУ «Азнакаевскнефть» за 2009 год на 517 тыс. тонн нефти добыто больше, по сравнению с вариантом при равномерном распределении годовой добычи месторождения пропорционально остаточным запасам нефти. Внедрение разработок данной работы позволило добыть дополнительно 2991,8 тыс. тонн нефти за 1997 - 2010 гг., обеспечив рентабельность производства при сохранении высокообводненых скважин в работе. На основе проведенных исследований стало возможным восстановление скважин, выведенных из эксплуатационного фонда, что привело к уплотнению сетки скважин и положительно повлияло на нефтеизвлечение пластов.

3. На примере конкретных объектов НГДУ «Азнакаевскнефть» доказано, что на поздней стадии эксплуатации можно значительно повысить эффективность разработки, степень извлечения запасов, снизить обводненность добываемой продукции, оптимизировать критерии эффективного применения технологий извлечения нефти и ОПЗ, улучшить экологическую ситуацию и снизить степень техногенной нагрузки на окружающую среду.

4. Результаты диссертационной работы вошли в следующие руководящие документы:

Программу НГДУ «Актюбанефть» по совершенствованию системы ППД на 1995-1996г.г.;

Концепцию «Основные направления совершенствования системы ППД в АО «Татнефть» и снижение затрат в этой области »,1994г.;

Бизнес-план «Технико-экономическое обоснование реконструкции и совершенствования системы ППД с целью повышения коэффициента нефтеизвлечения эксплуатационных объектов АО « Татнефть»», 1995;

Положение о составлении технологических режимов работы добывающих и нагнетательных скважин.

5. Разработаны и внедрены в НГДУ «Азнакаевскнефть» технологии разработки и увеличения нефтеизвлечения, в т.ч. на уровне изобретений (Патенты РФ на изобретение №№ 2001252, 2065940, 2061177, 2065942, 2078917, 2105142, 2108452, 2086753, 2125649, 2153572, 2182650, 2201496, 2205942, 2215129, 2225935, 2229016, 2236567, 2282023, 2282024, 2285789, 2315861, 2317410, 2332561, 2382183 и на полезную модель №№ 20539, 48360, 51660, 53712, 56946, 56951, 57349.

7. Апробация работы

Материалы диссертационной работы докладывались на:

- семи Международных симпозиумах и Междунар. науч.-практ. конф конференциях: «7 Европейский симпозиум по методам увеличения нефтеотдачи» (Москва, 1993); «Eighth European symposium on improved oil recovery» (Vienna Austria., 1995); 8 междунар. конгресс «Новые высокие технологии для газовой нефтяной промышленности, энергетики и связи» (Казань, 1998 г.); 2-й Междунар. симпозиум «Нетрадиционные источники углеводородного сырья и проблемы его освоения» (Санкт-Петербург, 1997 г.); 12-й Европейский симпозиум «Повышение нефтеотдачи пластов» (Казань, 2003 г.); «Проблемы комплексной переинтерпретации геолого-геофизических данных при геологическом моделировании месторождений углеводородов ГЕОМОДЕЛЬ- 2006» (г. Геленджик 2006 г.); Конфер., посв. добыче 3-х млрд. тонны нефти в РТ «Повышение нефтеотдачи пластов на поздней стадии разработки нефтяных месторождений и комплексное освоение высоковязких нефтей и природных битумов» (г. Казань, 2007 г.).

- научном симпозиуме «Реактивизация разработки многопластового нефтяного месторождения на поздней стадии разработки». SPE (г. Москва 2006 г.);

- научно-практ. конференциях: «Ресурсо- и энергосбережения в республике Башкортостан: проблемы и задачи» (Уфа, 1997); посвященной 50-летию открытия девонской нефти Ромашкинского месторождения «Приоритетные методы увеличения нефтеотдачи пластов и роль супертехнологий» (Бугульма, 1997 г.) и «Опыт разведки и разработки Ромашкинского и других крупных нефтяных месторождений Волго-Камского региона» (Лениногорск, 1998 г.); «Совершенствования методов проектирования разработки нефтяных месторождений Татарстана на современном уровне» (г. Казань 2004 г.); «О перспективах нефтегазоносности северо-запада Республики Татарстан: содружество науки и практики: Посвящается добыче 3-миллиардной тонны нефти Республики Татарстан» (г. Азнакаево РТ, 2007 г.); «Перспективы стабилизации добычи нефти на поздней стадии разработки Ромашкинского месторождения» (г. Альметьевск, 2007 г.).

- на заседании ЦКР Роснедра по рассмотрению IV Генеральной схемы разработки Ромашкинского месторождения, г. Москва, декабрь 2004 г.

- научно-технических совещаниях ОАО “Татнефть”, НГДУ “Азнакаевскнефть” (г. Альметьевск, г. Азнакаево, 1985-1998), ТатНИПИнефть (г. Бугульма, 1993-1998 гг.), НИИнефтеотдача АН РБ и кафедре геологии и разведки НГМ Уфимского государственного нефтяного технического университета (г.Уфа, 2003 г.); Семинаре-совещании по проблемам выработки трудноизвлекаемых запасов нефти ОАО «Татнефть» (г. Альметьевск РТ, 2006 г.)

- на годичных собраниях Волго-Камского регионального отделения РАЕН ежегодно, начиная с 2001 года по 2010 год.

Публикации Основные результаты диссертации изложены в 154 работах, в том числе 1 монографии, 20 статьях в журналах, рекомендованных ВАК РФ, 56 патентах РФ на изобретения и 34 патентных свидетельствах РФ на полезную модель.

Объем работы Диссертационная работа состоит из введения, пяти разделов, выводов, списка литературы из 127 наименований, написана на 323 страницах, содержит 91 рисунок и 93 таблицы.

Автор выражает глубокую благодарность как ученик учителю, академику Академии наук РТ и РАЕН, доктору геолого-минералогических наук, профессору КГУ Р.Х. Муслимову, академику Академии горных наук и РАЕН, доктору геолого-минералогических наук, профессору - главному геологу ОАО «Татнефть» Р.С. Хисамову за поддержку творческой инициативы в течение долгих лет совместной работы, научному консультанту, академику Академии наук РТ, доктору технических наук, профессору Р.Р. Ибатуллину за внимание, ценные советы при обсуждении основных положений, которые способствовали плодотворной работе на завершающей стадии выполнения диссертации, а также сотрудникам геологической и технической служб НГДУ «Азнакаевскнефть» за совместную творческую работу в течение 21 года над решением проблем при разработке объектов восточного сегмента Ромашкинского месторождения, обобщающим итогом которой является реферируемая работа.

8. Содержание работы

Во введении обоснована актуальность детализации геологического строения, цели и задачи исследований, необходимость комплексного изучения объекта разработки и создания системы воздействия на остаточные запасы, нацеленной на увеличение извлекаемых запасов нефти пластов, обеспечивающей рентабельную эксплуатацию месторождения на поздней стадии разработки.

В первом разделе сделан обзор литературы по геологическому изучению и истории разработки уникального Ромашкинского месторождения, по ходу проектирования и выполнения проекных решений. Эти вопросы обобщены и представлены в работах Р.Х. Муслимова, Р.С. Хисамова, Р.Г. Абдулмазитова, Р.Б. Хисамова, Л.М. Мироновой, Н.С. Гатиятуллина, В.В. Ананьева, В.М. Смелкова, Р.К. Тухватуллина, Б.В.Успенского, И.Н.Плотниковой, Е.Д.Войтовича и других авторов.

Многолетний опыт разработки нефтяных месторождений Республики Татарстан позволил систематизировать накопленный фактический материал по геологии и разработке, необходимый для решения теоретических и практических задач нефтяной и нефтепромысловой геологии.

Анализ истории открытий и разработки нефтяных месторождений показывает, что важнейшее значение для развития нефтяной индустрии имело освоение системы внутриконтурного заводнения на Ромашкинском месторождении. Оно явилось фундаментом в создании научных основ разработки нефтяных месторождений. Большой вклад в теорию и практику разработки Ромашкинского месторождения внесли ученые и производственники: Р.Г. Абдулмазитов, З.М. Ахметов, В.А. Бадьянов, В.Ф. Базив, Ф.А. Бегишев, А.Ф. Блинов, Г.Г. Вахитов, А.В. Валиханов, Г.Ф. Веревкина, А.Ш. Газизов, И.Ф. Глумов, В.И. Грайфер, В.А. Горюнов, Т.Е. Данилова, Р.Н. Дияшев, В.Н. Долженков, Р.Р. Ибатуллин, М.М. Иванова, Ш.Г. Киреев, В.Д. Лысенко, Р.А. Максутов, М.Г. Малютин, Р.Х. Муслимов, Р.З. Мухаметшин, Э.Д. Мухарский, Н.Н. Непримеров, В.А. Николаев, Б.М. Орлинский, Г.А. Орлов, Э.И. Сулейманов, С.А. Султанов, Н.А. Суханов, Н.И. Рылов, В.П. Тронов, Р.Т. Фазлыев, В.Г. Халтурин, Н.И. Хаминов, Р.Б. Хисамов, Р.С. Хисамов, Н.И. Хисамутдинов, А.М. Шавалиев, В.М. Юдин, И.Г. Юсупов и другие.

В основу всех четырех Генеральных схем разработки месторождения положено вовлечение в разработку запасов за счет заводнения. Этапы проектирования всех четырех Генеральных схем, их реализация и отклонения от принципов и изменение их по ходу внедрения, отражение этих решений на состоянии разработки площадей восточного сегмента и последствия их анализируются в первой главе. Обращается внимание на негативные последствия отказа от внедрения многоэтапной системы разработки (внедрялась только на Азнакаевской площади), без реконструкции системы размещения сточных вод, который привел к ситуации неподготовленности к водному периоду эксплуатации месторождения. Превышение объемов закачки над отбором жидкости, отрицательно отразилось не только на состоянии наземных транспортных коммуникаций и усложнило условия разбуривания площадей и ремонта скважин, самое отрицательное, усилило техногенное изменение коллектора. Образование трещин в местах интенсивной закачки и защемление запасов за счет необратимых изменений в результате снижения пластового давления ниже критических величин в местах отсутствия ее, ухудшило структуру запасов месторождения, способствовало появлению нерентабельных скважин с предельной обводненностью, что отрицательно повлияло на выработку запасов. Техногенное изменение пласта в процессе разработки залежи (изменение размеров пор и относительной проницаемости) происходит в результате процессов взаимодействия породы и флюида, флюидов между собой, изменения давления и температуры и механических воздействий. Изменение проницаемости зависит от различных факторов поражения: скорости отложения мелких частиц; высвобождения частиц; скорости уноса мелких частиц; скорости абсорбции жидкости; разбухания глинистых составляющих породы; скорости изменения размеров пор; кольматации поровых каналов; минералогического состава пористой среды; концентрации солей; смачиваемости породы; смачиваемости мелких частиц; давления; температуры. Из этих факторов только на давление можно активно воздействовать, на температуру и концентрацию солей очень ограниченно, возможно, на смачиваемость породы, если будут созданы нанотехнологии.

Показаны условия, влияющие на КИН Ромашкинского месторождения на сегодняшнем этапе разработки, которые необходимо учитывать при дальнейшем проектировании систем воздействия на остаточные запасы (табл.1).

Таблица 1 Природные, техногенные и экономические условия, влияющие на КИН

Размещено на http://www.allbest.ru/

59

Поскольку, активно можно влиять только на фактор давления, а все остальные факторы работают независимо от субъективного влияния, при выделении условий влияющих на КИН за основу взят именно этот фактор и изменение плотности сетки скважин.

К категориям объектов по геологическим условиям, претерпевшим незначительные изменения, отнесены объекты разработки, на которых не было отклонений от первоначальных параметров в истории разработки (Рпл., Рзаб.). Объекты, на которых реализованы принципы первой Генеральной схемы, приведшие к уменьшению плотности сетки скважин, включены в эту же категорию.

На примере Азнакаевской площади показаны последствия исполнения одного из принципов первой Генеральной схемы, предусматривающего отключение эксплуатационных рядов скважин при достижении 50% обводненности. В результате этого использование пробуренного фонда скважин снизилось до 43,9%, против показателей других площадей от 60,5 % до 75,0 %. Плотность сетки скважин, фактически достигнутая от пробуренного фонда по состоянию на 1.01.2010 г. - 30,5 га/скв., по эксплуатационному фонду составила - 60,8 га/скв. Этот показатель по состоянию на 01.01.1998 г. составлял - 79,5 га/скв.

Эти последствия привели к резкому падению добычи нефти на Азнакаевской площади после достижения высокой выработки запасов в стягивающих рядах. Не выработанные запасы остались за линиями переноса нагнетания.

На примере Павловской и Холмовской площадей показаны необратимые изменения в результате техногенных воздействий (рис. 1, 2).

Существование значительного превышения объемов закачки воды над отборами жидкости в течение продолжительного времени на Павловской площади (более 15 лет) привело к образованию системы техногенных трещин в высокопроницаемых пластах.

Более поздний, на 20 лет, ввод в разработку Холмовской площади привел к снижению пластового давления до критических величин, ниже которых происходят необратимые процессы в поровом пространстве, приводящие к снижению ФЕС и КИН пласта.

Показано, что в рыночных условиях началось применение терминов «нерентабельные», «убыточные» по отношению к скважинам. Эти термины используются в результате отношения к скважине как к объекту, а не как к элементу рентабельного объекта.

Размещено на http://www.allbest.ru/

59

Рисунок 1 Карта изобар пласта г1 Павловской площади по состоянию на 01.01.91г. и на 01.07.2004 г.

Размещено на http://www.allbest.ru/

59

Рисунок 2 Карта необратимых изменений проницаемости пласта а1 и а2 Холмовской площади, вызванных разработкой месторождения в период 1953-1996 гг.

Вывод скважин из эксплуатации по причине «нерентабельности и убыточности» приводит к разрежению плотности сетки скважин, сокращает технологическую возможность регулирования процессами разработки гидродинамическими методами и технологиями МУН, что отрицательно повлияет на КИН.

9. Вопрос эксплуатации

Участков с нерентабельными и убыточными скважинами касается всех объектов.

Ромашкинского месторождения.

Вопросы разработки трудноизвлекаемых запасов углеводородов, влияния особенностей геологического строения и техногенное изменение пласта на выработку запасов нефти освещены обзором литературы, а также конкретными примерами из опыта работы автора показаны пути решения проблем выработки запасов пластов малой толщины с низкими ФЕС терригенных коллекторов тульского горизонта с использованием горизонтальных нагнетательных скважин и выработки запасов нефти водонефтяных зон залежи №2 бобриковских отложений с использованием несложного забойного оборудования, исключающего конусообразование при форсированном отборе.

Анализ результатов реализации принципов Генеральных схем разработки позволил выявить, что невозможность учета всех особенностей геологического строения продуктивных отложений на начальном этапе и ограниченность доступа к техническим достижениям мирового уровня, в период реализации третьей Генеральной схемы (1975-1990 гг.), ускорили, присущую неоднородным коллекторам, опережающую выработку запасов нефти песчаников нефтяной зоны и значительное отставание выработки водонефтяных зон, слабопроницаемых пластов и высокопродуктивных глинистых пластов (табл. 2).

На основе анализа истории разработки месторождения Муслимовым Р.Х. и др. и на базе собственного опыта, автором составлена таблица 2 и сделано заключение о том, что в основу четвертой Генеральной схемы разработки Ромашкинского месторождения заложена классификация пластов-коллекторов, разработанная в первой половине 80-х гг. прошлого века, соответствующая времени действия принципов третьей Генеральной схемы, что не позволяет полноценно учитывать детали геологического строения месторождения. При этом ожидаемая выработка запасов будет ниже, чем при использовании более полной информации и инструментов, позволяющих детализацию геологического строения и структуру запасов нефти для создания системы дифференцированного объектно-ориентированного воздействия на пласты.

Таблица 2 Анализ результатов реализации принципов Генеральных схем разработки основного объекта Ромашкинского месторождения

Степень реализации принципов разработки I - й Генеральной схемы

Принципы разработки I - й Генеральной схемы

Недостатки Генеральных схем, обнаруженные после их реализации

Недостатки IV - й Генеральной схемы

I

II

III

Реализованы и выдержаны во всех Генеральных схемах

1.Разрезание залежи рядами нагнетательных скважин на самостоятельно разрабатываемые площади.

2.Бурение скважин разрезающих рядов в первую очередь.

3.Освоение нагнетательных скважин под закачку через одну с интенсивным отбором нефти из промежуточных скважин с целью образования водяного коридора по линии нагнетания.

4.Возможность дальнейшего уплотнения сетки добывающих и нагнетательных скважин за счет предусматриваемого резерва - 30 % от общего числа скважин.

Главный недостаток:

Линейная система заводнения не обеспечивает полного охвата пластов процессом разработки.

Главная причина:

Недостаточный учет особенностей геологического строения эксплуатационного объекта из-за низкой его изученности к моменту проектирования системы разработки.

Главный результат:

Опережающая выработка запасов нефти песчаников нефтяной зоны и значительное отставание выработки водонефтяной зоны и слабопроницаемых пластов. Не обеспечивалась полнота охвата залежи заводнением.

Главный недостаток:

Не обеспечивается полный охват заводнением эксплуатационного объекта.

Основная причина:

Недостаточная плотность сетки скважин (удельная плотность сеткискважин была на 6 % ниже, чем удельная плотностьпо первой Генсхеме), неравномерное размещение их по площади, недостаточность мероприятий по разукрупнению объекта разработки и развитию систем заводнения.

Результат:

Неудовлетворительная выработка запасов ВНЗ, слабопроницаемых пластов, высокопродуктивных глинистых пластов.

Внедрение рекомендаций третьей Генсхемы дало возможность повысить охват заводнением продуктивного горизонта, интенсифицировать выработку пластов и замедлить темпы падения добычи нефти из-за обводнения. Однако, эффективность части решений оказалась ниже, чем предусматривалось Генсхемой.

Основная причина:

Недоучет реальных возможностей ввода в разработку невырабатываемых запасов

Результат:

Не обеспечена эффективная выработка запасов ВНЗ. Ввод в разработку запасов слабопроницаемых пластов не был осуществлен из-за нерешенности ряда технических и технологических вопросов. В процессе реализации третьей Генсхемы произошли техногенные изменения коллекторов (образование трещин в высокопроницаемых

коллекторах и необратимые деформации низкопродуктивных слабопроницаемых пластов).

Главный недостаток:

В основу четвертой Генеральной схемы заложена классификация пластов-коллекторов, разработанная в первой половине 80-гг. прошлого века, соответствующая времени действия принципов третьей Генеральной схемы разработки Ромашкинского месторождения, что не позволяет полноценно учитывать детали геологического строения месторождения и структуру текущих запасов нефти.

Ожидаемый результат:

Ожидаемая выработка запасов ниже, чем при использовании более полной информации и инструментов, позволяющих детализацию геологического строения и структуру запасов нефти для создания системы дифференцированного объектно-ориентированного воздействия на продуктивные пласты.

Реализованы и выдержаны частично

(на отдельных площадях)

5.Отключение первых рядов добывающих скважин при 50-ти %-ном их обводнении.

6.Дальнейшее разбуривание центральной части площадей после обводнения добывающих внешних рядов скважин.

7.Перенос фронта нагнетания воды после обводнения второго ряда добывающих скважин и выключения его из работы.

Претерпели существенные изменения при внедрении

8.Вскрытие всех пластов нефтеносного горизонта Д1 в добывающих и нагнетательных скважинах общим фильтром.

9.Совместная закачка воды во все пласты на первоначальной стадии разработки с последующим переходом на раздельную закачку, а также на раздельный отбор нефти по добывающим скважинам (по мере необходимости) в процессе уточнения геологического строения продуктивных пластов.

10.Плотность размещения добывающих скважин в пределах 24-25 га/скв.

11.Расстояние от ряда нагнетательных скважин до первого ряда добывающих скважин, вдвое превышающее расстояние между добывающими рядами.

Сделан вывод о том, что при изученности геологического строения месторождения по эксплуатационной сетке скважин для создания эффективной системы воздействия на подвижные запасы невовлеченные в разработку, необходимо:

-использовать для детализации геологического строения весь пробуренный фонд скважин, извлекая максимальную информацию о строении пласта на моментпервичного вскрытия, запечатленных в кривых геофизических исследований (ГИС) в открытом стволе, применяя технологии интерпретации основанных на обобщенных петрофизических моделях;

-учитывать степень техногенных воздействий на геологическое строение и состояние запасов объекта разработки.

Второй раздел посвящен выработке современных подходов к вопросу разработки пашийского горизонта Ромашкинского месторождения.

На основании выводов предыдущей главы показана необходимость проектирования разработки уникального объекта - горизонта ДI на новой геологической основе, с учетом результатов техногенного воздействия в процессе разработки, проявившиеся в изменении геолого-физических характеристик объекта. На стадии геологической изученности, когда месторождение разбурено эксплуатационной сеткой скважин, структурная карта показывает осложненную многочисленными положительными и отрицательными структурами поверхность пашийского горизонта (рис.3).

При вводе этого объекта в разработку такие особенности строения поверхности Ромашкинской структуры не имели принципиального значения. При выработанности запасов около 90%, каждая деталь его геологического строения приобретает решающее значение при выборе системы воздействия на остаточные запасы. Ромашкинский «слоеный пирог», осложненный многочисленными телами, выделяемыми по структурным, литологическим и гидродинамическим параметрам, нуждается в проектировании разработки начиная с создания уточненной геологической модели (рис. 4): а) построение геологической модели по результатам углубленной переинтерпретации и детальной корреляции ГИС; б) выделение геологически и гидродинамически обособленных тел и подсчет запасов нефти в этих телах; в) создание постоянно-действующих гидродинамических моделей (ПДМ) выделенных тел (по мере необходимости); г) подготовка кадров и приобретение технических средств и программных комплексов; д) разукрупнение объектов разработки согласно классификации пластов коллекторов; е) создание систем управления движением оставшихся в пласте запасов нефти к забоям добывающих скважин; ж) обеспечение условий фонтанирования за счет использования горного давления в первую очередь в массивах высокопроницаемых коллекторов путем реализации патента РФ № 2297528 и резкое снижение себестоимости добычи нефти; з) увеличение нефтеизвлечения месторождения путем управления силами поверхностного натяжения в поровом пространстве за счет использования гидрофобных и гидрофильных разностей модифицированных кремнеземов; и) детальный анализ состояния пробуренного фонда скважин с целью эффективного использования его и определение принципиальных подходов к строительству новых скважин.

а)

б)

Рисунок 3 Структурная карта поверхности верхнего известняка на 1.01.1970 г. (а) и 1.01.2006 г. (б)

Рисунок 4 Основные принципы выработки остаточных запасов

Очень важно знать количество подвижных запасов нефти в недрах. Определение этих запасов по самостоятельным объектам проектирования (геологические тела, залежи, сформированные в процессе разработки в силу неоднородности пласта-коллектора и т.д.) позволит создать высокоэффективные системы воздействия на эти запасы и исключить участки с выработанными или невырабатываемыми (неподвижными) запасами из проектирования.

Третья глава посвящена поиску инструментов для детализации геологического строения объекта разработки. Рассматривается двухуровневая детализация: а) макроуровень - выполняется существующими инструментами геологического картирования штатными специалистами; б) микроуровень - выделение послойной и зональной неоднородности пластов эксплуатационного объекта по результатам переинтерпретации данных ГИС всех пробуренных скважин, с использованием методик созданных на основе обобщенных петрофизических моделей. Переход от эмпирических связей к петрофизическим моделям связан необходимостью решения проблемы выделения, изучения и оценки сложных коллекторов на поздней стадии разработки месторождения, когда система, созданная на ранних стадиях разработки, пришла в противоречие с измененными геологическими условиями.

Сделан обзор литературы по истории и современному состоянию изучения литологии, фильтрационно-емкостных свойств терригенных коллекторов. Появление новейших достижений в геофизических исследованиях скважин и передовых технологий интерпретации данных ГИС за рубежом, а также на Российском рынке позволяют проводить оценку параметров продуктивного пласта более детально и дифференцировать их по определенным свойствам. В работе В.С. Афанасьева и С.В. Афанасьева «Новая петрофизическая модель электропроводности терригенной гранулярной породы» показано, что для достоверной интерпретации электрического каротажа необходимо иметь обобщенную петрофизическую модель, которая описывает удельную электропроводность гранулярной породы во всем литологическом диапазоне: песчаник-алевролит-глина.

В соответствии с новой моделью электропроводность породы как гетерогенной среды, образованной непроводящими электрический ток частицами, определяется интегральной удельной электропроводностью электролита насыщающего поры породы, объемное содержание которых равно произведению Кп*Кв, где Кп - пористость скелета; Кв -водонасыщенность породы.

Применение новой петрофизической модели электропроводности позволяет более корректно интерпретировать данные электрического каротажа и открывает новые возможности при оценке важнейших свойств продуктивных пластов.

В задачу данной работы входит выявление многообразия геологического строения и систематизация сложнопостроенных терригенных коллекторов:

- изучение коллекторских свойств пород на основе переинтерпретации данных ГИС;

- уточнение классификации коллекторов терригенного девона и систематизация многообразия сочетания разных классов пластов-коллекторов пашийского горизонта с целью создания геологической основы для дальнейшего проектирования систем воздействия на остаточные запасы.

В связи с этой задачей в работе сделан обзор классификаций отложений девона Ромашкинского месторождения и в целом терригенных отложений. Показано, что многообразие свойств горных пород и прежде всего различия порового пространства сказались на сложности построения универсальной классификации терригенных коллекторов и привели многих исследователей к созданию ряда классификационных схем коллекторов нефти и газа, дифференцируя их по разному: по литологическому признаку; по морфологическим признакам порового пространства; по величине проницаемости; по соотношению проницаемости с открытой пористостью; «геофизической классификации» коллекторов и другие.

На современном этапе анализ данных, получаемых при геофизических исследованиях скважин с непрерывной характеристикой разреза и с использованием технологий интерпретации на базе обобщенных петрофизических моделей, содержит информацию, достаточную для сравнительно детального подразделения терригенных коллекторов на классы и виды, а также дифференцировать продуктивные пласты для создания самостоятельных систем разработки.

В результате более детального изучения геолого-промысловых особенностей геологического строения и уточнения потенциальных добывных возможностей горизонта Д1 на площадях НГДУ «Азнакаевскнефть» возникла необходимость построения геологической модели пласта на основе переинтерпретации данных ГИС с использованием технологии автоматизированного восстановления свойств (ТАВС) терригенных коллекторов в системе «Gintel».

Литолого-петрографический анализ пашийского горизонта по данным переинтерпретации ГИС с применением технологии ТАВС хорошо коррелируется с данными анализа керна проведенными в институте «ТатНИПИнефть». На примере данных Павловской площади показано, что содержание пелитовой фракции (размер зерен <0.01 мм) в коллекторах Ромашкинского месторождения составляет не более 2,5 %, преобладающую часть в коллекторах составляет доля мелкоалевритовой фракции (размер зерен 0,01-0,05 мм), которая в большей степени представлена в пластах верхней пачки горизонта Д1. Пелитовый и мелкоалевритовый материал распространен в пластах неравномерно и ухудшает коллекторские свойства пород и этот факт необходимо учитывать при анализе и создании системы воздействия на остаточные запасы пластов. Согласно данным этого анализа, пласты-коллекторы горизонта Д1 обладают макронеоднородной слоистой текстурой, обусловленной чередованием слоев с различными гранулометрическими, петрофизическими и фильтрационными свойствами, что свидетельствует о неравномерном характере осадконакопления в процессе их формирования.

Таким образом, при решении вопросов разработки неоднородных пластов Ромашкинского месторождения следует учитывать суммарное содержание в пласте-коллекторе пелитового и мелкоалевритового материала. Пласты коллекторы представлены слабоглинистыми песчано-алевритовыми разностями пород. При не высокой вариации коэффициента пористости пластов (18-23 %) существенно изменяется соотношение объемов песчаной и алевритовой фракций в скелете, соответственно значительно изменяется фильтрационно-емкостные свойства коллекторов.

Технология автоматизированной интерпретации данных ГИС в терригенном разрезе ТАВС обеспечивает восстановление геологических характеристик всех литологических типов терригенных пород, слагающих исследуемый разрез. Отсутствие этих характеристик является существенным недостатком в действующей методике интерпретации, применяемой на месторождениях Татарстана.

Такая детализация геологического строения и подробная информации о техногенных изменениях основного объекта разработки месторождения продиктована необходимостью разработки новых проектных решений. Автор, будучи главным геологом НГДУ, ежедневно сталкивался с несоответствием существующей системы воздействия и структуры остаточных запасов, распределенных в соответствии с измененными геологическими условиями. Такая система не обеспечивает получения конкурентоспособной эффективности от использования недр, уступая месторождениям, имеющим менее сложную структуру запасов. Для сохранения месторождения в разработке необходимо трансформировать систему разработки в соответствие с измененными геологическими условиями и структуры остаточных запасов. Для этого необходимо детализировать геологические условия залегания остаточных запасов.

Разобраться в условиях сосредоточения остаточных запасов можно, используя данные ГИС в открытом стволе. Применение системы обобщенных петрофизических моделей, позволяет достоверно оценить свойства конкретных пород в единой системе физико-геологических координат. Информация в таком виде существует по каждой пробуренной скважине.

Степень использования этой информации зависит от наличия инструментов для расшифровки информации. Решение проблемы выделения, изучения и оценки сложных коллекторов требует перехода от эмпирических связей к петрофизическим моделям, от петрофизических моделей к петрофизическим законам, от определения общей пористости к эффективной (динамической), от поправочных методик интерпретации к адаптивным.

Изучение геологического разреза терригенных отложений девона проводилась в «Системе автоматизированной интерпретации результатов ГИС с визуальной графикой исходных и результирующих данных ГИС» - «Gintel».

Для работы в системе «Gintel» ее авторами (Афанасьев С.В. и др.) в 2000 году была предложена технология интерпретации ESKS-TABC, в рамках которой оценка свойств пород в разрезах скважин осуществляется алгоритмом «Методики автоматизированного восстановления свойств пород в терригенном разрезе» (Методики ТАВС). В период 2000-2005 г.г. авторами методики были выполнены работы по адаптации ее к геологическим условиям терригенного девона и карбона Ромашкинского месторождения. По инициативе автора диссертации методика ТАВС была применена при переинтерпретации скважин по всем площадям НГДУ “Азнакаевскнефть”. В 2003 г. методика ТАВС была защищена Патентом РФ на изобретение № 2219337. В 2009 г. методика ТАВС прошла апробацию в ГКЗ РФ. В настоящей редакции она представляет собой готовый к промышленному применению инженерный инструмент для углубленной интерпретации данных ГИС.

...

Подобные документы

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.