Повышение технологической эффективности и промышленной безопасности разработки нефтегазоконденсатных месторождений

Размещено на http://www.allbest.ru

ПОВЫШЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ И ПРОМЫШЛЕННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ РАЗРАБОТКИ НЕФТЕГАЗОКОНДЕНСАТНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ

Комлева Е.В.

ООО «ВолгоУралНИПИгаз»,

г. Оренбург

Общемировой тенденцией нефтегазодобывающей отрасли является естественный процесс истощения запасов углеводородного сырья, приводящий к необходимости интенсификации разработки продуктивных пластов с целью стабилизации или хотя бы снижения темпов падения добычи. газовый месторождение углеводород волновой инициирование

Снижение показателей разработки газовых и газоконденсатных месторождений обуславливается двумя основными факторами:

- обводнение определенного, часто весьма значительного числа скважин, приводящее к их остановке или ликвидации. Вследствие этого потенциальные запасы, не вовлеченные в разработку, достигают 60%;

- образование в пределах залежи останцов, связанных с застойными, тупиковыми, блокированными запасами продуктивного пласта.

В связи с этим, разработка способов и технологий доизвлечения пластовых углеводородов является чрезвычайно важной научной и технической проблемой.

Для вовлечения в разработку малодренируемых участков или извлечения заблокированных запасов в условиях Оренбургского НГКМ применяются следующие методы:

- зарезка горизонтальных стволов в низкобедитных и остановленных вертикальных скважинах;

- приобщение перфорацией дополнительных газонасыщенных интервалов продуктивного разреза;

- перфорация хвостовиков НКТ в обводненных скважинах;

- мероприятия по интенсификации притока, включающие следующие виды воздействия на призабойную зону и пласт:

- гидроразрыв пласта в низкопродуктивных скважинах;

- интенсификация скважин с использованием колтюбинговой

установки в низкопродуктивных скважинах с горизонтальным стволом;

- кислотные обработки призабойной зоны пласта;

- изоляция водопритоков в скважинах.

Основным недостатком этих технологических приёмов являются:

- высокая стоимость работ;

- локальный характер их действия, ограничивающийся призабойной или ближней зоной пласта;

- опасность возникновения экологических последствий.

Общепризнанными причинами падения нефтегазодобычи является падение упругой энергии пласта, для восстановления которой применяются широко распространенные технологии заводнения и водогазового воздействия.

В то же время в процессе исследований, выполненных в середине ХХ века, была отмечена тесная корреляция между землетрясениями и уровнем добычи нефти, воды, а также содержанием родона в подземных водах нефтегазовых регионов, что доказывает очевидную связь между выбросами упругой сейсмической энергии при землетрясениях и режимами работы пластов.

Повышение сейсмической активности регионов во время землетрясения и последующего роя афтершоков сопровождается изменениями пластового давления и ростом дебитов нефти, а также кратковременными периодами интенсивной дегазации горных пород. Следует отметить так же перераспределение напряжений и деформаций геосреды во время выбросов упругой энергии. Эти факты дают основание предположить возможность возникновения аналогичных откликов геологической среды так же и на техногенные воздействия.

Всё это послужило основанием для разработки экологически чистых, экономичных технологий волнового воздействия, реализующих принцип восстановления упругой энергии пласта.

Среди методов, обеспечивающих достижение этих целей, важное место занимает волновая технология, отличающаяся мобильностью, отсутствием необратимых изменений пласта в результате воздействия, абсолютной экологической чистотой и оптимальными экономическими показателями, достигаемыми за счет максимального соотношения эффективность/затраты.

Реализация двух основных задач в технологии волнового воздействия обеспечивается в импульсном режиме многократного упругого возбуждения пласта. Этим данная технология отличается от других технических решений, обеспечивающих квазистационарный режим воздействия на пласт. Стационарный режим поддерживания пластового давления, например, в системе поддержания пластового давления путем заводнения месторождения, заменяется импульсным режимом многократного циклического изменения давления при прохождении фронтов упругих волн. Возникающие при этом микроградиенты давления при интегрировании во времени и по площади участка месторождения создают непрерывно изменяющееся векторное гидродинамическое поле, в котором интенсифицируются фильтрационные процессы.

Воздействие на фильтрационно-ёмкостные свойства коллектора в волновой технологии осуществляется также в импульсном режиме путем пульсирующего изменения сечения поровых каналов в фазе растяжения упругой продольной волны и интегрирования этих изменений при многократном волновом воздействии.

При воздействии упругими колебаниями на водогазонасыщенные пласты по насыщающей среде и скелету распространяются две продольные (переупаковки и давления) и одна поперечная (сдвиговая) волны. Продольная волна переупаковки затухает вблизи источника колебаний и с точки зрения воздействия на пласт не представляет интереса. Под действием упругой продольной волны - давления, которая распространяется на большие расстояния, насыщающие фазы, отличающиеся друг от друга по плотности, за счет проявления инерционных свойств совершают несинфазные колебательные движения относительно своих центров и друг друга.

В этом случае, исходя из уравнения динамики Эйлера, одинаковому ускорению всех частиц воды соответствует одинаковое во всем потоке падение колебательного давления в направлении ускорения

= - ???? (1)

Исходя из баланса сил и уравнения движения капельного флюида, можно получить зависимость для ускорения несферической капли, которая соответствует общему виду известного решения задачи Прандтля о поведении различных тел в ускоренных потоках

· = (2)

здесь : ??? (ф,?? ) - колебательная скорость капли,

t - время,

?? - линейная координата.

Это соотношение показывает, что чем меньше плотность углеводородной фазы (УВ-фазы), тем более высокое значение ускорения она получает и, следовательно, более благоприятными для воздействия оказываются месторождения с легкими углеводородами. Наибольшее воздействие со стороны упругого поля испытывают более крупные капли и конгломераты, формы которых отличаются от сферических. Более легкая УВ - фаза имеет более высокое значение ускорений, чем окружающая её вода, т.е. УВ-фаза перемещается относительно водной среды и в том же направлении. При этом направления движения через каждые полпериода изменяются. Такая динамика поведения фаз в условиях пленки на поверхности поровых каналов препятствует адгезионному взаимодействию фаз с поверхностями поровых каналов, которое действует через пленку и пропорционально продолжительности контакта. В результате этого при наличии градиента внешнего давления эффективности вытеснения УВ-фазы будет существенно выше, чем в отсутствие поля.

В то же самое время, на работу пласта очень большое влияние оказывает истощение его упругой энергии, что приводит к падению дебита в целом на участке и блоках месторождения. В этом случае было бы целесообразно осуществлять воздействие на значительную площадь пласта в целом для инициирования работы последнего путем восстановления его упругой энергии.

В настоящее время единственной технологией, обеспечивающей проявление площадного эффекта, является сейсмоакустическая технология объёмного волнового воздействия.

Это позволяет реализовать эффекты принципиально недостижимые для известных технологий локального воздействия в прискважинной зоне: повышение продуктоотдачи пластов в целом для участков (блоков) месторождения, увеличение охвата пласта, снижение остаточных запасов за счет дистанционного площадного инициирования и вовлечение в разработку запасов защемленных углеводородов (УВ), тупиковых зон и останцев.

Сущность технологии состоит в длительном возбуждении низкочастотного волнового поля непосредственно в больших объёмах продуктивного пласта, с помощью технологии, разработанной в Оренбургском регионе и основанной на реализации объёмной интерференции упругих волн в пластах.

Возбуждение волнового поля осуществляется с помощью специального источника упругих волн, опускаемого в скважину на каротажном кабеле и устанавливаемого в зоне продуктивного пласта. Длина источника 3600мм, диаметр 95-100 мм.

Упругие колебания, создаваемые при мощном гидроимпульсном ударе, распространяются в продуктивном пласте, имеющем свойства волновода, в виде специальных каналовых и стационарных (стоячих) волн.

Этим обеспечивается дальний перенос упругой энергии по продуктивному пласту, вследствие этого в продуктивном пласте, обладающем волноводными свойствами, возникает периодический слабо затухающий волновой процесс (аналог стоячих волн), характеризующийся интерференцией волн, переотражающихся от кровли и подошвы пласта. Этот процесс сопровождается образованием в объёме пласта областей пучностей и узлов деформаций (и напряжений). При этом область пласта мощностью, равной четверти длины волны (л/4) между пучностью и узлом деформации является энергетически замкнутой областью, в которой дважды за период происходит превращение кинетической энергии в потенциальную. Принципиально важной особенностью этого процесса является то, что отмеченные области не обмениваются энергией с соседними интервалами и являются как бы замкнутыми областями непрерывных энергетических переходов. Потенциальная энергия напряжений, концентрирующаяся в процессе этих переходов в окрестности узлов стационарных волн, вызывает периодические деформации горной среды в таких областях пласта. Это приводит, в свою очередь, к возникновению процессов пульсирующего изменения (уменьшения или увеличения) вторичной пустотности (пористости, трещиноватости) коллектора.

Таким образом, возникает как бы поршневой эффект сопровождающийся возникновением локальных градиентов давления в пористой среде на фоне общего градиента в направлении областей отбора.

Площадной эффект волнового воздействия заключается, прежде всего, в повышении полноты охвата продуктивных пластов дренированием, вовлечением в разработку застойных и тупиковых зон.

Работы по сейсмоакустической технологии впервые в мировой практике нефтедобычи, проведенные ООО НПЦ «Элком» на первом блоке Покровского месторождения ОАО «Оренбургнефть» в ноябре 1992 года были выполнены в дальнейшем на 16-ти месторождениях и участках ОАО» Оренбургнефть», ОАО «Татнефть», ОАО «Юганскнефтегаз», ООО «Оренбурггазпром», ООО «Роснефть-Мегионнефтегаз», ООО «Недра-К».

Технологическая эффективность волнового воздействия заключается в следующем:

- эффект волнового воздействия составляет 6174 тонны дополнительно добытой нефти на одну операцию (данные «ОренбургНИПИнефть») при средней эффективности физико-химических методов для регионов Урало-Поволжья 1750 тн/операция;

- до 32% ( в среднем 22% ) добытой нефти приходится на технологию волнового воздействия на участках применения (данные ОАО «Оренбургнефть», НГДУ «Бугурусланнефть»);

- технологическая эффективность по Покровскому месторождению составляет 18,8 тыс.тн или 36,4% общей добычи нефти по объекту (блок1 пласт Б-2). Эффективность воздействия на этом месторождении проявилась также при уменьшении отбора попутной воды на 71,4 тыс.тн.;

- технологическая эффективность волнового воздействия на участке ОПС-3 ОНГКМ составляет 34% от общей добычи газа по участку (данные ГПУ ООО «Газпром добыча Оренбург»).

Таким образом, результат применения технологии объёмного волнового инициирования свидетельствует о принципиальной осуществимости волнового инициирования газоконденсатных пластов и является первым опытом таких работ в мировой практике разработки газоконденсатных месторождений.

Список литературы

1. Рогоцкий Г.В. Геолого-технологическое обоснование и опыт практического применения волновой технологии инициирования продуктивных пластов // Сб. Геология, разработка и обустройство нефтяных и газовых месторождений Оренбургской области/ ОАО «ОренбургНИПИнефть», 2007.

2. Кузнецов О.Л., Курьянов Ю.А., Чиркин И.А., Рогоцкий Г.В. и др. Сейсмоакустика пористых и трещиноватых геологических сред. // ГНЦ ВНИИГеосистем, 2007.

Аннотация

Разработаны теоретические основы и практические способы реализации новой экологически безопасной волновой технологии повышения нефтегазоотдачи продуктивных пластов. Впервые в практике нефтегазодобычи проведено промысловое внедрение новой технологии в получении существенной экологической эффективности. Рекомендованы направления дальнейшего внедрения.

Ключевые слова: волновая технология, механизмы волнового воздействия, восстановление упругой энергии пласта, экологическая безопасность технологии.

Размещено на Allbest.ru