Использование эффективных технологий нефтеизвлечения как основной фактор интенсификации нефтегазового производства

Размещено на http://www.allbest.ru/

Тема: «Использование эффективных технологий нефтеизвлечения как основной фактор интенсификации нефтегазового производства»

1. Сущность, категории сложности и виды ремонтов скважин

Подъем нефти на поверхность осуществляется различными способами -- фонтанным, глубиннонасосным, компрессорным.

При фонтанном способе добычи нефти требуются сравнительно небольшие затраты труда. В случае эксплуатации скважин глубинными насосами или компрессорным способом эти затраты возрастают.

Глубиннонасосный и компрессорный способы требуют установки соответствующего комплекса технических средств, т.е. дополнительных капитальных вложений, увеличения объемов работ, а следовательно, и текущих издержек производства.

Для нефтяной промышленности характерно то, что нефть добывается из скважин различных категорий: переходящих из прошлого периода, вновь вводимых после бурения, восстановленных в эксплуатацию после капитального ремонта -- в целом составляющих фонд действующих скважин. Удельный вес добычи нефти по каждой категории скважин в общем объеме добытой нефти различен.

В старых нефтяных районах переходящие скважины составляют основную часть общего фонда скважин, а соответственно и добычи нефти из них. В районах, впервые вступающих в эксплуатацию, вначале ведущее положение занимает категория новых скважин.

Сохранение в длительной эксплуатации скважин действующего фонда и организация жесткого повседневного контроля за их работой продолжают оставаться одними из основных задач.

Улучшение использования скважин требует постоянного наблюдения за их состоянием, систематического проведения работ по поддержанию их в работоспособном состоянии, организации технически грамотной эксплуатации.

Ремонт нефтяных скважин является условием их частичного воспроизводства. Рациональная организация ремонта поддерживает скважины в состоянии эксплуатационной готовности, улучшает их использование. Это положительно влияет на объем и рентабельность производства, производительность труда и другие показатели.

В зависимости от объема работ и источников финансирования различают текущий и капитальный ремонты скважин.

Текущий ремонт -- наименьший по объему и стоимости, заключающийся в замене насосного оборудования, устранении обрыва штанг и выполнении других работ, необходимых для нормальной эксплуатации скважин. Текущим подземным ремонтом скважины (ПРС) называется комплекс работ по исправлению, замене и изменению режима работы внутрискважинного и устьевого оборудования и поддержанию скважины в работоспособном состоянии. Все эти работы сопровождаются подъемом и спуском насосно-компрессорных труб, штанг или какого-либо инструмента. Текущий ремонт связан с повседневной эксплуатацией скважин. Его производят за счет себестоимости продукции, а выполняют специализированные бригады текущего ремонта скважин, оснащенные необходимым оборудованием и инструментом.

Капитальный ремонт скважины (КРС) -- это комплекс работ, связанных с восстановлением ее работоспособного состояния -- это наибольший по объему стоимости ремонт. К нему относятся следующие работы:

1) ловля оставшегося или упавшего в скважину оборудования, насосно-компрессорных труб, глубинных насосов, штанг, защитных приспособлений, канатов и других предметов;

2) крепление пород призабойной зоны различными вяжущими веществами (цементом, цементно-песчаной смесью, смолой) и закачка в нее крупнозернистого песка с целью предотвращения массового поступления песка из пласта в скважину;

3) изоляционные работы (закрытие вод, появившихся из других горизонтов и эксплуатируемого пласта);

4) исправление колонн при поломке, смятии;

5) возврат на вышележащие или нижележащие горизонты, забуривание второго ствола в эксплуатационных скважинах, вырезка и подъем труб эксплуатационной колонны из скважины.

Работы выполняют специальные бригады по капитальному ремонту скважин, оснащенные всем необходимым оборудованием и инструментом. Однако некоторые из перечисленных выше работ нередко проводят бригады текущего ремонта скважин.

Наряду с капитальным ремонтом целесообразно рассмотреть комплекс вопросов организации оздоровительно-технических мероприятий, направленных на повышение дебита скважин. Это обусловливается следующим:

1) данные мероприятия проводятся за счет средств, выделяемых на капитальный ремонт скважин;

2) оздоровительно-технические мероприятия чаще всего выполняются в процессе проведения ремонта того или иного вида;

3) их выполняют в основном бригады по ремонту скважин или входящие в их состав специализированные звенья;

4) в ряде нефтяных районов проведена централизация руководства работами по ремонту скважин и проведению мероприятий по их оздоровлению путем создания управлений по повышению нефтеотдачи пластов и капитальному ремонту скважин.

Поэтому работы по производству оздоровительно-технических мероприятий тесно связаны с ремонтом скважин в организационном, технико-технологическом и экономическом направлениях, оказывают влияние на конечные результаты эффективного использования материальных, трудовых ресурсов и денежных средств, выделяемых на ремонт нефтяных и газовых скважин.

В пластах, сложенных плотными слабопроницаемыми породами и имеющих мелкие поры (известняки, доломиты или песчаники, зерна которых сцементированы известняками), проницаемость коллекторов бывает часто весьма небольшой. Нефтяные скважины, пробуренные на такие пласты, при вводе в эксплуатацию имеют очень низкие дебиты, а нагнетательные скважины -- низкую поглотительную способность (приемистость). В ряде случаев в процессе разработки залежей нефти и газа проницаемость коллекторов в призабойных зонах скважин может резко снизиться из-за закупорки пор парафинистыми и смолистыми отложениями. Происходит также выпадение--отложение парафино-смолистых веществ на фильтровой части колонны, что приводит к резкому снижению производительности скважины.

Для увеличения производительности или поглотительной способности таких скважин применяют различные меры, позволяющие увеличивать число и размеры дренажных каналов и трещиноватость пород, а также удалять смолы, парафин и грязь, осевшие в поровых каналах и на стенках фильтра. К этим мерам относятся гидропескоструйный метод обработки скважин, гидравлический разрыв пластов, обработка скважин кислотами и тепловые методы воздействия на призабойную зону скважин.

Капитальные ремонты скважин в зависимости от объема, характера и сложности работ делятся на две категории.

К первой категории сложности относятся: возврат на выше- и нижележащий горизонты, а также мероприятия по солянокислотным обработкам призабойной зоны скважин.

Ко второй категории сложности относятся следующие виды ремонтов: изоляция эксплуатационного горизонта от чужих вод, включая ликвидацию скважин; оправка эксплуатационной колонны; зарезка и бурение второго ствола скважины; вырезка труб эксплуатационной колонны; ловильные работы; все работы на скважинах глубиной свыше 1500 м; все работы на скважинах с сильными газовыми проявлениями независимо от глубины скважины; мероприятия по гидравлическому разрыву пласта и пескоструйной перфорации. При одновременном производстве нескольких видов работ в одной и той же скважине категория сложности определяется по наивысшей.

Долевое соотношение по видам ремонтов, проводимых на старых месторождениях, это то, что 1/3 всех работ приходится на ремонтно-изоляционные, восстанавливающие производительность скважин, и столько же на их химобработку.

2. Технико-экономическая эффективность методов воздействия на пласт и призабойную зону скважин

Негативная тенденция снижения ежегодных приростов добычи нефти несколько сглаживается за счет мероприятий по восстановлению производительности скважин.

Сложность состоит в том, что любой метод повышения нефтеотдачи требует дополнительных затрат. Ведь увеличение нефтеотдачи даже на 2% равносильно открытию скольких месторождений среднего масштаба, которые еще только предстоит осваивать. Кроме того методы интенсификации добычи применяются уже на действующих обжитых промыслах с развитой инфраструктурой. Поэтому ориентация на данные методы значительно перспективнее, чем на поиск, разведку и обустройство новых месторождений. Следовательно, чем выше будет нефтеотдача, тем больше дохода будет от уже построенных и эксплуатируемых объектов. При этом требуются определенные механизмы экономического регулирования, делающие посильными для нефтяных компаний дополнительные затраты, идущие на увеличение нефтеотдачи пластов. Отсюда возникает необходимость создания режима заинтересованности нефтяных компаний в применении методов повышения нефтеотдачи.

В нефтегазодобывающей промышленности главным направлением технического прогресса является совершенствование технологии добычи, способствующее ускоренному росту объемов производства и улучшению качественных показателей разработки нефтяных месторождений. Применение методов увеличения нефтеотдачи пластов не только дает возможность обеспечить более высокий уровень добычи нефти, но и повышает общую эффективность использования ее запасов.

Основными элементами современной технологии добычи нефти являются методы воздействия на пласт и обработки призабойной зоны скважин. Наибольший эффект на ряде нефтяных месторождений может быть получен при условии одновременного применения методов воздействия на пласт и методов обработки призабойной зоны скважин.

Увеличение же конечной нефтеотдачи при применении этих методов достигается в результате приобщения к зоне фильтрации посредством искусственно создаваемых в пласте трещин и каналов, нетронутых участков пласта, что приобретает наибольшее значение при эксплуатации залежей, представленных карбонатными коллекторами.

В настоящее время в России и за рубежом применяется более 60 мероприятий по восстановлению производительности скважин и более 130 методов находятся в разработке. Все известные мероприятия по восстановлению производительности скважин разделяются на пять групп: физические, тепловые, физико-химические, биологические, газовые (табл. 2.1).

Таблица 2.1 Краткая характеристика мероприятий по восстановлению производительности скважин

Методы увеличения нефтеотдачи (тепловые, газовые и физико-химические) часто объединяются общим названием «третичные методы увеличения нефтеотдачи». Большинство из методов может обеспечить значительное увеличение нефтеотдачи пластов по сравнению с заводнением на последней стадии разработки месторождения. Именно с применением этих методов большинство специалистов связывает будущее нефтяной промышленности. Объемы применения третичных методов в ведущих странах мира в последние годы в основном увеличиваются. Это увеличение добычи обеспечивается, с одной стороны, введением правительствами некоторых стран стимулирующих налоговых льгот для применения методов, а с другой- желанием крупных нефтедобывающих компаний иметь в своем арсенале отработанные технологии применения методов увеличения нефтеотдачи, использование которых может начаться с появлением соответствующих условий на мировом рынке.

Как свидетельствует проведенный анализ, наибольший удельный вес добычи за счет мероприятий по восстановлению производительности скважин в общем объеме добычи нефти достигнут в последние годы: в ОАО «Татнефть» - 43%, НК «Сургутнефтегаз» - 42%, в ОАО «Лукойл» - 13,2%.

Наиболее высокие темпы прироста объема добычи нефти за счет третичных методов наблюдается в Китае: за 5 лет (с 1995 по 1999 г.) с 9,1 до 15,0 млн т, то есть более чем на 50%, а наиболее высокие уровни добычи -- в США (40,0 млн. т), Китае (14,0 млн. т) и Венесуэле (20 млн. т).

Обращает на себя внимание то, что значительная доля добычи практически во всех странах обеспечивается за счет применения тепловых методов воздействия на пласт.

В связи с этим следует отметить, что если применение газовых и химических методов может обеспечить повышение эффективности дополнительной выработки запасов нефти в той или иной степени на разных стадиях разработки месторождения, то применение тепловых методов в большинстве случаев связано с невозможностью эффективного ввода в разработку месторождений высоковязких нефтей с использованием других методов воздействия.

Основную долю добычи нефти за счет методов увеличения нефтеотдачи здесь, как и в предыдущие годы, обеспечивают тепловые методы, а именно паротепловое воздействие на пласты, и особенно методы закачки в пласты углеводородного газа и диоксида углерода.

Экспертные оценки показывают, что сейчас Россия занимает четвертое место в мире по уровню добычи нефти счет применения тепловых, газовых и химических методов увеличения нефтеотдачи после США, Китая и Венесуэлы. Добыча нефти в нашей стране за счет методов увеличения нефтеотдачи составляет около 11 млн. т/год, из них 70% обеспечивается за счет химических методов. Среди химических методов наибольшее применение находят технологии, основанные на использовании композиций химических реагентов.

Интересным представляется сопоставление долей добычи нефти за счет тепловых, газовых и химических методов в разных странах мира. В США преимущественное развитие получают тепловые методы (60% от общей добычи нефти), в России - химические.

Изыскание новых, более совершенных методов интенсификации процессов добычи нефти является крупным резервом повышения эффективности использования основных фондов, улучшения использования природных ресурсов нефти и повышения ее добычи в старых районах.

В настоящее время в отрасли за счет применения методов восстановления производительности скважин получают 10--15% общего объема добычи нефти.

Однако в последние годы отмечается снижение активности недропользователей в испытании и применении методов увеличения нефтеотдачи. Особенно это относится к тепловым и газовым методам. Резко сократились объемы опытно-промышленных работ по испытанию новых технологий. В первую очередь это относится к более «мощным» (обеспечивающим большой прирост нефтеотдачи) методам, которые требуют использования дорогостоящих специальных технических средств (тепловых и газовых) и химических реагентов (полимеров, ПАВ).

Большинство нефтедобывающих предприятий экономически не заинтересовано в применении широкого спектра методов, направленных на повышение производительности действующего и реанимируемого фонда скважин. Основная причина заключается в сложности контроля за их эффективностью из-за отсутствия комплексной методики определения технологических и экономических условий (границ) осуществления мероприятий по восстановлению производительности скважин, позволяющей дать современную рыночную оценку их использования с учетом специфических условий эксплуатации каждой скважины.

Чаще всего, если технология опробована, решение о внедрении принимается на предприятиях или в силу ее технологической эффективности, или значительной дополнительной добычи нефти (нередко за непродолжительный период эксплуатации). В свою очередь, экономическая эффективность мероприятия оценивается без учета технологических особенностей получения эффекта, на основе экспресс-оценки из условия, что дополнительная прибыль от осуществления мероприятия должна быть выше нуля.

Тем самым, изменение каждой технологической составляющей мероприятия по-разному влияет на экономическую эффективность применяемого метода. Поэтому расчет экономических показателей эффективности должен предусматривать оценку влияния каждой составляющей технологического эффекта на экономический результат.

3. Технико-экономическая целесообразность использования физических методов на новых и старых месторождениях

скважина нефть пласт месторождение

Для оценки эффективности новых методов необходимо выяснить возможные сферы применения каждого из них на различных стадиях разработки.

Из числа наиболее полно изученных методов имеются такие, которые эффективны в узком диапазоне природных географических условий. Физические методы являются основными из всех существующих в России в настоящее время. Они обеспечивают около 50% общего прироста объема добычи нефти, полученного в результате нагнетания рабочего агента в пласты. Различают законтурное, приконтурное, внутриконтурное, площадное и очаговое заводнение. Каждый из этих методов применяется во вполне определенных геолого-географических условиях и на различных этапах разработки нефтяных месторождений. Сущность их заключается в восполнении энергии нефтяных пластов посредством нагнетания воды, поддержании таким образом пластового давления и повышении темпов вытеснения нефти.

Методы заводнения при обычной технологии могут обеспечить конечный коэффициент нефтеотдачи в широком диапазоне -- от 30 до 60 %, в зависимости от многих природных и технологических факторов, в частности, от вязкости нефти. Основными природными факторами, определяющими конечную нефтеотдачу, являются вязкость пластовой нефти, эффективная мощность, пористость и проницаемость нефтеносного пласта. Зависимость нефтеотдачи от вязкости нефти можно иллюстрировать данными табл. 2.4.

Таблица 2.2 Зависимость коэффициента нефтеотдачи от вязкости нефти

Важными технологическими факторами, влияющими на нефтеотдачу пластов при заводнении, являются относительное расположение нагнетательных и эксплуатационных скважин и условия вскрытия пластов в них.

В зависимости от неоднородности пластов плотность сетки скважин может колебаться от 10 до 100 га/скв, а коэффициент конечной нефтеотдачи -- от 30 до 70%.

В настоящее время добыча нефти из месторождений, разрабатываемых с искусственным заводнением, превышает 90% от всего объема добычи. Однако для залежей, на которых обычное заводнение не может обеспечить достаточно высокой нефтеотдачи, приходится применять другие методы разработки. В первую очередь это методы циклического воздействия переменных потоков, применение высоких давлений и градиентов давлений, направленные на совершенствование технологии заводнения путем повышения охвата пластов заводнением.

Применение метода циклического заводнения и переменных потоков жидкости целесообразно на всех месторождениях, разрабатываемых с заводнением и находящихся в любой стадии эксплуатации.

Метод циклического воздействия на пласты может применяться в сочетании с физико-химическими и тепловыми.

Это повышает эффективность методов и расширяет область их применения.

Наибольшей эффективностью обладают методы гидроразрыва пласта и бурения горизонтальных скважин.

Наибольший практический интерес представляют низкопродуктивные коллекторы, где гидроразрыв пласта на сегодняшний день является практически единственным методом интенсификации добычи. Он позволяет увеличить коэффициент продуктивности скважин до уровня, при котором их эксплуатация становится технически эффективной.

Все больше применяются методы виброволнового воздействия, которые делятся на три группы, определяемые различными техническими средствами, лежащими в их основе: методы воздействия на призабойную зону скважин, методы воздействия на нефтяной пласт через скважину и методы воздействия на пласт с поверхности земли.

По ряду нефтяных компаний была оценена экономическая эффективность проведения физических методов по критерию определения чистого дохода на рубль затрат, вложенных в данную технологию. Выявлено, что наибольшую экономическую эффективность приносят гидродинамические методы, составляющие 140 руб. на 1 руб. затрат. На втором месте гидроразрыв пласта, экономическая эффективность от применения которого составляет 27,4 руб. на 1 руб. затрат. На третьем месте бурение горизонтальных скважин -- 25 руб. на 1 руб. затрат.

Таким образом, удельная технологическая эффективность применяемых методов подтверждается и показателями экономической эффективности.

Размещено на Allbest.ru