Методы контроля за разработкой газоконденсатного месторождения с воздействием на пласт

Актуальность работы.

Разработка газоконденсатных месторождений без поддержания пластового давления (так называемый «режим истощения») приводит к пластовым потерям, часто значительным, углеводородного конденсата. На Вуктыльском газоконденсатном месторождении эти потери оцениваются в 100 млн. т или 67% от начальных запасов.

В практике разработки газоконденсатных месторождений для уменьшения (или недопущения) пластовых потерь конденсата используются различные способы воздействия на пласт, предусматривающие нагнетание газов или воды, обычно при начальных пластовых давлениях. Использование этих методов требует больших инвестиций, что не всегда экономически оправдано.

На Вуктыльском ГКМ с 1993 г впервые в мировой практике внедряется созданный во ВНИИГАЗе новый способ разработки на завершающей стадии отбора запасов углеводородов из пласта, основанный на закачке сухого неравновесного газа и позволяющий уменьшить пластовые потери конденсата и растворенных в нем углеводородов.

Новая технология основана на эффектах вытеснения пластового жирного газа сухим, испарения жидких ретроградных углеводородов, поддержания пластового и забойного давлений, блокирования активной подошвенной и законтурной воды. Технология обеспечивает сохранение фонда действующих скважин, увеличение их продуктивности и дебитов, повышение углеводородоотдачи пласта, поддержание сырьевой базы газоперерабатывающего завода, продление периода активного функционирования всей созданной промыслово-заводской инфраструктуры.

Для реализации этой технологии и достижения ее проектной эффективности необходимо было создать и внедрить новую надежную систему контроля за разработкой. Эта система должна была учитывать геолого-технологические особенности объекта добычи углеводородов и технологии его разработки, имея в виду геологическое строение коллектора, эффективные газонасыщенные толщины, термобарические условия и др. Она должна была обеспечивать непрерывный контроль интервалов приемистости при закачке газа и интервалов дренирования при отборе углеводородной смеси, оперативное определение компонентного состава продукции на основе применения высокоточной геофизической и хроматографической аппаратуры. По результатам геофизического и хроматографического контроля должна была непрерывно осуществляться оценка основных параметровкоэффициентов охвата и вытеснения углеводородов в ходе воздействия на пласт, что позволяет осуществлять эффективное регулирование процесса разработки при реализации технологии. Без этих исследований и промысловых работ внедрение новой технологии могло бы оказаться недостаточно результативным.

Цель работы. Создать и внедрить научно-обоснованную систему мониторинга за разработкой газоконденсатного месторождения в условиях низких пластовых давлений с воздействием на пласт путем нагнетания сухого неравновесного газа, включающую методы и средства контроля (сбора и обработки информации) за реализацией технологии, методы интерпретации динамики технологических параметров, методы их прогноза.

Основные задачи исследований.

1. Создать систему контроля за эксплуатацией газоконденсатного месторождения с воздействием на пласт, базирующуюся на использовании природных индикаторов объекта разработки (компонентов пластовой смеси и их соотношений) и на применении усовершенствованной термографии разреза пласта в скважине.

2. Обосновать выбор природных индикаторов для контроля за процессом извлечения пластовых углеводородов и за охватом пласта нагнетаемым агентом.

3. Разработать автоматизированную систему оперативного промыслового контроля за составом продукции добывающих скважин.

4. Создать промысловый испытательный стенд, позволяющий градуировать геофизические глубинные приборы в условиях, соответствующих пластовым по составу, скоростям движения и термобарическим характеристикам флюидов.

5. Разработать методику надежного определения интервалов дренирования и поглощения в действующих добывающих и нагнетательных скважинах, основанную на сопоставлении термограммы остановленной скважины с текущей геотермограммой, записанной в ближайшей наблюдательной скважине и приведенной к разрезу исследуемой.

6. Внедрить созданную систему контроля в промышленном масштабе на крупном газоконденсатном месторождении, разрабатываемом с воздействием на пласт.

Научная новизна.

В диссертационной работе представлены результаты аналитических, экспериментальных и опытно-промышленных исследований соискателя, позволивших создать научно-обоснованную и эффективную систему получения, обработки и интерпретации геолого-промысловой информации о новом технологическом процессе добычи углеводородов на завершающей стадии разработки газоконденсатных месторождений.

Разработанная научно-обоснованная система (мониторинг) включает:

1. Обоснование целесообразности и эффективности использования природных индикаторов для промыслового контроля за внутрипластовыми процессами при закачке сухого недонасыщенного газа в истощенный газоконденсатный пласт.

2. Использование математических (модели двухфазной многокомпонентной фильтрации) и физических моделей вытеснения двухфазной газоконденсатной смеси сухим газом для установления наиболее характерных природных физико-химических индикаторов (параметров) добываемой из скважин продукции и прогноза их динамики.

3. Разработку методики комплексной термографии вскрытого скважиной продуктивного разреза пласта, предназначенной для определения интервалов дренирования и поглощения в добывающих и нагнетательных скважинах и основанной на сопоставлении термограмм остановленной скважины с текущей геотермограммой в наблюдательной скважине.

4. Создание автоматизированной системы промыслового контроля за составом продукции добывающих скважин.

5. Создание промыслового испытательного стенда для моделирования условий работы глубинных расходомеров на забое газовых скважин, позволяющего провести градуировку приборов для различных условий течения углеводородной смеси.

Практическая ценность полученных результатов состоит в создании практической методологии, технических средств диагностики физико-химических, термометрических, газодинамических и других характеристик процессов нагнетания сухого газа и добычи углеводородов.

Эти разработки образуют единый промыслово-технологический комплекс, объединяющий различные измерительные средства и автоматизированные системы сбора и управления информацией.

Эффективное использование нового способа разработки газоконденсатных месторождений возможно только при внедрении подобной комплексной системы контроля.

Разработанный комплекс может быть использован на других газоконденсатных и газоконденсатнонефтяных месторождениях.

Реализация работы в промышленности:

Создана система контроля за разработкой с воздействием на пласт, в которой использованы геофизические и хроматографические методы исследования, и которая успешно применяется на двух опытно-промышленных полигонах (районы УКПГ-1 и УКПГ-8) Вуктыльского месторождения.

Результаты исследований и обобщений диссертанта использованы при составлении проектов и технико-экономическом обосновании перспектив разработки и эксплуатации газоконденсатных месторождений Тимано-Печорского региона, в том числе эксплуатации Вуктыльского ГКМ в режиме хранилища-регулятора.

Разработки диссертанта использованы в методических и регламентирующих документах ВНИИГАЗа и СеверНИПИгаза.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались и получили одобрение на ряде международных и отраслевых научно-практических и научных совещаний:

— Заседаниях секции по разработке НТС РАО «Газпром» (1989;97 гг., г. Москва);

Заседаниях Центральной Комиссии по разработке газовых, газоконденсатных, нефтяных месторождений и эксплуатации ПХГ РАО «Газпром» (1989;96 гг., г. Москва);

— 20-м международном Газовом Конгрессе (1997 г., Дания, г. Копенгаген).

Основные результаты диссертации опубликованы в 7 статьях и тезисах докладов.

Диссертация выполнена в предприятии РАО «Газпром» «Севергазпроме» и Всероссийском научно-исследовательском институте природных газов и газовых технологий (ВНИИГАЗ). Автор признателен сотрудникам ВНИИГАЗа д.т.н. А. И. Гриценко, д.т.н. С. Н. Бузинову, д.т.н. В. А. Николаеву, к.ф.-м.н. H.A. Гужову, к.т.н. М. И. Фадееву, сотрудникам СеверНИПИгаза Е. М. Гурленову, Н. В. Долгушину, сотруднику предприятия «Вуктылгазгеофизика» К. О. Левитскому за помощь в проведении исследований. Автор выражает глубокую благодарность научному руководителю д.т.н. P.M. Тер-Саркисову, а также к.т.н. В. Г. Подюку за помощь в организации промысловых исследований.

Автор также благодарен специалистам предприятия «Севергазпром», Вуктыльского газопромыслового управления, институтов СеверНИПИгаз и ВНИИГАЗ за обсуждение материалов диссертационной работы и критические замечания.

Объем работы. Диссертационная работа содержит четыре главы, основные выводы, список использованной литературы из 68 названий.

5. ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ.

Постановка целей и задач диссертационной работы, содержание и объем выполненных исследований определены необходимостью решения конкретной научно-технической проблемы, связанной с обеспечением надежной и эффективной системой контроля и управления разработкой газоконденсатных месторождений на поздней стадии истощения по технологии, предложенной ВНИИГАЗом для Вуктыльского газоконденсатного месторождения.

Для решения этой проблемы потребовалось провести большой комплекс аналитических, лабораторных и промысловых исследований по разработке методов и средств контроля за характерными параметрами новой технологии.

В проведении этих работ под руководством проф. P.M. Тер-Саркисова участвовал коллектив сотрудников ВНИИГАЗа и «Севергазпрома».

Автор диссертации принимал самое непосредственное и творческое участие в этих работах.

Результаты его исследований представлены в настоящей диссертационной работе и сводятся к следующему.

1. В результате анализа существующих методов контроля за разработкой нефтяных, газоконденсатно-нефтяных, газоконденсатных и газовых месторождений был сделан вывод о том, что новая система контроля за процессом вытеснения двухфазной пластовой газоконденсатной смеси должна строиться на основе использования природных индикаторов пластовой смеси и на применении усовершенствованной термографии продуктивного разреза пласта.

2. Выбор природных индикаторов и обоснование их эффективности для контроля были сделаны на основе математического и физического моделирования процессов вытеснения для Вуктыльского месторождения и использования в качестве вытесняющего агента тюменского газа. В результате проведенных исследований в качестве газовых индикаторов были выбраны следующие: содержание в продукции алкановых компонентов (Ci, i = 1, 2, 3, 4, 5+) и азота (N2), а также безразмерные параметры типа Ci/Cx (к = 2, 3, 4, 5+, к? и) и.

С)/№. Изменения этих индикаторов довольно значительным, что позволяет оценивать их динамику с достаточной точностью.

3. Для повышения оперативности и точности хроматографичекого анализа состава продукции добывающих скважин и установления динамики индикаторов разработана автоматизированная система промыслового физико-химического контроля.

4. Важное место в разработанной системе контроля занимают методы и технические средства установления интервалов дренирования (добывающие скважины) и поглощения (нагнетательные скважины). Для этих целей предлагается использовать усовершенствованный термографический комплекс, основанный на сопоставлении термЪграммы остановленной скважины с текущей геотермограммой, зарегистрированной в ближайшей наблюдательной скважине.

5. Эти методы термометрии реализуются в едином комплексе с другими методами (дебитометрия, газодинамические и др.), основанными на использовании глубинных приборов.

Для градуировки геофизических глубинных приборов в условиях, близких к реальным забойным условиям скважины по термобарическим параметрам и режимам течения газоконденсатных смесей, создан промысловый испытательный стенд. С его использованием впервые проведена градуировка глубинных расходомеров, что позволило значительно повысить точность измерений.

6. Созданная система комплексного контроля за новой технологией извлечения углеводородов успешно реализована на двух опытных участках Вуктыльского газоконденсатного месторождения. При этом было установлено, что:

— выбранная система физико-химического контроля по природным индикаторам полностью оправдала сделанный теоретический прогноз на основе аналитических и экспериментальных исследований;

— полученная в процессе контроля информация позволила оценить основные технологические параметры процесса вытеснения пластовой двухфазной смеси сухим тюменским газом.

Так, на полигоне УКПГ-8 за пятилетний период реализации новой технологии достигнуты следующие показатели:

— дополнительная добыча жидких углеводородов (фракции С:+) превысила 90 тыс. т.

— коэффициент извлечения ретроградного конденсата в результате воздействия удалось увеличить почти на 2%;

— коэффициент охвата пласта закачанным газом достиг 55%- продуктивность добывающих скважин возросла на 10−15%;

— приемистость нагнетательных скважин увеличилась на 3−5%. ш;