Совершенствование технологий обработки призабойной зоны нефтедобывающих скважин: На примере юрских пластов Нижневартовского свода

Актуальность проблемы. Эффективность разработки нефтяных месторождений во многом определяется состоянием призабойной зоны пласта (ПЗП) добывающих и нагнетательных скважин. Эта область пласта наиболее подвержена различным физико-химическим и термодинамическим изменениям, колебаниям температур и давлений, возникающим при повышенных скоростях фильтрации многофазных систем. При этом ПЗП является той частью пласта, о которой специалисты имеют наибольшую информацию и на которую можно наиболее эффективно воздействовать с целью улучшения ее состояния. В настоящее время на месторождениях Западной Сибири для улучшения работы скважин применяются многочисленные технологии обработок призабойной зоны (ОПЗ) скважин. Однако, многие технологии, в том числе применяемые в промышленном масштабе, не отвечают всем технологическим и экономическим требованиям.

Особенно мало информации накоплено по результатам воздействий на ПЗП скважин, вскрывших юрские продуктивные отложения. В то же время юрские пласты, в частности Нижневартовского свода, пригодны для промышленной эксплуатации на большинстве обустроенных месторождений Нижневартовского, Мегионского, Лангепасского, Покачевского и Когалымского регионов. В структуре месторождений Широтного Приобъя ООО «ЛУКОЙЛ-Западная Сибирь» на долю юрских пластов приходится более 300 млн. тонн нефти или 29,9% остаточных извлекаемых запасов этих месторождений. Следует отметить, что за последние 10 лет доля добычи нефти из юрских отложений выросла более чем в 2 раза. В связи с тем, что основные по запасам пласты групп АВ и БВ находятся на поздних стадиях разработки и доля трудно извлекаемых запасов в структуре как старых, так и достаточно молодых месторождений, увеличилась, весьма актуальной задачей является ускорение темпов ввода в разработку и интенсификации эксплуатации именно юрских пластов.

Цель работы. Создание научно-методической основы оптимизации применения технологий ОПЗ юрских пластов с учетом конкретных геолого-промысловых и горно-геологических условий скважинразработка эффективной в специфических геолого-литологических и термобарических условиях юрских пластов технологии кислотной обработки призабойных зон скважин.

Основные задачи исследований.

1. Анализ эффективности апробированных в условиях юрских пластов Лангепасского, Покачевского и Когалымского регионов технологий ОПЗ нефтедобывающих скважин. Выявление факторов, влияющих на результативность обработок.

2. Определение оптимальных геолого-промысловых и горногеологических условий наиболее эффективного применения используемых технологий ОПЗ.

3. Разработка модифицированных кислотных составов для ОПЗ, наиболее полно отвечающих требованиям специфических термобарических и литолого-физических условий юрских коллекторов. Лабораторные фильтрационные исследования составов на естественном керновом материале.

4. Разработка и промысловые испытания технологии ОПЗ юрских пластов с применением модифицированных кислотных составов.

Методы решения поставленных задач. Поставленные задачи решались на основе обобщенного комплексного многофакторного статистического анализа данных по результатам ОПЗ юрских пластов различными технологиями воздействия.

Оценка влияния геолого-промысловых факторов, а также определение оптимальных и граничных (пороговых) горно-геологических условий наиболее эффективного применения технологий ОПЗ, производились с применением математических методов статистического анализа, в частности, статистики Манна-Уитни, последовательного диагностического анализа Вальда.

Анализ механизма химического воздействия кислотных составов на горную породу и разработка требований к кислотным реагентам применительно к юрским коллекторам проведены на базе литературно-патентных исследований публикаций за последние 20 лет. Анализ проведен с учетом последних данных о минералогическом составе, литолого-физических и фильтрационно-емкостных свойствах верхнеюрских коллекторов, полученных с участием автора настоящей работы в Центре исследования керна и пластовых флюидов ООО «КогалымНИПИнефть».

Исследование свойств модифицированных кислотных составов и оценка эффективности их воздействия на горную породу произведены путем лабораторного моделирования пластовых условий юрских коллекторов. Фильтрационные испытания проводили на естественном керновом материале на установке имитации пластовых условий FFES-665 производства фирмы «CORETEST SYSTEMS, INC.», USA.

Апробация разработанных кислотных составов и технологии их воздействия на юрские коллектора произведена путем прямых экспериментальных работ на реальных объектах — скважинах Лас-Еганского и Покамасовского месторождений.

Научная новизна.

1. Установлены оптимальные значения факторов, влияющие на эффективность технологий ОПЗ юрских коллекторовоптимальные и граничные геолого-физические условия их эффективного применения.

2. Разработана методика прогноза эффективности работ и выбора скважин для применения технологии ОПЗ юрских коллекторов.

3. Разработаны модифицированные высокотемпературные кислотные составы (ВКС) и технология ОПЗ юрских пластов с их применением (новизна предложенного способа ОПЗ защищена двумя патентами Российской Федерации).

Защищаемые положения.

1. Разработанная методика прогноза эффективности работ и выбора скважин для применения технологии ОПЗ юрских пластов.

2.Новые кислотные составы, включающие минеральные кислоты пониженной концентрации, органическую кислоту и полярные «взаимные» растворители, наиболее полно отвечающие специфическим условиям юрских коллекторов.

3. Новая технология ОПЗ юрских пластов с использованием высокотемпературных кислотных составов и применением для предварительной и последующей обработки буферных жидкостей из числа полярных взаимных растворителей.

Практическая ценность и реализация в промышленности.

Создана и внедрена в практику работ предприятий ООО «ЛУКОЙЛ-Западная Сибирь» компьютерная программа прогноза эффективности и выбора скважин для физических и физико-химических технологий ОПЗ юрских коллекторов — «OPZ PROGNOZ». Программа позволяет выбрать наиболее эффективный метод воздействия для конкретных геолого-физических условий скважин, то есть оптимизировать применение технологий ОПЗ.

Разработаны высокотемпературные кислотные составы и технология их применения, максимально удовлетворяющие сложным условиям юрских коллекторов. Проведены испытания разработанной технологии ОПЗ, показавшие высокую ее эффективность.

Разработана и принята к применению в ООО «ЛУКОЙЛ-Западная Сибирь» «Инструкция ОПЗ юрских коллекторов высокотемпературными кислотными составами». Планами внедрения новой техники на 2002;2003 гг. предусмотрено внедрение разработанной технологии ОПЗ на 55 скважинах предприятий ООО «ЛУКОЙЛ-Западная Сибирь».

Автор выносит глубокую благодарность за оказанную практическую помощь при выполнении настоящей работы научному руководителю — д.х.н., профессору Р. Н. Фахретдинову, а также научному консультанту, д.т.н., профессору В. Г. Уметбаеву.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

Выполненная работа позволяет сделать следующие основные заключения, выводы и рекомендации.

1. Установлено, что стандартная технология ГКО с применением обычных водных растворов соляной и плавиковой кислот высоких концентраций (НС1 — 12% и более, HF -3% и более), а также выдержкой скважины на реакцию после закачки кислоты неприемлема в экстремальных термобарических и геолого-литологических условиях юрских коллекторов.

2. Разработана методика прогноза эффективности работ и выбора скважин для применения технологии ОПЗ юрских пластов, основанная на установлении оптимальных геолого-промысловых условий их проведения и обеспечивающая повышение технико-экономической эффективности физических методов ОПЗ до 86%, а кислотных до 92%.

3. Проведены лабораторные фильтрационные исследования, в результате которых разработаны модифицированные кислотные составы, наиболее полно удовлетворяющие условиям юрских пластов. Такие составы, содержащие 6−9% соляной, до 1% плавиковой и 1,5−3% уксусной кислоты, а также 10−25%взаимного растворителя, увеличивают проницаемость пород юрских пластов в 1,2−1,8 раз.

Этими же экспериментами установлена целесообразность применения взаимных растворителей в качестве буферных жидкостей и необходимость непрерывности обработки, исключающей выдержку породы на реакцию после закачки кислотного состава.

4. Проведены промысловые испытания разработанной технологии ОПЗ юрских пластов, в результате которых установлено:

— предложенные кислотные составы активно воздействуют в жестких термобарических условиях на юрские коллектора, повышая коэффициенты продуктивности скважин в 2,2−4,2 раза;

— использование взаимных растворителей в качестве компонентов высокотемпературных кислотных составов и буферных жидкостей повышает проникающую способность композиций в низкопроницаемый коллектор, снижая в реальных условиях давления закачки в пласт на 1,0−4,0 МПа. Из числа взаимных растворителей предпочтительно использование изопропилового спирта, бутилцеллозольва или их смесей. Достаточное для проявления указанного выше эффекта количество ВЗР в кислотных растворах составляет 15−25%;

— использование органической, в частности, уксусной кислоты в высокотемпературных кислотных составах и буферных жидкостях предотвращает негативные процессы вторичного осадкои гелеобразования. Достаточное для проявления отмеченного эффекта содержание уксусной кислоты в ВКС составляет 1,5−3,0%, в буферных растворах ВЗР — до 7%;

— оптимальный удельный расход модифицированных кислотных о композиций составляет 0,9−2,1 м на 1 погонный метр интервала перфорации, 3 буферных жидкостей ВЗР — от 0,8 до 1,5 м /м. При этом радиус комплексного воздействия на ПЗП кислотного состава и буферной жидкости ВЗР в этом случает должен составлять не мене 2,0−2,5 м;

— при ОПЗ пластов с проницаемостями ниже 0,011−0,008 мкм целесообразно использовать гидроимпульсную закачку реагентов в пласт. Импульсные гидроудары с амплитудой 3,0−4,0 МПа облегчают проникновение буферных и кислотных составов в ПЗП, снижая на 2,0−3,0 МПа максимальное давление закачки;

— необходимо непрерывное ведение кислотного воздействия, включающего закачку в ПЗП кислотных и буферных составов и вызов притока без выдержки скважины на реакцию.

5. На основании отмеченных выше результатов с участием автора настоящей работы разработана, передана и принята к использованию на предприятиях ООО «ЛУКОЙЛ-Западная Сибирь» «Инструкция ОПЗ юрских коллекторов высокотемпературными кислотными составами».