Повышение эффективности форсированного отбора жидкости из песчаных коллекторов на примере нефтяных месторождений Самарской области

Актуальность темы

: работа посвящена исследованию технологической эффективности форсированного отбора жидкости (ФОЖ), применяемого нефтедобывающими компаниями России. В период падающей добычи нефти в стране методы, способствующие уменьшению темпа падения, приобретают исключительно важное значение. Одним из наиболее эффективных методов этой категории является ФОЖ, поэтому тема исследований метода воздействия является, безусловно, актуальной. В Самарской области технология ФОЖ внедрена в промысловую практику в 40-х годах прошлого века, и за истекший период накопился значительный объем материалов, анализ который позволил провести исследования важных вопросов теории и практики этого метода воздействия на процесс нефтеизвлечения. Рассмотрены вопросы влияния темпа отбора жидкости на характер динамики обводнения продукции и полноту выработки запасов нефти, методических подходов к оценке технологической эффективности форсирования.

Большое внимание уделено результатам широкомасштабной интенсификации отборов жидкости, проведенных ОАО «Самаранефтегаз» в период 2000;2005 гг. (программа «ФОЖ-2000»). В работе проведена оценка технологического эффекта программы «ФОЖ-2000» по методике ОАО «Гипровостокнефть» в двух вариантах: используя интегральные характеристики динамики изменения основных технологических показателей (вариант I) и интегральные характеристики вытеснения (ХВ) (вариант И) по всей совокупности объектов форсирования. В варианте I были использованы кривые падения добычи нефти и жидкости во времени, в варианте II — ХВ С. Н. Назарова.

По результатам реализации программы «ФОЖ-2000» дополнительная добыча нефти оценивается в объеме 25 млн. т, что является суммой технологического эффекта ФОЖ по:

1) скважинам с естественной высокой продуктивностью;

2) скважинам с искусственно увеличенной продуктивностью методом гидроразрыва пласта (ГРП) и других геолого-технических мероприятий (ГТМ);

3) скважинам, переведенным на вышележащие высокопродуктивные пласты, и скважинам на новых месторождениях, введенных в режиме ФОЖ.

В работе показано, что по группе месторождений высоковязкой нефти пласта Б2, расположенных на севере Самарской области, ФОЖ может инициировать механические процессы движения наиболее рыхлых разностей коллектора в зоне дренирования, в результате чего продуктивность скважин существенно возрастает за счет увеличения проводимости призабойной зоны скважин. Проанализирован небольшой опыт разработки залежей по широко используемой в Канаде технологии так называемой «холодной разработки» тяжелых нефтей без создания ограничений выноса песка.

Цель работы: анализ и обобщение опыта применения ФОЖ в непрерывных песчаных коллекторах и выработка критериев для повышения технологической эффективности метода.

Основные задачи исследований:

1. Расширение и углубление научного обоснования основных принципов и правил, составляющих технологическую концепцию ФОЖ ОАО «Гипровостокнефть» .

2. Сравнительный анализ истории и итогов разработки базовых нефтяных залежей при разных темпах отбора жидкости.

3. Анализ и обобщение опыта внедрения широкомасштабной программы «ФОЖ-2000» в период 2000;2005 гг. на месторождениях ОАО «Самаранефтегаз» .

4. Выработка рекомендаций по повышению эффективности внедрения ФОЖ и поиск наиболее перспективных путей его развития на нефтяных месторождениях Самарской области.

Фактический материал:

Основу исследований по теме диссертации составляют материалы, полученные и обобщенные автором за период работы в ОАО «Гипровостокнефть» в качестве исполнителя по научно-исследовательским темам и договорным работам по подсчету запасов нефти, анализу и проектированию разработки нефтяных месторождений. Одновременно проводились научные работы по анализу и обобщению геолого-промыслового опыта применения ФОЖ на месторождениях Самарской области с высокопроницаемыми песчаными коллекторами.

В ОАО «Гипровостокнефть» более 60 лет постепенно создавалась собственная концепция ФОЖ, отличительной особенностью которой является идея отсутствия физической зависимости конечного КИН от темпа отбора жидкости. Вывод об отсутствии физической связи между конечным КИН и темпом отбора жидкости впервые был высказан в начале 60-х годов, но этот вывод до последнего времени некоторыми специалистами рассматривается недостаточно убедительным и поэтому выглядит спорным.

Научная новизна проведенной работы состоит в расширении и углублении научного обоснования основных положений технологической концепции ФОЖ ОАО «Гипровостокнефть» .

1. Важным элементом новизны в работе является бесспорное подтверждение вывода по проблеме «КИН — темп отбора жидкости», сделанного в 1962 г. и являвшегося до последнего времени дискуссионным. Новое заключение о независимости конечного КИН от темпа отбора жидкости сделано на основе сравнительного анализа залежей-аналогов пласта Б2 на Белозерско-Чубовском месторождении, имеющие идентичные геолого-физические характеристики, но отличающиеся по темпу отбора жидкости более чем в три раза. Подобные промысловые данные являются уникальными и, судя по публикациям в печати, не имеют аналогов в мировой практике.

2. Впервые по промысловым данным показано, что концепция независимости КИН от темпа отбора жидкости справедлива на всех стадиях разработки нефтяных залежей песчаных коллекторов с высокими фильтрационно-емкостными свойствами (ФЕС). Технология ФОЖ по концепции ОАО «Гипровостокнефть» рассматривается как метод ускорения (интенсификации) добычи нефти, сокращения срока разработки.

3. Доказана высокая технологическая эффективность метода раннего ФОЖ при освоении ресурсов высоковязкой нефти на севере Самарской области. Проанализированы итоги проведения ФОЖ на месторождениях с пескопроявлением и составлена детальная программа промыслово-исследовательских работ по изучению холодного метода добычи высоковязких нефтей из слабосцементированных песчаных коллекторов.

4. Показано, что метод ФОЖ может оказывать косвенное влияние на КИН через два фактора — экономику (сдвиг предела рентабельной обводненности) и срок службы добывающих скважин (незавершенность выработки извлекаемых запасов из-за технического износа эксплуатационных колонн).

5. Предложена и практически опробована методика интегральной оценки технологической эффективности крупномасштабных программ внедрения ГТМ.

6. Границей между разработкой без ФОЖ и с ФОЖ предлагается в первом приближении принять годовой отбор жидкости на уровне 10% порового объема.

7. Показано, что в непрерывных песчаных коллекторах при наличии связи залежей нефти с активной водонапорной системой водонефтяные зоны (ВНЗ) шириной до 1500 м можно оставлять не разбуренными добывающими скважинами, что подтверждено опытом разработки нефтяных залежей пласта Б2 Зольненского, Красноярского и Белозерско-Чубовского месторождений.

Практическая ценность. Технологическая концепция ФОЖ ОАО «Гипровостокнефть», в которой основным звеном является принцип независимости характера обводнения и конечного КИН в непрерывных песчаных коллекторах от темпа отбора жидкости, принято за основу современного проектирования разработки нефтяных месторождений в ОАО «Гипровостокнефть» .

Опробованная методика интегральной оценки технологической эффективности ФОЖ используется как контрольный способ оценки крупномасштабных программ внедрения ГТМ.

Практический интерес представляет использование усредненных или нормированных по ХВ значений обводненности, чтобы избежать случайных показаний текущей обводненности из-за флуктуации промысловых замеров.

Исследования автора являются частью 16 отчетов и проектов, выполненных в рамках работ ОАО «Гипровостокнефть» .

Автор выражает благодарность В. И. Колганову за плодотворные идеи и ценные советы, глубокую признательность Г. А. Ковалевой и В. А. Ольховской за помощь, оказанную при выполнении работы, искреннюю признательность руководству и сотрудникам ОАО «Гипровостокнефть», ОАО «Самаранефтегаз», ОАО «СамараНИПИнефть», СамГТУ за помощь, оказанную в процессе работы над диссертацией.

ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ.

На основе проведенных исследований сделаны следующие выводы:

1. Проведенными в 2005;2007 гг. промысловыми исследованиями подтверждена технологическая концепция ФОЖ ОАО «Гипровостокнефть», сформулированная в 60-х годах прошлого столетия, о независимости обводненности и конечного КИН в песчаниках с высокими ФЕС от темпа отбора жидкости как физического фактора. Правило независимости конечного КИН от темпа отбора жидкости справедливо на всех стадиях разработки нефтяных залежей, содержащие песчаные коллектора с высокими ФЕС. Новое наполнение вывода получено более доказательными промысловыми данными и поэтому его содержание представляется однозначным и достоверным для всех стадий разработки нефтяных залежей песчаных коллекторов с высоким ФЕС.

2. Предложен новый подход к проблеме выработки запасов нефти ВНЗ нефтяных залежей. В непрерывных коллекторах при наличии связи залежей нефти с активной водонапорной системой ВНЗ шириной до 1500 м можно оставлять не разбуренными добывающими скважинами, что подтверждено опытом разработки нефтяных залежей пласта Б2 Зольненского, Красноярского и Белозерско-Чубовского месторождений. При проектировании систем разработки было принято решение не разбуривать ВНЗ и оно, как показала практика, оказалось правильным.

3. В освоении запасов высоковязкой нефти на севере Самарской области метод раннего ФОЖ представляется технологическим прорывом. Опыт 4-х летнего применения метода показал исключительно высокую его эффективность, но вместе с тем выяснилось, что ФОЖ инициирует механическое разрушение наиболее рыхлых разностей коллектора в зоне дренирования и вынос песка из пласта. Эксплуатация скважин с пескопроявлением по разрабатываемым месторождениям, проводилась по ТХД, предусматривающая отказ от применения каких-либо технических средств и методов по предотвращению поступления песка в скважину и далее на поверхность. Пескопроявление на самарских месторождениях стабильно и не столь велико, чтобы опасаться слома эксплуатационных колонн и других технических осложнений. В работе дано научное обоснование продолжения внедрения ТХД, составлена программа промыслово-исследовательских работ.

4. Опыт по реализации в 2000;2005 гг. программы «ФОЖ — 2000» показал, что ФОЖ является эффективным технологическим инструментом интенсификации текущей добычи нефти, позволившей при минимуме бурения новых скважин и новых инвестиций получить ОАО «Самаранефтегаз» добычу нефти порядка 25 млн. т. Величина чистого дохода от реализации дополнительной добычи нефти составила 14,8 млрд. рублей.

5. По залежам высоковязкой нефти, находящимся на поздней стадии, ФОЖ практически не проводится из-за экономической нерентабельности, хотя подвижные остаточные запасы, поддающиеся рентабельному извлечению в рамках традиционных технологий, составляют по многим из них не менее 15−20% от НГЗ.

6. ФОЖ является методом ускорения (интенсификации) добычи нефти, сокращения сроков их разработки и может оказывать косвенное влияние на конечный КИН через два фактора — экономику и срок службы добывающих скважин. Влияние темпа отбора жидкости на КИН через эти факторы в некоторых случаях может быть весьма значительным. Чем выше дебит по жидкости, тем выше предельная рентабельная обводненность и достигаемый конечный КИН. При высокой вязкости нефти сдвиг в область более высоких значений предельной обводненности всего на 1% дает, согласно имеющимся фактическим данным разработки с ФОЖ двух объектов, прирост КИН на 3,63,8%. Влияние второго фактора может быть еще более существенным, и оно проявляется в том, что низкий темп отбора жидкости не обеспечивает своевременной выработки потенциала НИЗ в течение срока физической службы добывающих скважин. По всем анализируемым объектам срок службы добывающих скважин практически исчерпан. Из-за низкого темпа разработки недобор нефти (потери в КИН) по пласту Б2 на Заборовском месторождении на дату анализа составляет 11,7%, а на западном участке Сызранского месторождения — 23,7%.

7. На основе проведенных исследований рекомендуется по Заборовскому месторождению составить комплексный проект по реанимации систем разработки и обустройства, а по залежи пласта Б2 Заборовского месторождения провести опытно-промышленное испытание варианта суперфорсирования с уровнем отбора жидкости более 20−30% от объема пор, в предположении, что при таком темпе и льготном налогооблажением, добыча нефти вплоть до обводненности 98,5−99,0%, может быть рентабельной.

ОСНОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ.

БЧМ — Белозерско-Чубовское месторождениеВНЗ — водонефтяная зонаВНК — водонефтяной контактВНФ — водонефтяной фактор;

ГДИС — гидродинамические исследования скважинГИС — геофизические исследования скважинГК — гамма каротаж;

ГКЗ РФГосударственная комиссия по запасам Российской Федерации;

ГРП — гидроразрыв пласта;

ГС — горизонтальный ствол;

ГТМ — геолого-технические мероприятия;

ИДН — интенсификация добычи нефти;

ИННК — импульсный нейтрон-нейтронный каротаж;

КВЧ — количество взвешенных частиц;

КИН — коэффициент извлечения нефти;

КНО — коэффициент нефтеотдачи;

КС — кажущееся сопротивление;

НГЗ — начальные геологические запасы;

НТК — нейтронно-гамма каротаж;

НИЗ — начальные извлекаемые запасы;

ПЗ — призабойная зона;

ПС — поляризация собственная;

ПСС — плотность сетки скважин;

РД — регламентный документ;

СКО — соляно-кислотная обработка;

ТПК — трещинно-поровый коллектор;

ТХД — технология холодной добычи;

ФЕС — фильтрационно-емкостные свойства;

ФОЖ — форсированный отбор жидкости;

ХВ — характеристика вытеснения;

ЦКР — Центральная комиссия по разработке;

ЧНЗ — чистонефтяная зона;

ШВН — штанговый винтовой насос;

ШГН — штанговый глубинный насос;

ЭЦН — электроцентробежный насос.