Скачать 285.61 Kb.
|
УДК 622.276.76 На правах рукописи Абдульмянов Сергей Хамзянович ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРИТОКА НЕФТИ К ГОРИЗОНТАЛЬНОЙ СКВАЖИНЕ КОМБИНИРОВАННОЙ ТЕХНОЛОГИЕЙ МНОГОСТУПЕНЧАТОГО ГИДРОРАЗРЫВА ПЛАСТА Специальность 25.00.17 – Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Уфа 2010 Работа выполнена в Государственном унитарном предприятии «Институт проблем транспорта энергоресурсов» (ГУП «ИПТЭР»)
Защита диссертации состоится 2 ноября 2010 г. в 1330 часов на заседании диссертационного совета Д 222.002.01 при ГУП «Институт проблем транспорта энергоресурсов» по адресу: 450055, г. Уфа, пр. Октября, д. 144/3. С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГУП «ИПТЭР». Автореферат разослан 1 октября 2010 г. Ученый секретарь диссертационного совета доктор технических наук Л.П. Худякова ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность работы Огромные запасы нефти, сосредоточенные в пластах АВ11-2, в коллекторах алымской свиты Самотлорского месторождения, вырабатываются крайне медленными темпами и объемами, что обусловлено сложнейшим строением коллекторов, представленных в основном глинистыми и тонкозернистыми породами с очень высокой неоднородностью по толщине и латерали. Это тонкослоистые породы с волнисто-линзовидными пестроцветными переслаивающимися песчаниками, глинами и алевролитами, с крайне неравномерным распределением глинистого цемента, которые вырабатываются с помощью существующих технологий с очень низкими коэффициентом нефтеотдачи. Поэтому в данной работе рассматриваются обоснование и повышение эффективности выработки запасов нефти из пласта АВ11-2 путем проведения обширных теоретических исследований, создания и внедрения комплексных технологий воздействия на пласт, включающих бурение боковых стволов из ранее пробуренных вертикальных скважин и проводку горизонтальных стволов (ГС) с одновременной разглинизацией и многоступенчатым гидроразрывом пласта. Цель работы – повышение эффективности нефтевытеснения из пласта АВ11-2 Самотлорского месторождения за счет применения комбинированной технологии, включающей проводку горизонтальных скважин и интенсификацию притока с одновременным многоступенчатым гидроразрывом пласта (ГРП). Основные задачи:
Методы решения поставленных задач Решение поставленных задач базируется на анализе состояния разработки выбранного объекта, результатах и анализе промысловых исследований с использованием современных методов обработки исходной статистической информации об объекте, на результатах математического моделирования неизотермической фильтрации жидкости с учетом разработанных технологий гидроразрыва трещин и обобщения результатов промышленных испытаний. Научная новизна результатов работы
На защиту выносятся:
Практическая ценность и реализация результатов работы
Апробация результатов работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались на семинарах НПО «Нефтегазтехнология» (г. Уфа, 2007-2010 гг.), на научно-технических советах ОАО «ТНК-Нижневартовск» (г. Нижневартовск, 2007-2010 гг.) и нефтяной компании «ТНК-ВР» (г. Москва, 2007-2010 гг.). Публикации и личный вклад автора Основные результаты диссертационной работы опубликованы в 7 научных трудах, в т.ч. 6 в ведущих рецензируемых научных журналах, рекомендованных ВАК Министерства образования и науки РФ. В рассматриваемых исследованиях автору принадлежат постановка задач, их решение, анализ и обобщение полученных результатов и организация внедрения рекомендаций в промысловых условиях. Структура и объем работы Диссертационная работа состоит из четырех глав, основных выводов и рекомендаций, списка литературы, включающего 111 наименований. Работа изложена на 133 страницах машинописного текста, содержит 57 рисунков, 12 таблиц. Автор выражает глубокую благодарность сотрудникам НПО «Нефтегазтехнология»: профессору Н.И. Хисамутдинову, профессору И.В. Владимирову, к.т.н. Р.Г. Сарваретдинову – за помощь и полезные советы, высказанные в процессе формирования и выполнения диссертационной работы. Краткое содержание работы Во введении обоснована актуальность работы, сформулированы ее цель и основные задачи, обозначены основные положения, выносимые на защиту, показаны научная новизна и практическая ценность результатов работы. В первой главе рассматривается состояние исследованности проблемы. Отмечено, что востребованность научных исследований и совершенствование технологий проводки горизонтальных скважин связаны с увеличением доли запасов нефти категории трудноизвлекаемых, с одной стороны, и истощением извлекаемых, с другой. Указанные две причины стали основными, что послужило толчком для бурного развития горизонтального бурения и проводки боковых стволов. Этой проблеме на сегодня посвящены крупные научные работы известных ученых как в России, так и за рубежом, среди которых необходимо выделить Борисова Ю.П., Бузинова С.Н., Владимирова И.В., Григоряна А.М., Дияшева Р.Н., Евченко В.С., Егурцова Н.А., Зайцева С.И., Закирова С.Н., Ибатуллина Р.Р., Ибрагимова А.И., Иктисанова В.А., Ипатова А.И., Кнеллера Л.Е., Кременецкого М.И., Крылова В.А., Крючкова Б.Н., Куштанову Г.Г., Лысенко В.Д., Максимова В.П., Мищенко И.Т., Михайлова Н.Н., Мукминова И.Р., Муслимова Р.Х., Пилатовского В.П., Полубаринову-Кочину П.Я., Розенберга И.Б., Сучкова Б.М., Фазлыева Р.Т., Шамсиева М.Н., Шеремет В.В., Юсупова И.Г., Babu D.K., Odeh A.S., Butler R.M., Economides M.J., Ehlig-Economides C.A., Giger F.M., Goode P.A., Thambynaygam R.K., Joshi S.D., Kuchuk F.J., Lichtenberger G.J., Raghavan R., Joshi S.D., Suprunowicz R. и многих других. Подробно проведены обзор и обобщение теоретических, экспериментальных сведений и результатов опытно-промышленных работ по разработке группы пластов АВ Самотлорского месторождения. По результатам работ Бриллианта Л.С., Клочкова Л.Л., Шарифуллина Ф.А., Баракина В.А., Александрова В.М., Джафарова И.С., Сынгаевского П.Е., Хафизова С.Ф., Леонова В.А., Корабельникова А.И., Шаламова М.А., Саунина В.И., Пуртовой И.П., Ягафарова А.К. и многих других, пласт АВ11-2 «рябчик» содержит значительные запасы нефти (939,4 млн т по категории С1), извлечение которых сопряжено с большими трудностями вследствие низких фильтрационно-емкостных свойств пород. В связи с этим изучаемый объект слабо вовлечен в промышленную разработку. Поэтому в работе указывается, что наряду с бурением вертикальных и горизонтальных скважин и разукрупнением объектов разработки необходимо шире применять ГРП. ГРП является одним из самых эффективных мероприятий по повышению интенсификации добычи нефти из пласта АВ11-2 «рябчик», и может рекомендоваться в качестве основного, особенно для скважин, расположенных в зонах распространения собственно «рябчика», который обладает низкими коллекторскими характеристиками. Такое утверждение, хотя и не противоречит общим тенденциям взглядов на этот объект, но автор это мнение не разделяет. В результате подробного анализа и обзора опубликованных работ сделаны следующие выводы и определены задачи исследования.
Поэтому данная работа направлена на решение этих проблем. Во второй главе проведено обобщение опыта применения многократного гидроразрыва и усовершенствована теория применения комбинированных технологий с гидроразрывом. Новые решения по обработке нефтенасыщенных стволов как вертикальных, так и горизонтальных скважин, состоящих из множества продуктивных интервалов для создания большой проводимости и увеличения притока нефти к забою скважин, путем избирательной обработки продуктивных интервалов или интервалов, из которых ранее добыча осуществлялась в стволах скважин с множеством продуктивных интервалов, достаточно широко известны, как за рубежом, так и в России. Такие технологии оказались востребованными в связи с тем, что добыча нефти осуществляется из неоднородных по проницаемости многопластовых интервалов. Наибольший опыт в этой области имеет фирма «Хэллибертон Энерджи Сервисиз». Только в РФ 20 технологий фирмы «Хэллибертон Энерджи Сервисиз» запатентованы (патент № 2395667) и рекомендованы для внедрения в различных комбинациях, сочетающих изоляцию пластов и гидроразрыв, а также подробно описаны технические средства для их исполнения. Не менее ценны решения Сохошко С.Х., Грачева С.И., Билинчука А.В., Шульева Ю.В., Косяк А.Ю., Бекетова С.Б. по осуществлению многоступенчатого гидроразрыва в стволе горизонтальных скважин. Однако в перечисленных работах недостатком является необходимость применения разных технических средств, в т.ч. изолирующих пакеров, что обуславливает длительность процесса многократного гидравлического разрыва, связанного с множеством спускоподъемных операций для подготовки ствола к разрыву, и, как следствие, высокой стоимостью подобных скважин-операций. На основании анализа опубликованных работ сделаны следующие выводы;
Далее идет описание результатов исследования условий эффективного применения технологий ГРП на горизонтальных стволах скважин для многопластовых систем коллекторов, продолжительности применения той или иной технологии, ее эффективности при выработке запасов нефти из низкопроницаемого коллектора с проводкой многоствольных горизонтальных скважин. Суть технологии, успешно прошедшей апробацию на Самотлорском месторождении, состоит в том, что многопластовая система коллектора вскрывается горизонтальной скважиной, ствол которой содержит ряд горизонтальных или полого направленных участков. Каждый из таких участков ствола скважины располагается в низкопроницаемом, гидродинамически изолированном от других слое. В горизонтальных участках последовательно производят гидравлический разрыв пласта. В результате получается система вертикальных трещин, соединенных единым стволом скважины. В качестве инструмента исследований использовался пакет гидродинамического моделирования «Tempest-More» (разработчик «Roxar/Smedvig»), а объект исследования – пласт АВ11-2 с его подробными геолого-физической и гидродинамической характеристиками. Горизонтальная скважина HWPRD имеет два участка (рисунок 1). Рассмотрены четыре варианта разработки: 1 – залежь разрабатывается горизонтальной скважиной без ГРП (база); 2 – в одном из горизонтальных участков делается ГРП с образованием вертикальной трещины системы с абсолютной проницаемостью 1 мкм2; 3 – в двух горизонтальных участках делаются ГРП с образованием вертикальных трещин с абсолютной проницаемостью 1 мкм2; 4 – в двух горизонтальных участках делаются ГРП с образованием горизонтальных трещин с абсолютной проницаемостью 1 мкм2. нефтенасыщенность, д.ед. Рисунок 1 – Куб текущей нефтенасыщенности модели залежи Динамика показателей разработки по вариантам представлена на рисунке 2. Хорошо видно, что разработка залежи сопровождается быстрым падением пластового давления ввиду низких фильтрационных свойств коллектора (рисунок 2, а). Период стабильных значений дебита нефти также непродолжителен: для варианта 1 он составляет менее одного года, для варианта 2 – 2 месяца, для варианта 3 – 5 месяцев, для варианта 4 – 9 месяцев. Снижение давления в области участков горизонтальных стволов приводит к разгазированию и быстрому росту газонефтяного фактора (рисунок 2, в). Выделение фазы свободного газа в призабойной зоне скважины также способствует снижению интенсивности притока нефти. Наиболее сильное разгазирование и наибольший рост газонефтяного фактора наблюдаются для 3-его и 4-ого вариантов, предусматривающих создание трещин в обоих пластах. Эти варианты обеспечивают наибольший приток жидкости в начальный период разработки скважины, а значит, и наибольшее снижение давления. Если рассматривать динамику дебита нефти по а) б) г) в) а – пластовое давление; б – дебиты нефти; в – газонефтяной фактор; г – накопленная добыча нефти Рисунок 2 – Динамика основных показателей разработки модельной залежи по вариантам указанным вариантам, то основная разница между ними наблюдается только в начальный период; для варианта с горизонтальной трещиной начальный дебит сохраняется в течение большего периода времени. В дальнейшем динамики дебитов нефти 3-его и 4-ого вариантов практически совпадают, а эффективны только в начальный период. Сравнение накопленных показателей добычи нефти по вариантам показывает, что максимальными отборами характеризуется 4-ый вариант. Сравнивая прирост накопленной добычи нефти по различным вариантам, отмечается, что переход к двум ГРП позволит максимально улучшить показатели эксплуатации скважины. При этом прирост добычи нефти за счет, например, двойного ГРП может составить от 40 % до 50 % от накопленной добычи базового варианта (рисунок 3, а). Вместе с тем, максимальный эффект от данной технологии наблюдается только в начальный период работы скважины (рисунок 3, б). При увеличении времени дренирования отбор извлекаемых, ранее недренируемых запасов будет истощаться по мере интенсификации притока с ростом обводненности продукции. Рисунок 3 – Прирост накопленной добычи нефти относительно базового варианта по вариантам разработки (а) и относительное изменение дебита нефти за счет ГРП в сравнении с базовым вариантом (б) Поэтому для этой технологии рекомендуется производить отбор продукции в щадящем режиме. В результате численных исследований получено, что для пласта АВ11-2 применение в горизонтальном стволе одного ГРП (рисунок 3, а) даст прирост добычи на 12…18 %, двух ГРП – 38…40 %, двух ГРП с горизонтальными трещинами – 42…48 %. Изучена эффективность применения комбинированных технологий при отборе нефти из пласта АВ11-2 на фильтрационной модели, включающих три варианта разработки в области скважины № 5690 (пласт АВ11-2):
Сравнение дебитов по нефти и обводненности добываемой продукции при различных вариантах разработки представлено на рисунках 4, 5. Рисунок 4 – Динамики дебита нефти и накопленной добычи нефти скважины № 5690 при различных вариантах эксплуатации Рисунок 5 – Динамики обводненности скважины № 5690 при различных вариантах эксплуатации На основании результатов гидродинамического моделирования можно сделать вывод о положительном эффекте зарезки двух БГС и организации ГРП в скважине № 5690 (рисунок 5), так как обводненность продукции с применением ГРП ниже с увеличением притока нефти. Анализируя результаты численных исследований, установлено, что наибольший средний дебит скважин (рисунок 4) отмечается на первой стадии внедрения, когда одновременно с зарезкой двух боковых стволов производится гидроразрыв пласта. На второй стадии отмечается постепенное снижение дебита скважин по всем вариантам, причем интенсивность снижения дебита по 1-ому варианту выше, чем по 2-ому и 3-ему. В третьей стадии разработки динамика изменения обводненности (рисунок 5) по варианту 1 (2 БГС с ГРП) значительно выше, чем по другим вариантам, а на второй стадии отмечено постепенное выравнивание темпов обводнения по всем трем вариантам. В конце второй стадии при переходе на третью стадию для первого варианта повышается темп отбора воды за счет перераспределения фильтрационных потоков. Это происходит по причине того, что в первом варианте за счет интенсивного отбора нефти из более высокопроницаемых участков с одним БГС объем промытой зоны для воды растет, хотя объем зоны дренирования (или охват) увеличивается незначительно в сравнении с другими вариантами. Далее приведена методика создания оптимальных размеров трещин. Рассматривается модель двухпластовой залежи нефти, вскрываемой горизонтальной скважиной с двумя горизонтальными участками, в которой проводят ГРП в каждом из горизонтальных участков ствола. Причем гидроразрыву подвергается только часть ствола скважины. При этом, очевидно, что объем закачиваемого проппанта является главным параметром как технологической эффективности проводимого геолого-технического мероприятия, так и экономического показателя, характеризующего рентабельность данного мероприятия. Объем закачиваемого проппанта совпадает с объемом возникающей при ГРП трещины и определяется выражением: , (1) где hпласта – эффективная толщина пласта в области горизонтального участка ствола скважины с ГРП; dтрещины – раскрытость трещины; L – длина трещины по стволу скважины. Для исследования этой зависимости использовалась модель, приведенная в главе 2. Зависимость накопленной добычи нефти за определенный период (в долях от базового варианта) от длины трещины в долях от общей длины горизонтального участка ствола скважины носит нелинейный характер. Так как объем дополнительно добытой нефти есть функция от длины трещины L, поэтому можно установить зависимость объемов дополнительно добытой нефти от объемов материалов (определяющим из которых является проппант) и сопутствующих работ при создании трещины. При определении оптимальных параметров технологии (с точки зрения экономических показателей) необходимо учесть как увеличение объемов реализации продукции, изменение затрат на добычу попутной воды, так и изменение расходов на реализацию технологии (стоимость закачиваемого проппанта). Так как прирост притока жидкости будет определяться искусственно созданным объемом трещины за счет внедрения проппанта, фактический расход будет несколько выше объема трещин, поскольку слагается из объемов проппанта, закачанного в трещину, выпавшего в зумпф и потерянного при создании циркуляции в системе. Таким образом, экономический показатель – накопленный чистый дисконтированный доход (НЧДД) предприятия за рассматриваемый период времени – является функцией от закачиваемых объемов проппанта. Максимум этой величины соответствует оптимальным параметрам реализуемой технологии ГРП. Рассмотрен порядок расчетов оптимальных параметров применения технологии на примере скважины № 19895. Скважина имеет горизонтальный участок ствола общей протяженностью 500 м. Толщина пласта – 20 м. Толщина трещины 0,01 м. В качестве условно постоянной величины в стоимости ГРП возьмем величину, равную 300 000 $∙Vтр/Vст, в качестве переменной – 620 $/м3 (стоимости проппанта и геля). В качестве экономической модели приняты условия коммерческой деятельности предприятия «ТНК-Нижневартовск». Цена нефти на внутреннем рынке принята равной 270 $/т. В результате моделирования ГРП с различной длиной трещины были получены динамики объемов добычи нефти и жидкости и просчитаны экономические показатели. Накопленный чистый дисконтированный доход предприятия определялся за год. В результате расчетов экономических показателей для разных вариантов длины трещины, с учетом накопленной добычи нефти и жидкости, была получена зависимость НЧДД от длины трещины. Результаты расчетов приведены на рисунке 6. Так как технологический эффект и затраты на применение технологии изменяются по разным законам, то в зависимости НЧДД от L имеется максимум, положение которого для данного случая соответствует L = 200 м, а оптимальная зона колеблется от 160 до 220 м. а) б) Рисунок 6 – Зависимость накопленной добычи нефти (а) и НЧДД (б) за расчетный период от длины трещины |
Доклад о ходе реализации подпрограмм «Энергосбережение и повышение... «Энергосбережение и повышение энергетической эффективности в сфере производства, передачи, потребления энергетических ресурсов и... | Метод гидроразрыва для изменения проницаемости и фильтрационных свойств горных пород Научно-популярное описание управления средой методом гидроразрыва. Материалы подготовлены при финансовой поддержке Минобрнауки РФ... | ||
План мероприятий («дорожной карты») «Изменения в отраслях социальной... Целью «дорожной карты» «Изменения в отраслях социальной сферы,направленные на повышение эффективности здравоохранения в городе Севастополе»... | Оценка экономической эффективности горизонтальной интеграции предприятий... Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования | ||
О реализации оцп «Энергосбережение и повышение энергетической эффективности... Ышении энергетической эффективности на территории Костромской области», постановлением администрации области от 30. 12. 2010 г. №464-а... | К городской целевой программе «Энергосбережение и повышение энергетической... Информационная система в области энергосбережения и повышения энергетической эффективности 5 | ||
«Организация работы творческих микрогрупп в оу. Роль методического... Правленный на всестороннее повышение компетентности и профессионального мастерства каждого учителя. Этот комплекс ориентирован, прежде... | Повышение познавательного интереса на уроках информатики при решении творческих задач Ки является повышение познавательного интереса. Ведь наличие познавательных интересов у школьников способствуют росту их активности... | ||
Программа дисциплины геология и геохимия нефти и газа направление... Кореквизиты: «Теоретические основы поисков и разведки нефти и газа», «Нефтепромысловая геология», «Подсчёт запасов и оценка ресурсов... | Интерактивное обучение с элементами case study или кейс – технологией... Интерактивное обучение с элементами case study или кейс – технологией и технологией сотрудничества на уроках истории и обществознания... | ||
Геоэкология нефти и газа Т. А. Барнёва Технология добычи, транспортировки и хранения нефти и газа. Учебно-методический комплекс. Рабочая программа для студентов... | Доклад генерального директора ОАО «Волгоградоблэлектро» Фз от 23. 11. 2009г. «Об энергосбережении и повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные... | ||
Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Целью курса является повышение профессиональной культуры будущих воспитателей, овладение ими теорией и педагогической технологией... | Повышение эффективности управления девелоперским предприятием Охватывает более широкий ряд составляющих надежности | ||
План 1-2 Вступление. 2-5 Запасы нефти в мире. 5-10 Добыча и потребление нефти Нефтяная промышленность сегодня это крупный хозяйственный комплекс, который живет и развивается по своим закономерностям | Финансовый мониторинг: субъекты, объекты и значение Повышение эффективности финансового мониторинга в целях противодействия легализации преступных доходов 11 |