Исследование эффективности нестационарного воздействия на коллекторы двойной пористости

Оглавление

Введение 1

Основные особенности процесса нестационарного воздействия на пласты 3

Эффективность реализации процесса нестационарного заводнения 5

Причины неравномерности продвижения фронта заводнения и методы его выравнивания 8

Изменение направлений фильтрационных потоков 11

Форсированный отбор жидкости 13

Исследование эффективности нестационарного воздействия на коллекторы двойной пористости 32

Заключение 41

Список литературы 44

 

Введение 

 

В последние  годы существенно увеличивается доля месторождений с трудноизвлекаемыми запасами. Эффективность разработки этих месторождений ниже обычных при более низких коэффициентах нефтеотдачи. Во многом это обуславливается отсутствием необходимых технологий для существующих категорий трудноизвлекаемых запасов. Вместе с тем, разнообразие геолого-физических особенностей нефтяных месторождений и пластов не позволяет достичь необходимых результатов за счет применения какой-то универсальной технологии разработки нефтяных месторождений.

Эффективность извлечения нефти из нефтеносных  пластов современными, промышленно  освоенными методами разработки во всех нефтедобывающих странах на сегодняшний  день считается неудовлетворительной, притом, что потребление нефтепродуктов во всем мире растет из года в год. Средняя конечная нефтеотдача пластов по различным странам и регионам составляет от 25 до 40%.

Например, в странах Латинской  Америки и Юго-Восточной Азии средняя нефтеотдача пластов  составляет 24–27%, в Иране – 16–17%, в США, Канаде и Саудовской Аравии – 33–37%, в странах СНГ и России – до 40%, в зависимости от структуры  запасов нефти и применяемых  методов разработки.

Остаточные  или неизвлекаемые промышленно  освоенными методами разработки запасы нефти достигают в среднем 55–75% от первоначальных геологических запасов  нефти в недрах

Рис.1 Мировые запасы нефти

 

Применяемая система заводнения не всегда учитывает  особенности геологического строения пластов и не обеспечивает (по разным причинам) необходимого охвата вытеснением  по площади и разрезу, в результате чего разработка многих месторождений  характеризуется недостаточно высокими коэффициентами нефтеотдачи, незначительными  темпами отбора нефти и большим  объемом попутно-добываемой воды.

В связи  с этим важным направлением повышения  эффективности разработки трудноизвлекаемых  запасов является адаптация известных  и создание новых технологий воздействия  на пласты с учетом особенностей их строения и свойств, в первую очередь  для условий месторождений, наиболее характерных для данного региона.

Поэтому актуальными являются задачи применения новых технологий нефтедобычи, позволяющих значительно увеличить нефтеотдачу уже разрабатываемых пластов, на которых традиционными методами извлечь значительные остаточные запасы нефти уже невозможно.

 

Основные особенности  процесса нестационарного воздействия на пласты

 

Итак, рассмотрим основные особенности процесса нестационарного  воздействия на пласты.

Циклическое (нестационарное) заводнение является одним из эффективных гидродинамических  способов увеличения нефтеотдачи и  сокращения удельных расходов воды на добычу нефти.

Эффективность метода определяется двумя неразрывно связанными процессами:

• гидродинамическим внедрением воды в низкопроницаемые нефтенасыщенные элементы пласта за счет неравномерного перераспределения давления, вызываемого макронеоднородностью среды;
• капиллярным замещением нефти водой в малопроницаемых зонах пласта, вызываемым микронеоднородностью среды.

Наиболее  эффективным применение метода является для мощных слоисто-неоднородных пластов  с хорошей гидродинамической  связью между прослоями, а также  для трещиновато-пористых коллекторов. Благоприятным фактором является гидрофильность коллекторов. Газонасыщенные маловязкие нефти являются наиболее подходящими  для вытеснения их с помощью циклического заводнения.

Перечисленные свойства коллекторов и нефтей, благоприятные  для применения метода циклического воздействия, связаны очевидным  образом с внутренним механизмом рассматриваемого процесса.

Метод циклического (нестационарного) заводнения нашел  широкое применение на нефтяных месторождениях Татарии, Самарской области, Западной Сибири и т.д. Общепризнанным достоинством метода является простота его осуществления, применимость в широком диапазоне  пластовых условий и достаточно высокая экономическая и технологическая  эффективность.

К настоящему времени накоплен достаточный опыт теоретических, экспериментальных  и промысловых работ. Учитывая, что  большинство месторождений находится  или приближается к поздней стадии разработки, необходимо совершенствование  и повышение эффективности технологии нестационарного заводнения применительно  к этим условиям.

 

Эффективность реализации процесса нестационарного заводнения

 

 

Многолетняя практика разработки нефтяных месторождений  с применением внутриконтурного и законтурного заводнения свидетельствует  о неравномерности продвижения  фронта закачиваемой воды как по толщине  пласта, так и по площади залежи. Следствием этого является малый  безводный период эксплуатации скважин, добыча больших объемов попутной воды, а это, в свою очередь, требует  увеличенных мощностей по закачке  воды и подготовке нефти.

Циклическое заводнение с переменой направления  фильтрационных потоков (нестационарное заводнение) является одним из наиболее доступных и эффективных методов  разработки нефтяных месторождений.

Поэтому назначение технологического процесса - регулирование выработки нефтяных залежей путем установлении такого режима работы нагнетательных скважин, при котором перемещение водонефтяных и газонефтяных контактов обеспечивает повышение нефтеотдачи пластов  и снижение объема добычи попутной воды.

Область применения - нефтяные месторождения, разрабатываемые с поддержанием пластового давления путем разрезания залежей на блоки.

Эффективность реализации нестационарного заводнения во многом зависит от правильности выбора участка на основе геолого-промысловой  информации, но, несмотря на достаточный  опыт применения нестационарного заводнения на месторождениях страны, до настоящего момента не существовало алгоритма  предварительного выбора объектов разработки на основе анализа имеющихся геолого-физических характеристик.

Для реализации нестационарного воздействия необходимо выполнить классификацию объектов разработки, на основе методики критериального выбора объектов, для эффективного использования данного метода.

Суть  методических положений о критериальном  выборе пригодности тех или иных объектов разработки для дальнейшего  осуществления на них технологии нестационарного заводнения сводится к следующему.

Поскольку все продуктивные пласты могут быть охарактеризованы одними и теми же общепринятыми показателями (характеристиками) – песчанистость, зональная и  послойная неоднородности, степень  выработки запасов, то более эффективное  проектирование и реализация нестационарного  заводнения могут быть осуществлены на основе критериального анализа имеющегося набора геологических характеристик  предполагаемого объекта.

Вначале все имеющиеся объекты делятся  на три условных группы с различной  степенью песчанистости – менее 0,29; 0,3-0,79 и более 0,8. После этого  анализируется степень послойной  неоднородности, в том числе расчлененность, а также степень выработки  запасов. На последнем этапе определяется степень предпочтительности применения нестационарного заводнения на анализируемом  участке, которая варьируется от 0 до 1.

Проведение  анализа, систематизации и классификации  объектов разработки для определения  пригодности применения технологии нестационарного заводнения основывается на комплексе имеющейся исходной геолого-промысловой информации.

При первоначальном анализе объектов разработки учитывается  размер залежи, наличие системы ППД  и количество нагнетательных скважин. Объекты разработки, эксплуатируемые  скважинами имеющие небольшие запасы нефти, в дальнейшей классификации  не учитываются.

По результатам  анализа геолого-физических характеристик  и проведения классификации объектов разработки месторождений по предпочтительности применения нестационарного заводнения все рассматриваемые объекты можно разделить на 4 степени предпочтительности:

- высокая  категория предпочтительности (0,6- 1)

- средняя  категория предпочтительности (0,4 - 0,59)

- низкая  категория предпочтительности (0,15 - 0,39)

- не пригодные  для нестационарного заводнения

Выбор участков для реализации нестационарного  заводнения осуществлялся на основании  анализа сложившейся системы  разработки, карт текущего состояния  разработки, имеющейся геолого-промысловой информации, а также на основе распределения остаточных нефтенасыщенных толщин.

Эффективность реализации нестационарного  заводнения напрямую зависит от правильного  определения времени циклов воздействия, основанного на определении средней  проницаемости участка в соответствии с имеющейся геолого-промысловой  информацией, включая данные ГДИ  и исследования кернов. На основании  полученных данных рассчитываются средневзвешенные значения гидропроводности и пьезопроводности пласта в пределах данного участка.

На период проведения нестационарного воздействия  необходимо проведение расчетов среднемесячной закачки по каждой нагнетательной скважине, входящей в выбранный участок. При  этом исходят из условия, что все  скважины, участвующие в данном процессе, в полуцикле закачки будут  работать с предположительно максимальной за период предшествующего года приемистостью, и объемы закачиваемой воды не будут  превышать их средний уровень  в "доциклический" период. С этой целью определяется среднемесячная закачка, минимальная, среднемесячная и максимальная приемистости по каждой нагнетательной скважине, входящей в опытный участок.

 

 

Причины неравномерности продвижения фронта заводнения и методы его выравнивания

 

1. Фронтом нагнетаемой воды (фронтом заводнения, фронтом вытеснения) считают границу вода-нефть, на которой нефтенасыщенность пласта равна первоначальной.

2. Неравномерность продвижения вытесняющей воды по толщине пласта обусловливается в основном слоистой неоднородностью продуктивных пластов. Неравномерность же фронта продвижения воды по площади вызвана неблагоприятной геометрией потоков, характерной для точечного (в плане) расположения нагнетательных и добывающих скважин, зональной неоднородностью строения пласта. Неблагоприятное соотношение подвижностей нефти и воды усугубляет неравномерность фронта вытесняющей воды как по толщине, так и по площади.

3. Опережающий  прорыв нагнетаемой жидкости  к забоям добывающих скважин  (языки обводнения) происходит по  высокопроницаемым зонам и по  кратчайшему пути от близрасположенных  нагнетательных скважин, так как  именно здесь градиенты гидродинамического  давления максимальны. Выработка  же малопроницаемых участков  пласта, промежуточных зон в районе  нагнетательного и стягивающего  добывающего рядов отстает, образуются  целики нефти, что ведет к  быстрой обводненности добываемой  продукции и снижению коэффициента  нефтеотдачи, поэтому в процессе  разработки залежи необходимо  регулировать фронт продвижения  закачиваемой воды.

4. Для регулирования  фронта продвижения закачиваемой  воды применяются различные способы:

разрезание  залежи посредством освоения скважин  под закачку в нагнетательном ряду через одну; промежуточные скважины эксплуатируются на нефть и переводятся  под нагнетание воды только после  их обводнения;

разобщение  объекта разработки бурением новых  сеток скважин на малопродуктивные пласты и интенсификация их разработки;

проведение  изоляционных работ в нагнетательных и добывающих скважинах с целью  исключения из эксплуатации наиболее обводнившихся пропластков.

бурение уплотняющих  скважин в недренируемых застойных  зонах и в районе стягивающего добывающего ряда;

изменение режима работы нагнетательных и нефтяных скважин;

добавка в  закачиваемую воду различных загустителей с целью улучшения соотношений  подвижностей и т.д.

5. Перечисленные  способы регулирования, за исключением  изменения режима работы скважин,  очень трудоемки и требуют  значительных дополнительных экономических  затрат. Направлены они на выравнивание  фронта вытеснения, главным образом,  по толщине пласта.

6. Все нефтяные  месторождения Западной Сибири  разрабатываются с поддержанием  пластового давления путем заводнения. Применяется в основном внутриконтурное  заводнение с разрезанием залежей  на блоки. Как показал опыт, для регулирования процесса заводнения  эффективно и применение нестационарного  заводнения (циклической закачки  воды в сочетании с переменой  направления фильтрационных потоков). Выбор технологии нестационарного  заводнения для выравнивания  фронта нагнетаемой воды должен  учитывать конкретные условия  разработка месторождения (залежи), стадию выработки запасов нефти.

7. Механизм  действия циклического заводнения  состоит в следующем. При периодическом  изменении режимов работы скважин  между пропластками возникает  перепад давления, вследствие которого  происходят перетоки жидкостей  из одних слоев в другие, способствуя  внедрению воды в малопроницаемые  пропластки.