Исследование и разработка технологии сейсмического воздействия на нефтяную залежь для увеличения нефтедобычи тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.17, кандидат технических наук Гарайшин, Шамиль Гилемшинович

• Гарайшин, Шамиль Гилемшинович
• кандидат технических наук
• 2007

Оглавление диссертации кандидат технических наук Гарайшин, Шамиль Гилемшинович

ВВЕДЕНИИ.

I ПРОБЛЕМА ПОВЫШЕНИЯ НЕФТЕОТДАЧИ И ПЕРСПЕКТИВЫ ДАЛЬНЕЙШЕГО ПРИМЕНЕНИЯ МЕТОДОВ ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ПЛАСТЫ И НЕФТЯНУЮ ЗАЛЕЖЬ.

1.1 Факторы, ухудшающие состояние при забойной зоны пласта, и современные подходы к разработке методов воздействия на ПЗП.

1.2 Роль мсгодов увеличения нефтеотдачи пластов и характеристика основных технолошй.

2 РАЗРАБОТКА РАБОЧЕЙ ГИПОТЕЗЫ ДИНАМИЧЕСКОГО ВОЗДЕЙС1 ВИЯ ПА

НЕФТ ЕНАСЫЩЕ1II1ЫЙ 11Л АС Г.

2.1 Флюидодинамическая модель нефтяного резервуара и оценка ею основных параметров е учетом масштаба пространства.

2.2 О динамике дискретных систем.

2.3 Физические основы дипамическо! о воздействия на плас г.

2.4 Методика динамического воздействия на пласт. Общие принципы.

3 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОБЛАСТИ ВИБРОСЕЙСМИЧЕСКОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ.

3.1 Выбор объекта исследований.

3.2 Геоло1 ическое строение объекта исследований.

3.3 Анализ данных сейсморазведки.

3.4 Описание отложений ТТ11К.

3.5 Характеристики толщин и коллекторских свойств бобриковскою I ори зонта.

3.6 Анализ разработки участка.

4 ПРОГНОЗ СХЕМЫ И ПАРАМЕТРОВ БЛОКОВОЙ ДИНАМИКИ ПА КУВАШСКОМ УЧАСТКЕ МАНЧАРОВСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ.

5 РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ РЕЗОНАНСНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ПЛАС ГА В СКВАЖИНЕ №1475 КУВАШСКОЙ ПЛОЩАДИ И ИРОМЫСЛОВО-ГЕОФИЗИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ.

5.1 Исследования резонансных характеристик пласта.

5.2 Промысловом еофизическис исследования.

5.3 Результаты 1еолот-1еохимических исследований, проведенных во время эксперимента по сейсмическому воздействию на пласты.

5.4 Результаты работ по вибровоздсйствию.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Исследование и разработка технологии сейсмического воздействия на нефтяную залежь для увеличения нефтедобычи»

Большинство нефтяных месторождений России находятся в завершающей стадии разработки, когда средняя обводненность добывающих скважин превышает 90% при достаточно низких коэффициентов нефтеотдачи. Другими словами, остаточные запасы еще велики, а рентабельность разработки требует постоянно поиска технологий, направленных на доизвлече-ние трудноизвлекаемых запасов путем воздействия не только на призабой-ную зону, но и на пласт в целом.

Актуальность такой постановки проблемы диктуется тем, что при разработке нефтяной залежи обычно воздействие на пласт осуществляется в дискретных точках - нагнетательных и добывающих скважинах, что естественно приводит к возникновению в нефтенасьпценной толще фильтрационных потоков и образованию как активно дренируемых, так и «застойных» зон, не охваченных процессом фильтрации. 11оэтому актуальной и привлекательной становится идея площадной обработки залежи физическими полями с целью вытеснения из «застойных» зон защемленной нефти в дренируемую часть пласта.

Если учесть, что современное состояние нефтедобычи основных нефтяных регионов России (Поволжский, Краснодарский, Западно-Сибирский и др.) характеризуется ростом доли трудноизвлекаемых запасов в общем объеме добычи нефти и в активную разработку вводятся залежи, еще 20-30 лет назад считающиеся нерентабельными, становится очевидным важность исследований, направленных на изучение возможности увеличения нефтедобычи и нефтеотдачи залежей углеводородов путем воздействия на них сейсмическими полями определенных режимно-технологических параметров.

В истории разработки нефтяных месторождений достаточно давно известен положительный эффект на добычу нефти различных внешних воздействий взрывов, движение ж/д составов и т.д. Ведутся разработки различных способов воздействий на пласт. Так, к примеру, в сибирском отделении РАН разработан вибратор весом около 100 т, излучающий волны до 30 Гц. Однако транспортировка данного устройства очень проблематична.

В Научном Центре нелинейной волновой механики и технологии Российской Академии наук под руководством академика Р.Ф.Ганиева ведутся работы по изучению механизма волнового воздействия на нефтяные пласты. Запатентованы практически все возможные методики волнового воздействия на пласт.

Адресная передача сейсмоволновой энергии ipynne продуктивных пластов стала возможной с позиции флюидо-динамической модели нефтяного резервуара с учетом блоковой динамики осадочного чехла и фундамента. При воздействии на пласт возникает необходимость правильно выбрать точки воздействия и определить параметры воздействия.

Цель работы. Увеличение текущей нефтедобычи путем сейсмического воздействия на нефтяную залежь.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие основные задачи:

1. Анализ проблем в нефтедобыче, связанных с образованием застойных зон в продуктивных пластах с различной проницаемостью.

2. Разработка рабочей гипотезы сейсмического воздействия на нефтяную залежь с целью увеличения текущей нефтеотдачи.

3. Определение области сейсмического воздействия, обоснование выбора точек приложения энергии и параметров воздействия с учетом конкретных особенностей геологического строения нефтяной залежи.

4. Проведение промысловых испытаний по разработанной технологии сейсмического воздействия на локальную нефтяную залежь.

Научная новизна выполненной работы.

1. Разработана научно обоснованная модель горного массива, учитывающая естественную дискретную структуру, знак и величину компонент напряженного состояния продуктивного пласта для выбора точки приложения сейсмической энергии.

2. Создана методика воздействия на пласт упругими волнами, основанная на комплексной оценке параметров блоковой геодинамики месторождения углеводородов.

3.Промысловыми испытаниями подтверждена гипотеза выделения газа при проведении сейсмовоздействия.

Основные защищаемые положения

1. Рабочая гипотеза сейсмического воздействия на нефтяную залежь, основанная на модели горного массива, учитывающей естественную структуру, знак и величину компонент напряженного состояния продуктивного пласта для выбора точки приложения сейсмической энергии.

2. Методика динамического воздействия на пласт, которая состоит из двух этапов:

- выбор и обоснование оптимальной области коллектора и точки размещения сейсмического источника;

- определение параметров воздействия по максимальному резонансному отклику коллектора.

3. Технология сейсмического воздействия на продуктивный пласт с обоснованными параметрами работы вибраторов.

4. Результаты промысловых испытаний сейсмического воздействия на локальную нефтяную залежь Кувашского участка Манчаровского месторождения Республики Башкортостан.

Практическая ценность. В результате опытно-промышленного применения метода сейсмического воздействия на Кувашский участок Манчаровского месторождения нефти Республики Башкортостан выявлены максимальные значения флюидных параметров (дебиты по флюиду) приуроченные к границам мегаблоков, доказана перспективность его применения для увеличения нефтедобычи и снижения количества попутно добываемой воды на месторождениях, находящихся в поздней стадии эксплуатации, проведена оценка пространственного масштаба влияния сейсмического поля на процесс разработки месторождения. По разработанной технологии в АНК Башнефть с

2004г. обрабатываются 2-3 нефтяные залежи ежегодно.

Апробация работы. Основные положения и результаты докладывались на следующих научных конференциях:

- Научный симпозиум Конгресса нефтепромышленников России «Новые геофизические технологии для нефтегазовой промышленности». Уфа, май 2000;

- научно-практической конференции «Минерально-сырьевая база Республики Башкортостан: реальность и перспективы». Уфа, 2002 ;

- пятой Республиканской геологической конференции «Геология, полезные ископаемые и проблемы экологии Башкортостана». 1 Тимергазинские чтения, посвященные 90-летнему юбилею K.P. Тимергазина. Уфа, ноябрь 2003.

- научно-технический совет ОАО «Башнефтегеофизика» 12.11.2004;

- научно-техническом совете «ИК «БашНИГШнефть» 24.07.2004.

1 ПРОБЛЕМА ПОВЫШЕНИЯ НЕФТЕОТДАЧИ И ПЕРСПЕКТИВЫ ДАЛЬНЕЙШЕГО ПРИМЕНЕНИЯ МЕТОДОВ ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ПЛАСТЫ И НЕФТЯНУЮ ЗАЛЕЖЬ

Современное состояние нефтедобычи Поволжского нефтяного региона характеризуется ростом доли трудноизвлекаемых запасов в общем объеме добычи нефги. В активную разработку вводятся залежи, еще 20-30 лет назад считающиеся нерентабельными, неперспективными для разработки. Как правило, это низкопродуктивные объекты, имеющие высокую зональную и послойную неоднородность, связанную с замещением отдельных прослоев коллектора плотными и глинистыми породами, что осложняет их разработку традиционными методами. Роль новых технологий возрастает потому, что незначительное увеличение нефтеотдачи на месторождениях с хорошо развитой инфраструктурой можно сравнить с рентабельностью разработки новых месторождений. Высокие показатели разработки и конечный коэффициент извлечения нефти (КИН) можно получить только при рациональной эксплуатации объекта, соответствующем действенном и эффективном регулировании процесса фильтрации. Регулирование обеспечивается изменением темпов и распределением отбора жидкости по скважинам, изменением плотности размещения скважин, увеличением проницаемости призабойной зоны пласта (ПЗП) и др.[1].

Следует учесть, что при разработке нефтяной залежи воздействие на пласт осуществляется в дискретных точках - нагнетательных и добывающих скважинах. Такое воздействие приводит к возникновению в нефтенасыщен-ной толще фильтрационных потоков и образованию как активно дренируемых, так и «застойных» зон, не охваченных процессом фильтрации.

Заключение диссертации по теме «Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений», Гарайшин, Шамиль Гилемшинович

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

1. На основании аналитического обзора проблем в нефтедобыче, связанных с наличием застойных зон в местах с различной проницаемостью разработана рабочая гипотеза сейсмического воздействия на нефтяную залежь, основанная на модели горного массива, учитывающей естественную структуру, знак и величину компонент напряженного состояния продуктивного пласта для выбора точки приложения сейсмической энергии.

2. Разработана и апробирована в промысловых условиях методика динамического воздействия на пласт, которая состоит из двух этапов:

- выбор оптимальной области коллектора и точки размещения сейсмического источника;

- определены параметры воздействия по максимальному резонансному отклику коллектора;

3. Разработана технология сейсмического воздействия на продуктивный пласт группой вибраторов со следующими параметрами: рабочие частоты в диапазоне 14-26 Гц, длина свип-сигнала 1 минута- режим работы вибраторов выбран исходя из технических возможностей оборудования - 40 минут работы, 20 минут технический перерыв. Характер работы круглосуточный.

4. По результатам промыслово-геофизических исследований эффективным методом контроля воздействия является гидродинамический метод, показавший увеличение гидропроводности пласта, что связано с вовлечением в разработку трудноизвлекаемых запасов. Газовый каротаж показал резкое увеличение легких фракций, в частности метана, в пробах попутного газа.

5. Проведенные промысловые испытания сейсмического воздействия на локальную нефтяную залежь Манчаровского месторождения Республики Башкортостан позволяет заключить:

- сейсмическое воздействие положительно повлияло как на ближнюю к источнику зону, так и на всю залежь в целом. Повышением добычи отреагировали почти все скважины, в том числе скважины, находящиеся па расстоянии не менее 4 км от точки воздействия;

- в ближайшей от точки воздействия зоне (ориентировочно в радиусе до 400 м) наблюдается снижение добычи нефти. Последнее может быть связано с механизмом сейсмического воздействия: продольные волны в ближней зоне воздействуют перпендикулярно нефтяному пласту, при удалении от точки воздействия продольные волны начинают воздействовать на пласт под определенным углом;

- минимальный эффект от вибросейсмического воздействия наблюдался в скважинах, имеющих нефтенасьпценную толщину менее 2 м, а максимальный эффект от вибровоздействия наблюдается в скважинах с максимальной нефтенасыщенной толщиной (более 3 м).

6. В результате опытно-методических работ было дополнительно добыто 29956 тонн нефти. Отмечено, что прирост добычи происходит в основном за счет уменьшения обводненности добываемой продукции.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Гарайшин, Шамиль Гилемшинович, 2007 год

1. Жданов С.А., Крянев Д.Ю., Петраков A.M. Системная технология воздействия на пласт (в порядке обсуждения) // Нефтяное хозяйство. 2006. -№5.

2. Галеев Р.Г. Повышение выработки трудноизвлекаемых запасов углеводородного сырья./Монография-М.: КУбК-а, 1997.-352с.

3. Симкин Э.М., Берштейн М.А. Динамика запарафинирования коллектора в процессе фильтрации нефти/ Сер. Нефтяное хоз-во. 1975, №2.

4. Попов A.A. Ударное воздействие на призабойную зону скважин. -М.: Недра, 1990.- 157с.

5. Бабалян Г.Н. Физико-химические процессы в добыче нефти. -М.: Недра. 1978.

6. Алмаев Р.Х., Девятов В.В. Технологии применения вязкоупругих осадкообразующих технологий // Р1ГГС Нефтепромысловое дело. 1994. -№5. - С.7-8.

7. Андреев В.Е. Комплексное геолого-технологическое обоснование и прогнозирование применения методов увеличения нефтеотдачи//Диссерт. на соиск. ученой степени док.техн. паук.- Уфа. НИИнефтеотдача АН РБ.-1997.-347С.

8. Газизов А.Ш. Применение ПДС для повышения нефтеотдачи пластов. Шестой Европейский симпозиум по повышению нефтеотдачи пластов, 21-23 мая. 1991. -Ставангер. -Труды, т.2.

9. Хисамутдинов Н.И., Хасанов М.М., Телин А.Г. Ибрагимов Г.З. Латыпов А.З, Потапов A.M. Разработка нефтяных месторождений //М.:ВНИИОЭНГ, 1994.-т.1.-263с.

10. Жданова С.А., Малюгиной Г.С. Исследование факторов риска при применении методов повышения нефтеотдачи пластов. М.: ВНИИОЭНГ, 1986.-48с.

11. Мирзаджанзаде А.Х., Степанова Г.С. Математическая теория эксперимента в добыче нефти и газа.- М.: Недра, 1979. 224с.

12. Муслимов Р.Х. Повышение эффективности освоения нефтяных месторождений Татарии. Казань: Изд. КГУ, 1985. - 176с.

13. Сургучев М.Л. Вторичные и третичные методы увеличения нефтеотдачи пластов// Нефтяное хозяйство. М.: Недра, - 1985. - 308с.

14. Хавкин А .Я. Физико-химические технологии повышения нефтеотдачи пизкопроницаемых пластов// Нефтяное хозяйство. 1994. -№8. -С. 31-34.

15. Р.Г.Галеев «Повышение нефтеотдачи пластов реальная основа стабилизации добычи нефти в республике Татарстан на длительный период». //«Концепция развития методов увеличения нефтеизвлсчения». Материалы семинара-дискуссии, г Казань 1997г, сЗ-9.

16. Гумаров Н.Ф. «Комплексное воздействие на слабодренируемые запасы и целью интенсификации выработки и увеличения нефтеотдачи пластов». Реферат диссертации. Азнакаево-1999 год.

17. Р.С.Хисамов. «Особенности геологического строения и разработки многопластовых нефтяных месторождений».Издательство Мониторинг г.Казань,1996г., 288с.

18. Ш.В.'Гахаутдинов, Р.Г.Фархутдинов, И.Г.Юсупов и др. «Комплекс новых технологий качественного ремонта и стимуляции продуктивности скважин», г. Москва, журнал «Нефтяное хозяйство» 1998г №7, с.38-39.

19. Г.А.Орлов «Проблемы сохранения, восстановления коллектор-ских свойств пласта при добыче нефти». // Техника и технология добычи нефти на современном этапе. Сборник докладов научно-практической конференции. г. Альметьевск, 1998 г., с.83-84.

20. Б.А.Соколов, Флюидодинамическая концепция нефтегазообразо-вания, Москва, ГЕОС, 1999 г

21. Сейсморазведка. Справочник геофизика. М.: Недра, 1981.

22. М.В. Курленя, СВ. Сердюков. Реакция флюидов нефгепродук-тивного пласта на вибровоздействие // ФТПРИ 1999 № 2.

23. Киселев В.В., Валеев Г.З. Отчет тематической партии 21/87 ОАО «Башнефтегеофизика».

24. Родионов Д.А. Справочник по математическим методам в геологии. М.:Недра, 1987.

25. Гавич И.К. Гидродинамика. М.:Недра, 1988.

26. Патент: Method for Detervmining the Presence of Fluids, 1997, U.S. Patent and Trademark Office, EMO 57274744, Pisetski V.B.

27. Белоусов В.В. Земная кора и верхняя мантия океанов. М.: Наука, 1968,254 стр.

28. Byerlee J.D., 1978 : Friction of rocks, Pure Appl.Geophys.,116, p.615-626).

29. Цветков В.Я. Геоинформационные системы и технологии -М.:Финансы и статистика, 1998.

30. М.В.Курленя, С.В.Сердюков Определение области вибросейсмического воздействия на месторождение нефти с дневной поверхности //Механика горных пород (Российская академия наук)

31. Амосов С.М., Барабанов В.Л., Войтов Г.И. и др. Результаты экспериментального изучения вибрационного воздействия на нефтяные залежи // Современные методы увеличения нефтеотдачи пластов. М.: Наука, 1992

32. Сердюков C.B. Методика оценки эффективности вибросейсмического воздействия на нефтепродуктивные пласты с дневной поверхности. -Новосибирск, 1998 (Препр. РАН. Сиб. отд-ние ИГД).

33. Курленя М.В., Сердюков C.B. Низкочастотные резонансы сейсмической люминесценции горных пород в вибросейсмическом поле малой энергии // ФТПРПИ. 1999. - № 1.

34. Физические свойства горных пород и полезных ископаемых (пет-рофизика): Справочник геофизика. М.: Недра, 1984.

35. Сердюков C.B., Кривопуцкий B.C., Гамзатов С.М. Исследования сейсмических и акустических полей при низкочастотном вибрационном воздействии на нефтяной пласт. Новосибирск, 1991 (Препр. АН СССР. Сиб. отд-ние. ИГД).

36. ПермяковИ.Г., Хайрединов Н.Ш., ШевкуновЕ.Н. Нефтегазопро-мысловая геология и геофизика. М.: Недра, 1986.

37. Курленя М.В., Сердюков C.B. Нелинейные эффекты при изучении и распространении вибросейсмических колебаний в массиве горных пород // ФТПРПИ. 1999. - №2.

38. Курленя М.В., Сердюков C.B. Исследование процессов становления и релаксации сейсмической люминесценции горных пород в вибросейсмическом поле малой энергии // ФТПРПИ. 1999. - №1.

39. Курленя М.В., Опарин В.Н., Востриков В.И. Об эффекте аномально низкого трения в блочных средах // ФТПРПИ. 1997. - №1.

40. Курленя М.В., Сердюков С.В. Реакция флюидов нефтепродуктивного пласта на вибросейсмическос воздействие малой интенсивности // ФТПРПИ.- 1999,- №2.

41. Кочарян Г.Г., Кулюкин А.А., Павлов Д.В. Некоторые особенности формирования межблокового деформирования в земной коре //Геология и геофизика. -2006. №5, с.669-683.

42. Кондратьев С.В. Методика измерений относительных перемещений блоков горного массива // Сейсмические приборы, вып.25-26. М., ОИФЗ РАН, 1996, с. 151-156.

43. Садовский М.А., Мирзоев К.м., Негматуллаев С.х., Саломов И.Г. Влияние механических микроколебаний на характер пластических деформаций материалов // Физика земли, 1981, №6, с.32-42.

44. Кочарян Г.Г., Костюченко В.Н., Павлов Д.В. Инициирование деформационных процессов в земной коре слабыми возмущениями // Физическая мезомеханика, 2004, т.7, №1, с.5-22.

45. Dieterich J.H. Modeling of Rock Friction: 1. Experimental results and con-stituve equations // J.Geophys. Res., 1979, v. 84, p.2161 2168.

46. Разин A.B. Распространение сферичного акустического дельта-импульса вдоль границы газ твердое тело //Изв.РАН, Физика Земли, 1993, №2, с.73 - 77.

47. Кочарян Г.Г., Спивак А.А. Динамика деформирования блочных массивов горных пород. М.: ИКЦ «Академкнига», 2003,423 с.

48. Алексеев А.С., Михайленко Б.Г. «Нелучевые» эффекты в теории распространения сейсмических волн // Докл. АН СССР, 1982, т.267, с. 1079 1083.

49. Berenger J.P. A perfectly matched layer for the absorption of electromagnetic waves//J.Сотр. Phys., 1994, v.l 14, p. 185-200.

50. Щеглов В.И., Исюк С.И. Определение параметров излучающего очага по амплитудным спектрам объемных волн // Геология и геофизика, 1983 (10), с. 102 106.