Прогнозирование отложения сульфатных солей при добыче нефти: на примере Ардалинской группы месторождений тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.17, кандидат технических наук Бабикова, Анна Ивановна

• Бабикова, Анна Ивановна
• кандидат технических наук
• 2012

Оглавление диссертации кандидат технических наук Бабикова, Анна Ивановна

Введение

1. Теоретические основы отложения неорганических солей

1.1 Проблема отложения солей при добыче нефти

1.2 Причины, условия и механизм отложения солей

1.3 Методы прогноза солеобразования при добыче нефти

2. Геологическое строение и гидрогеологические условия ТПП

2.1 Литолого-стратиграфическая характеристика разреза

2.2 Гидрогеологическая характеристика подземных вод

2.3 Начальные гидрогеохимические условия пластовых вод.

2.4 Закономерности распространения макро- и микрокомпонентов в пластовых водах 41 2.4 Влияние химических реагентов, применяемых при бурении и интенсификации притоков нефти и газа

3. Прогнозирование отложения сульфатных солей при добыче нефти

3.1 Сульфатно-кальциевое равновесие пластовых вод северной части Тимано-Печорской провинции

3.2 Прогноз отложения сульфатных солей при добыче нефти в северной части Тимано-Печорской провинции

3.3 Прогноз внутрипластового отложения сульфатных солей при добыче нефти

3.4 Прогноз отложения сульфатных солей при закачке попутной пластовой воды 73 Основные выводы и рекомендации 93 Список литературы

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Прогнозирование отложения сульфатных солей при добыче нефти: на примере Ардалинской группы месторождений»

Актуальность работы. Современный этап добычи нефти характеризуется необходимостью извлечения на поверхность значительных объемов попутных вод, которые закачиваются обратно в пласт. В результате обводнения добываемой продукции на всех стадиях разработки происходит отложение солей. Осадки, накапливаясь в фильтрационных каналах продуктивных пластов, на поверхности скважинного оборудования, в системах внутрипромыслового сбора и подготовки, приводят к значительным потерям в добыче и к большим материальным затратам.

Основными причинами отложения солей являются смешение несовместимых вод при заводнении и изменение термобарических условий при добыче нефти. Прогноз процесса солеобразования при добыче нефти является неотъемлемой частью мероприятий по его предупреждению. Аналитическое прогнозирование солеобразования, выполняемое для конкретных объектов и условий на основе физико-химических расчетов состава попутных вод, позволяет предсказать возможность выпадения солей на всем пути технологического процесса добычи нефти.

В Тимано-Печорской нефтегазоносной провинции (ТПП) пластовые воды имеют высокую насыщенность ионом кальция. Близость и сходство пьезометрических поверхностей водоносных комплексов свидетельствуют о значительной взаимосвязи их друг с другом. Возможные перетоки и смешение вод этих водоносных комплексов при наличии отложений тарусско-стешевского локального флюидоупора (СЬ^г+э^), представленных ангидритами, будут фиксироваться аномальными значениями сульфат-иона. Все это создает благоприятные условия для отложения сульфатных солей. Таким образом, существует практическая потребность в решении проблемы солеотложения, имеющей важное значение для повышения эффективности разработки на завершающей стадии.

Цель работы. Прогнозирование отложения сульфатных солей при добыче нефти из Ардалинской группы месторождений. Основные задачи исследований: 1. Сбор, отбраковка и систематизация гидрогеохимических данных с целью выяснения природной гидрогеохимической обстановки и анализ ее изменения при применении химических реагентов в процессе бурения скважин и интенсификации притока нефти;

2. Оценка насыщенности пластовых вод сульфатами и определение типа сульфатно-кальциевого равновесия в подземных водах северной части Тимано-Печорской провинции;

3. Анализ лабораторных исследований керна и определение параметров зародышеобразования сульфатных солей в продуктивных пластах Ардалинской группы месторождений;

4. Анализ закачки попутной воды при добыче нефти из месторождений Ардалинской группы и установление механизма солянокислотного воздействия в нагнетательных скважинах в условиях отложения сульфатных солей во вторичных поровых каналах пласта.

Методы решения поставленных задач: математические методы анализа при отбраковке фактического материала, расчеты химических параметров и методы прогнозных оценок, сравнительный reo лого-промысловый анализ.

Объекты исследования: пластовые, попутные и закачиваемые воды северной части Тимано-Печорской провинции (более 1700 химических анализов), фильтрационно-емкостные параметры пластов, промысловые данные закачки попутной воды, физико-химические свойства нефтей. Научная новизна:

1. В результате кластерного анализа 1576 проб пластовых вод выделены пять наиболее представительных групп анализов, по которым выполнены факторный и регрессионный анализы, результатом которых являются уравнения регрессии между компонентами и ассоциации компонентов воды;

2. На основе комплексного анализа дана характеристика гидрогеохимической обстановки и ее изменение при применении химических реагентов в процессе бурения и проведения геолого-технических мероприятий в скважинах;

3. Впервые выполнена оценка степени насыщения сульфатами подземных вод северной части Тимано-Печорской провинции;

4. Впервые выполнен прогноз отложений сульфатных солей в пластовых условиях Ардалинской группы месторождений и в процессе закачки попутной воды в продуктивный пласт Ардалинского месторождения;

5. Установлен механизм воздействия на пласт при многократных повторных кислотных обработках в нагнетательных скважинах, где происходит отложение сульфатных солей во вторичных поровых каналах пласта. Механизм установлен на основании исследования нагнетательных скважин, на каждой из которых проведено порядка 30 повторных солянокислотных обработок.

Защищаемые положения:

1. Пластовые воды северной части Тимано-Печорской провинции являются рассолами хлоридно-кальциевого типа, характеризующиеся спокойной гидродинамической обстановкой. Влияние химических реагентов, применяемых в процессе бурения и геолого-технических мероприятий, проводимых в скважинах, сказывается на химическом составе пластовых вод, являясь дополнительным источником многих элементов, которые существенно влияют на интенсивность солеобразования в процессе разработки месторождений нефти;

2. Пластовые воды северной части Тимано-Печорской провинции, насыщенные сульфатами кальция и стронция, являются основными источниками солеотложения. Прогнозирование солеобразования позволило определить параметры зародышеобразования и количество сульфатных солей, которые могут отлагаться в поровом пространстве продуктивного пласта в условиях Ардалинской группы месторождений;

3. Закачка попутной воды в продуктивный пласт Ардалинского месторождения приводит к ухудшению фильтрационных параметров, к отложению сульфатных солей во вторичных поровых каналах пласта. Солянокислотные обработки в нагнетательных скважинах воздействуют на новые пропластки, а каналы фильтрации постепенно заполняются отложениями сульфатных солей. Практическая ценность работы заключается в предупреждении отложения солей путем аналитического прогнозирования, позволяющего определить критические параметры, при которых происходит осадкообразование.

Реализация результатов работы: на основе результатов исследований внедрена методика прогноза отложений сульфатных солей в учебный процесс и прошла апробацию на промысловых данных ООО «Компания Полярное Сияние».

Апробация результатов исследований. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались на:

1. Международной конференции «Поморье в Баренц-регионе на рубеже веков»

Архангельск, 2000 г.);

2. Международной конференции «Экология северных территорий России».

Архангельск, 2002 г.);

3. Научно-практической конференции «Сырьевая база России в XXI веке»

Архангельск, 2002 г.);

4. Втором международном симпозиуме «Геотехнология: скважинные способы освоения месторождений полезных ископаемых» (Москва, РУДН, 2005 г.).

Публикации.

По материалам диссертации опубликовано 7 научных работ, из которых две в издании, включенном в перечень рецензируемых научных журналов, выпускаемых в РФ в соответствии с требованиями Высшей аттестационной комиссии, и одно авторское свидетельство.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах

1. Бабикова, А.И. Прогноз внутрипластового отложения сульфатных солей при добыче нефти [Текст] / А.И. Бабикова, М.Б. Дорфман// Оборудование и технологии для нефтегазового комплекса. - М.: ВНИИОЭНГ, 2010. - №4 -С.59-62.

2. Бабикова, А.И. Прогноз отложения сульфатных солей при закачке попутной воды [Текст] / А.И. Бабикова, М.Б. Дорфман// Оборудование и технологии для нефтегазового комплекса. - М.: ВНИИОЭНГ, 2010. - №6. - С.63-67.

3. Бабикова, А.И. Закономерности распространения макрокомпонентов в подземных водах нефтяных и газовых месторождений северной части Тимано-Печорской провинции [Текст] / А.И. Бабикова //Материалы международной конференции -«Поморье в Баренц-регионе на рубеже веков. Экология, экономика, культура». -Архангельск, 2000. - С. 19-20.

4. Бабикова, А.И. Влияние бурения и опробования скважин на подземные воды Тимано-Печорской провинции [Текст] /А.И. Бабикова// Материалы международной конференции - «Экология северных территорий России. Проблемы, прогноз ситуации, пути развития, решение». - Архангельск, 2002. - С.63-65.

5. Бабикова, А.И. Гидрогеохимическая характеристика пластовых вод нефтяных месторождений вала Сорокина [Текст] / А.И. Бабикова // Материалы научно-практической конференции «Сырьевая база России в XXI веке». - Архангельск, 2002.-С. 19-23.

6. Бабикова, А.И. Насыщенность сульфатом кальция пластовых вод северной части Тимано-Печорской провинции [Текст] / А.И. Бабикова, A.A. Мордвинов // Наука северному краю - Сборник научных статей - выпуск 62. - Архангельск, 2005. -С.26-28.

7 Бабикова, А.И. Прогноз отложений сульфата кальция при разработке нефтяных месторождений вала Сорокина [Текст] / А.И. Бабикова, A.A. Мордвинов// Материалы второго международного симпозиума «Геотехнология: скважинные способы освоения месторождений полезных ископаемых». - М.: РУДН, 2005. -С.21-23.

8 А.с. 1648896 СССР. Способ извлечения йода из горных пород [Текст] / А.И. Бабикова (СССР) № 1648896; заявл. №4449957 19.05.88; зарег. 15.01.91.

1. ТЕОРИТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ОТЛОЖЕНИЯ НЕОРГАНИЧЕСКИХ

СОЛЕЙ

Заключение диссертации по теме «Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений», Бабикова, Анна Ивановна

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

В результате выполнения диссертационной работы получены следующие основные результаты:

1. Дана характеристика гидрогеохимической обстановки и ее изменение при применении химических реагентов в процессе бурении и проведении геолого-технических мероприятий в скважинах;

2. Определены типы сульфатно-кальциевого равновесия и насыщенность сульфатами кальция, стронция пластовых вод северной части ТПП;

3. Выполнен прогноз внутрипластового отложения сульфатных солей в условиях Ардалинской группы месторождений. По лабораторным исследованиям керна определен радиус поровых каналов продуктивных пластов и, учитывая насыщенность пластовых вод сульфатами кальция и стронция, были получены параметры зародышеобразования и количество соли, которое может отложиться в поровом пространстве пласта;

4. Выполнен прогноз отложения сульфатных солей при закачке попутной воды в продуктивные пласты Ардалинского месторождения. Выполнен анализ динамики закачки попутной воды, рассчитаны компоненты при смешении попутных вод, определена насыщенность этих вод сульфатами кальция и стронция. По результатам лабораторного исследования кернового материала определены параметры зародышеобразования, и количество соли, которое может отложиться в поровом пространстве этого месторождения при закачке попутной воды.

5. Исследована динамика изменения коэффициента приемистости нагнетательных скважин после проведения солянокислотных обработок, на основании чего рассчитаны параметры отложения сульфатных солей в каналах вторичной пористости. Установлено постоянное снижение коэффициента приемистости скважин между соланокислотными обработками. Полученные результаты свидетельствуют о том, что при каждой последующей обработке солянокислотный раствор воздействуют на новые пропластки, а каналы фильтрации постепенно заполняются отложениями сульфатных солей.

6. Прогноз отложения сульфатных солей подтверждается анализом осадка, полученного при закачке попутной воды в пласт, и снижением коэффициента приемистости скважин во времени.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Бабикова, Анна Ивановна, 2012 год

1. Алексеев, П.Д. Влияние химических реагентов на кристаллизацию сульфата кальция Текст. / П.Д. Алексеев, Л.Т. Дытюк, Р.Х. Самакаев // Нефтяное хозяйство 1978 - №2. - С.37 - 38.

2. Антипин, Ю.В. Предотвращение осложнений при добыче обводненной нефти Текст. / Ю.В. Антипин, М.Д. Валеев, А.Ш. Сырланов Уфа: Башкирское кн. изд., 1987.- 167с.

3. Ахметшина, И.З. Влияние поверхностного натяжения и температуры на отложение солей в нефтепромысловом оборудовании Текст. / И.З. Ахметшина, Я.М. Каган, Г.А. Бабалян, В.П. Максимов // Нефтяное хозяйство 1979 - №3. -С.43-45.

4. Ахметшина, И.З. Механизм образования отложений солей в нефтяном оборудовании Текст. / И.З. Ахметшина, В.П. Максимов, Н.С. Маринин // Нефтепромысловое дело 1982 - №1.

5. Бабикова, А.И. Гидрогеохимическая характеристика пластовых вод нефтяных месторождений вала Сорокина Текст. / А.И. Бабикова // Материалы научно-практической конференции «Сырьевая база России в XXI веке». Архангельск,2001. С.19-23.

6. Бабикова, А.И. Насыщенность сульфатом кальция пластовых вод северной части Тимано-Печорской провинции Текст. / А.И. Бабикова, A.A. Мордвинов

7. Наука северному краю Сборник научных статей - выпуск 62 - Архангельск, 2005. - С.26-28.

8. Бабикова, А.И. Прогноз внутрипластового отложения сульфатных солей при добыче нефти Текст. / А.И. Бабикова, М.Б. Дорфман // Оборудование и технологии для нефтегазового комплекса ВНИИОЭНГ - 2010 - №4. - С.59-62.

9. Бабикова, А.И. Прогноз отложения сульфатных солей при закачке попутной воды Текст. / А.И. Бабикова, М.Б. Дорфман // Оборудование и технологии для нефтегазового комплекса ВНИИОЭНГ - 2010 - №6. - С.63-67.

10. Байголов, Б.З. Механизм отложения сульфата бария в скважинах объединения «Ставропольнефтегаз» Текст. / Б.З Байголов, Г.П. Белогорцев, Ф.М. Сатарова// Нефтепромысловое дело 1978 - №6. - С.34 - 35.

11. Баренблатт, Г.И. Движение жидкостей и газов в природных пластах Текст. / Г.И. Баренблатт, В.М. Ентов, В.М. Рыжик М.: Недра, 1984. - 211с.

12. Волобуев, Г.П. Прогнозирование гидрогеологических обстановок в нефтегазодобывающих районах Текст. / Г.П. Волобуев М.:. Недра, 1986. -193с.

13. Галлеев, Р.Г. Исследование минерального состава и причин отложений солей в нефтепромысловом оборудовании Текст. / Р.Г. Галлеев, Р.Н. Дияшев, Ф.М. Сатарова, С.С. Потапов // Нефтяное хозяйство 1998 - №5. -С.41 - 45.

14. Гаттенбергер Ю.П. Гидрогеология и гидродинамика подземных вод Текст. / Ю.П. Гаттенбергер М.:. Недра, 1982. - 184с.

15. Гиббс Дж. В. Термодинамические работы Текст. / Дж. В. Гиббс- М.:.Л.: Гостехиздат, 1950.- 492с.

16. Гиматудинов, Ш.К. Физика нефтяного и газового пласта Текст. / Ш.К Гиматудинов, А.И. Ширковский М.:. Недра, 1982. - 311с.

17. Гиматудинов, Ш.К. Справочное руководство по проектированию разработки и эксплуатации нефтяных месторождений Текст. / Ш.К Гиматудинов М.:. Недра, 1982. - 463с.

18. Гиматудинов, Ш.К. Солеотложения при разработке и эксплуатации нефтяных месторождений, прогнозирование и борьба с ними Текст. / Ш.К Гиматудинов, Л.Х. Ибрагимов, З.И. Сюняев Грозный, 1985. - 87с.

19. Глембовский, В.А. Основы физикохимни флотационных процессов Текст. / В.А.Глембовский М.:. Недра, 1980. 465с.

20. Гуревич, А.Е. Теоретические основы нефтяной гидрогеологии Текст. /

21. A.Е.Гуревич Л.:. Недра, 1972. 271с.

22. Дэвис, Дж.С. Статистический анализ данных в геологии Текст. / Дж.С. Дэвис М.:. Недра, 1990. -т.1 с.319, т.2 427с.

23. Зверев, В.П. Гидрогеохимические исследования системы гипс-подземные воды Текст. / В.П. Зверев М.:. Недра, 1967. - 118с.

24. Ибрагимов, Л.Х Интенсификация добычи нефти Текст. / Л.Х. Ибрагимов, И.Т. Мищенко, Д.К. Челоянц М.:. Наука, 2000. - 414с.

25. Ибрагимов, Л.Х Закономерности формирования сложных солевых осадков Текст. / Л.Х. Ибрагимов, И.З. Ахметшина// Нефтепромысловое дело 1981 -№7. - С13 - 15.

26. Карцев, A.A. Нефтегазопромысловая гидрогеология Текст. / А.А Карцев, A.M. Никаноров М.:. Недра, 1983. - 199с.

27. Кащавцев, В.Е Солеобразование при добыче нефти Текст. / В.Е. Кащавцев, И.Т. Мищенко М.\ Орбита-М,. 2004. - 431с.

28. Кащавцев, В.Е Предупреждение солеобразования при добыче нефти Текст. /

29. B.Е. Кащавцев, Ю.П. Гаттенбергер, С.Ф. Люшин М.:. Недра, 1985. - 215с.

30. Кащавцев, В.Е Компьютерное моделирование прогнозных оценок отложений солей при добыче нефти Текст. // Нефтяное хозяйство 2002 - №12. -С.73 - 75.

31. Кащавцев, В.Е Итерационное моделирование комплексного солеобразования при добыче обводненной нефти Текст. // Нефтяное хозяйство 1999 - №9.1. C.38 -41.

32. Карцев, A.A. Нефтегазопромысловая гидрогеология Текст. / А.А Карцев, М.И. Суббота, В.Ф. Клейменов идр. М.:. Недра, 1980. - 271с.

33. Карцев, A.A. Методы обработки и интерпретации гидрогеологических исследований нефтегазопоисковых целях Текст. / А. А Карцев, A.M. Никаноров -М.:. Недра, 1983.- 199с.

34. Крайнов, С.Р. Методы геохимического моделирования и прогнозирования в гидрогеологии Текст. / С.Р. Крайнов, Ю.В. Шваров, Д.В. Гричук и др. М.:. Недра, 1988.-254с.

35. Лысенко, В.Д. Разработка нефтяных месторождений Текст. / В.Д. Лысенко -М.:. Недра, 2003. 638с.

36. Люшин, С.Ф. О возможности отложений неорганических солей в пластовых условиях Текст. / С.Ф. Люшин, A.A. Глазков, Г.В. Галеева и др. -М.: ВНИИОЭНГ- 1983.- 100с.

37. Люшин, С.Ф. Отложения неорганических солей в скважинах, призабойной зоне пласта и методы их предотвращения Текст. / С.Ф. Люшин, P.M. Хабибуллин Тр. БашНИПИнефть 1975- №45. - С. 120-122

38. Лялина, Л.Б. Формирование состава попутно-добываемых вод и их влияние на гипсоотложения при эксплуатации нефтяных месторождений Текст. / Л.Б. Лялина, М.Г. Исаев // Нефтепромысловое дело 1983. - 48с.

39. Мехтиев, Ш.Ф. Влияние искусственного заводнения на гидрохимию нефтяного пласта Текст. / Ш.Ф. Мехтиев, Х.Р. Ахундов, Е.А. Ворошилов Баку: МААРИФ 1969. - 344с.

40. Мищенко, И.Т. Скважинная добыча нефти Текст. / И.Т. Мищенко М.: изд. РГУ нефти и газа, - 2003. - 816с.

41. Нывлт, Я Кристаллизация из растворов Текст. / Я Нывлт М.: Химия,- 1974. -150с.

42. Панов, В.А. прогнозирование выпадения гипса из пластовых вод в нефтепромысловом оборудовании Текст. // Нефтепромысловое дело 1978 -№10. - 9с.

43. Пантелеев, A.C. Исследования физико-химических процессов при заводнении продуктивных пластов и добыче нефти Текст. / A.C. Пантелеев, Н.Ф. Козлов, М.Ф. Персиянцев, Л.Т. Дытюк, Р.Х. Самакаев Оренбург кн. изд., 2000. - 299с.

44. Рагулин, В.В. Перспективная технология предупреждения солеотложения в добывающих скважинах Текст. / В.В. Рагулин, А.И. Волошин, И.М. Ганиев, А.Г. Михайлов, Д.В. Маркелов // Нефтепромысловое дело 2008- №11.-С.62-65.

45. Самарина, B.C. Гидрогеохимия Текст. / B.C. Самарина Л.: ЛГУ, 1977. - 359с.

46. Сокирко, Л.Е. Осадкообразование и нарушение сульфатно-кальциевого равновесия при смешения вод Текст. / Л.Е. Сокирко, A.M. Никаноров // Тр. СевКавНИПИнефть -1973 №15. - С.155 - 166

47. Чистовский, А.И. О причинах выпадения гипса при разработке нефтяных залежей Текст. / А.И. Чистовский //Геология нефти и газа-1975- №2. С.69-74.

48. Язвин, JI.C. Гидрогеология СССР, сводный том, выпуск 3 Текст. / JI.C. Язвин -М.:. Недра, 1977.-279с.

49. Oddo, J.E. Method predicts well bore scale, corrosion Текст. / J.E. Oddo, M.B. Tomson // Oil and gas,-1998.- P.107- 114.1. ПАТЕНТНЫЕ ДОКУМЕНТЫ

50. A.c. 1648896 СССР. Способ извлечения йода из горных пород Текст. /

51. A.И.Бабикова (СССР)№ 1648896; заявл. №4449957 19.05.88; зарег. 15.01.91.1. ОТЧЕТЫ

52. Отчет о научно-исследовательской работе «Тектонические критерии прогноза нефтегазоносности на европейском севере ТПП. Разломы земной коры европейского севера СССР в связи с нефтегазоносностью» Текст./ исполнители: Малышев, Н.А Сыктывкар, 1982. - 140с.

53. B.А.Даллимулин С.Г. Архангельск, 1986. - 203с.

54. Отчет по теме: «Обобщение геолого-гидрогеологических материалов с целью выявления критериев оценки гидрогеологических обстановки северной части ТПП» Текст. / исполнители: Смирнова Н.В., Свириденко М.М, Лешукова З.В.Архангельск, 1987.-201с.

55. Боголицын К.Г. «» ' 2011 г.1. АКТо внедрении «Методики прогноза отложений сульфатных и карбонатных солей при

56. Методика прошла апробацию на месторождениях ООО «Компании Полярное

57. Начальник отдела о разработке месторождений1. В.П Арестов М.Б. Дорфман