Совершенствование технологий обработки призабойной зоны нефтедобывающих скважин: На примере юрских пластов Нижневартовского свода тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.17, кандидат технических наук Сергиенко, Виктор Николаевич

• Сергиенко, Виктор Николаевич
• кандидат технических наук
• 2002

Оглавление диссертации кандидат технических наук Сергиенко, Виктор Николаевич

Введение.

1. Геолого-литологическая характеристика продуктивных пластов юрских тложений Нижневартовскаго свода.

2. Анализ эффективности ОПЗ юрских отложений.

2.1. Анализируемые факторы и выборки скважин.

2.2. Методика определения значимых факторов и граничных геолого-изических условий эффективного применения методов ОПЗ.

2.3. Многофакторный анализ методов ОПЗ.

3. Пути совершенствования кислотных ОПЗ юрских пластов.

3.1. Механизм химического взаимодействия кислотных составов с горной ородой.

3.2. Увеличение проникающей способности кислотных составов.

3.3. Снижение скорости реакции кислоты с породой.

3.4. Предупреждение вторичного осадкообразования и улучшение выноса родуктов реакции.

3.5. Использование кислотных составов комплексного действия и омбинированных технологий ОПЗ.

4. Результаты лабораторных исследований кислотного воздействия при оделировании термобарических условий юрских пластов.

5. Промысловые испытания высокотемпературных кислотных составов.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Совершенствование технологий обработки призабойной зоны нефтедобывающих скважин: На примере юрских пластов Нижневартовского свода»

Актуальность проблемы. Эффективность разработки нефтяных месторождений во многом определяется состоянием призабойной зоны пласта (ПЗП) добывающих и нагнетательных скважин. Эта область пласта наиболее подвержена различным физико-химическим и термодинамическим изменениям, колебаниям температур и давлений, возникающим при повышенных скоростях фильтрации многофазных систем. При этом ПЗП является той частью пласта, о которой специалисты имеют наибольшую информацию и на которую можно наиболее эффективно воздействовать с целью улучшения ее состояния. В настоящее время на месторождениях Западной Сибири для улучшения работы скважин применяются многочисленные технологии обработок призабойной зоны (ОПЗ) скважин. Однако, многие технологии, в том числе применяемые в промышленном масштабе, не отвечают всем технологическим и экономическим требованиям.

Особенно мало информации накоплено по результатам воздействий на ПЗП скважин, вскрывших юрские продуктивные отложения. В то же время юрские пласты, в частности Нижневартовского свода, пригодны для промышленной эксплуатации на большинстве обустроенных месторождений Нижневартовского, Мегионского, Лангепасского, Покачевского и Когалымского регионов. В структуре месторождений Широтного Приобъя ООО «ЛУКОЙЛ-Западная Сибирь» на долю юрских пластов приходится более 300 млн. тонн нефти или 29,9 % остаточных извлекаемых запасов этих месторождений. Следует отметить, что за последние 10 лет доля добычи нефти из юрских отложений выросла более чем в 2 раза. В связи с тем, что основные по запасам пласты групп АВ и БВ находятся на поздних стадиях разработки и доля трудно извлекаемых запасов в структуре как старых, так и достаточно молодых месторождений, увеличилась, весьма актуальной задачей является ускорение темпов ввода в разработку и интенсификации эксплуатации именно юрских пластов.

Цель работы. Создание научно-методической основы оптимизации применения технологий ОПЗ юрских пластов с учетом конкретных геолого-промысловых и горно-геологических условий скважин; разработка эффективной в специфических геолого-литологических и термобарических условиях юрских пластов технологии кислотной обработки призабойных зон скважин.

Основные задачи исследований.

1. Анализ эффективности апробированных в условиях юрских пластов Лангепасского, Покачевского и Когалымского регионов технологий ОПЗ нефтедобывающих скважин. Выявление факторов, влияющих на результативность обработок.

2. Определение оптимальных геолого-промысловых и горногеологических условий наиболее эффективного применения используемых технологий ОПЗ.

3. Разработка модифицированных кислотных составов для ОПЗ, наиболее полно отвечающих требованиям специфических термобарических и литолого-физических условий юрских коллекторов. Лабораторные фильтрационные исследования составов на естественном керновом материале.

4. Разработка и промысловые испытания технологии ОПЗ юрских пластов с применением модифицированных кислотных составов.

Методы решения поставленных задач. Поставленные задачи решались на основе обобщенного комплексного многофакторного статистического анализа данных по результатам ОПЗ юрских пластов различными технологиями воздействия.

Оценка влияния геолого-промысловых факторов, а также определение оптимальных и граничных (пороговых) горно-геологических условий наиболее эффективного применения технологий ОПЗ, производились с применением математических методов статистического анализа, в частности, статистики Манна-Уитни, последовательного диагностического анализа Вальда.

Анализ механизма химического воздействия кислотных составов на горную породу и разработка требований к кислотным реагентам применительно к юрским коллекторам проведены на базе литературно-патентных исследований публикаций за последние 20 лет. Анализ проведен с учетом последних данных о минералогическом составе, литолого-физических и фильтрационно-емкостных свойствах верхнеюрских коллекторов, полученных с участием автора настоящей работы в Центре исследования керна и пластовых флюидов ООО «КогалымНИПИнефть».

Исследование свойств модифицированных кислотных составов и оценка эффективности их воздействия на горную породу произведены путем лабораторного моделирования пластовых условий юрских коллекторов. Фильтрационные испытания проводили на естественном керновом материале на установке имитации пластовых условий FFES-665 производства фирмы «CORETEST SYSTEMS, INC.», USA.

Апробация разработанных кислотных составов и технологии их воздействия на юрские коллектора произведена путем прямых экспериментальных работ на реальных объектах - скважинах Лас-Еганского и Покамасовского месторождений.

Научная новизна.

1. Установлены оптимальные значения факторов, влияющие на эффективность технологий ОПЗ юрских коллекторов; оптимальные и граничные геолого-физические условия их эффективного применения.

2. Разработана методика прогноза эффективности работ и выбора скважин для применения технологии ОПЗ юрских коллекторов.

3. Разработаны модифицированные высокотемпературные кислотные составы (ВКС) и технология ОПЗ юрских пластов с их применением (новизна предложенного способа ОПЗ защищена двумя патентами Российской Федерации).

Защищаемые положения.

1. Разработанная методика прогноза эффективности работ и выбора скважин для применения технологии ОПЗ юрских пластов.

2.Новые кислотные составы, включающие минеральные кислоты пониженной концентрации, органическую кислоту и полярные «взаимные» растворители, наиболее полно отвечающие специфическим условиям юрских коллекторов.

3. Новая технология ОПЗ юрских пластов с использованием высокотемпературных кислотных составов и применением для предварительной и последующей обработки буферных жидкостей из числа полярных взаимных растворителей.

Практическая ценность и реализация в промышленности.

Создана и внедрена в практику работ предприятий ООО «ЛУКОЙЛ-Западная Сибирь» компьютерная программа прогноза эффективности и выбора скважин для физических и физико-химических технологий ОПЗ юрских коллекторов - «OPZ PROGNOZ». Программа позволяет выбрать наиболее эффективный метод воздействия для конкретных геолого-физических условий скважин, то есть оптимизировать применение технологий ОПЗ.

Разработаны высокотемпературные кислотные составы и технология их применения, максимально удовлетворяющие сложным условиям юрских коллекторов. Проведены испытания разработанной технологии ОПЗ, показавшие высокую ее эффективность.

Разработана и принята к применению в ООО «ЛУКОЙЛ-Западная Сибирь» «Инструкция ОПЗ юрских коллекторов высокотемпературными кислотными составами». Планами внедрения новой техники на 2002-2003 гг. предусмотрено внедрение разработанной технологии ОПЗ на 55 скважинах предприятий ООО «ЛУКОЙЛ-Западная Сибирь».

Автор выносит глубокую благодарность за оказанную практическую помощь при выполнении настоящей работы научному руководителю - д.х.н., профессору Р.Н. Фахретдинову, а также научному консультанту, д.т.н., профессору В.Г. Уметбаеву

Заключение диссертации по теме «Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений», Сергиенко, Виктор Николаевич

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Выполненная работа позволяет сделать следующие основные заключения, выводы и рекомендации.

1. Установлено, что стандартная технология ГКО с применением обычных водных растворов соляной и плавиковой кислот высоких концентраций (НС1 - 12 % и более, HF -3 % и более), а также выдержкой скважины на реакцию после закачки кислоты неприемлема в экстремальных термобарических и геолого-литологических условиях юрских коллекторов.

2. Разработана методика прогноза эффективности работ и выбора скважин для применения технологии ОПЗ юрских пластов, основанная на установлении оптимальных геолого-промысловых условий их проведения и обеспечивающая повышение технико-экономической эффективности физических методов ОПЗ до 86 %, а кислотных до 92 %.

3. Проведены лабораторные фильтрационные исследования, в результате которых разработаны модифицированные кислотные составы, наиболее полно удовлетворяющие условиям юрских пластов. Такие составы, содержащие 6-9 % соляной, до 1 % плавиковой и 1,5-3 % уксусной кислоты, а также 10-25 %взаимного растворителя, увеличивают проницаемость пород юрских пластов в 1,2-1,8 раз.

Этими же экспериментами установлена целесообразность применения взаимных растворителей в качестве буферных жидкостей и необходимость непрерывности обработки, исключающей выдержку породы на реакцию после закачки кислотного состава.

4. Проведены промысловые испытания разработанной технологии ОПЗ юрских пластов, в результате которых установлено:

- предложенные кислотные составы активно воздействуют в жестких термобарических условиях на юрские коллектора, повышая коэффициенты продуктивности скважин в 2,2-4,2 раза;

- использование взаимных растворителей в качестве компонентов высокотемпературных кислотных составов и буферных жидкостей повышает проникающую способность композиций в низкопроницаемый коллектор, снижая в реальных условиях давления закачки в пласт на 1,0-4,0 МПа. Из числа взаимных растворителей предпочтительно использование изопропилового спирта, бутилцеллозольва или их смесей. Достаточное для проявления указанного выше эффекта количество ВЗР в кислотных растворах составляет 15-25 %;

- использование органической, в частности, уксусной кислоты в высокотемпературных кислотных составах и буферных жидкостях предотвращает негативные процессы вторичного осадко- и гелеобразования. Достаточное для проявления отмеченного эффекта содержание уксусной кислоты в ВКС составляет 1,5-3,0 %, в буферных растворах ВЗР - до 7 %;

- оптимальный удельный расход модифицированных кислотных о композиций составляет 0,9-2,1 м на 1 погонный метр интервала перфорации, 3 буферных жидкостей ВЗР - от 0,8 до 1,5 м /м. При этом радиус комплексного воздействия на ПЗП кислотного состава и буферной жидкости ВЗР в этом случает должен составлять не мене 2,0-2,5 м;

- при ОПЗ пластов с проницаемостями ниже 0,011-0,008 мкм целесообразно использовать гидроимпульсную закачку реагентов в пласт. Импульсные гидроудары с амплитудой 3,0-4,0 МПа облегчают проникновение буферных и кислотных составов в ПЗП, снижая на 2,0-3,0 МПа максимальное давление закачки;

- необходимо непрерывное ведение кислотного воздействия, включающего закачку в ПЗП кислотных и буферных составов и вызов притока без выдержки скважины на реакцию.

5. На основании отмеченных выше результатов с участием автора настоящей работы разработана, передана и принята к использованию на предприятиях ООО «ЛУКОЙЛ-Западная Сибирь» «Инструкция ОПЗ юрских коллекторов высокотемпературными кислотными составами».

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Сергиенко, Виктор Николаевич, 2002 год

1. Литолого-петрофизическое обоснование технологий интенсификаций добычи нефти из низкопроницаемых коллекторов месторождений АО «Лукойл Лангепаснефтегаз»: Отчет о НИР/Институт углеводородов и окружающей среды при РАЕН. Рук. Горбунов А.Т.- М., 1998.

2. Анализ эффективности и разработка рекомендаций по оптимизации применяемых методов ОПЗ в нефтедобывающих скважинах ТПП «Лангепаснефтегаз»: Отчет о НИР/ООО КогалымНИПИнефть. Рук. Сергиенко В.Н., Фахретдинов Р.Н., Земцов Ю.В.-Когалым, 2000.

3. Комплексное лабораторное изучение кернового материала по поисковым, разведочным и оценочным скважинам месторождений ТПП «Когалымнефтегаз»:Отчет о НИР/УНИР ТПП «Когалымнефтегаз». Рук. Матигоров А.А., Зарипов О.Г.- Когалым, -1998, кн.2.

4. Комплексные литолого-петрофизические исследования керна и физико-химические анализы проб пластовых флюидов из скважин месторождений ТПП «Лангепаснефтегаз»: Отчет о НИР/ЦИКиПФ ООО «КогалымНИПИнефть». Рук. Бружес В.Л. и др. Когалым,-2001, кн.2.

5. Комплексные литолого-петрофизические исследования керна, шлама и физико-химические анализы проб пластовых флюидов из скважин месторождений ТПП «Лангепаснефтегаз»: Отчет о РШР/ЦРЖиПФ ООО «КогалымНИПИнефть». Рук. Бружес В.Л. и др. Когалым,-2002, кн.2.

6. Шелепов В.В., Зарипов О.Г., Фахретдинов Р.Н., Земцов Ю.В. Вопросы интенсификации добычи нефти в полимиктовых высокоглинистых коллекторах//Интервал.- Самара: 1999.-№ 7.- С. 2-6.

7. Фахретдинов Р.Н., Земцов Ю.В., Новоселова Т.С., Сергиенко В.Н. Гидрофобизация призабойной зоны гидрофильных коллекторов//Нефт. Хоз-во,- 1999.-№ 4.-С. 29-30.

8. Анализ применения физико-химических методов увеличения нефтеотдачи Когалымской группы месторождений Западной Сибири: Отчет о НИР/НИИНефтеотдача. Рук. Фахретдинов Р.Н., Хайрединов И.Ш., Ганиев Р.Р-Уфа, 1997.

9. Ю.Тюрин Ю.Н., Марков А.А. Статистический анализ данных на компьютере,- М.: ИНФРА, 1998.-528с.

10. П.Мирзаджанзаде А.Х., Степанова Г.С. Математическая теория эксперимента в добыче нефти. М.: Недра, 1977.-232с.

11. Вальд А. Последовательный анализ. М.: Физматгиз, 1960.

12. Аветисов А.Г., Кошелев А.Т., Крылов В.И. Ремонтно-изоляционные работы при бурении нефтяных и газовых скважин. М.: Недра, 1981.- 215с.

13. Н.Кристиан М., Сокол С., Константинеску А. Увеличение продуктивности и приемистости скважин. М.: Недра, 1985.-184с.

14. Анализ эффективности и разработка рекомендаций по оптимизации применяемых методов ОПЗ в нефтедобывающих скважинах ТПП «Когалымнефтегаз»: Отчет о НИР/ КФ ОАО «ПермНИПИнефть». Рук. Сергиенко В.Н., Фахретдинов Р.Н., Земцов Ю.В. Когалым, 1999.

15. Ибрагимов Г.З., Сорокин В.А., Хисамутдинов Н.И. Химические реагенты для добычи нефти. М.: Недра, 1986.- 240 с.

16. Разработка эффективных методов освоения, борьбы с отложениями и оптимизации работы скважин Когалымской группы месторождений: Отчет о НИР/ Уфимский нефт. ин-т ХИО МинВУЗ РСФСР, 1988.

17. Harri О.Мс Leod Jr. Matrix acidizing. J. of Petrol. Technol1984, XII, vol. 36, № 13, pp. 2055-2069. Перевод статьи в Экспресс-информации серии «Бурение»,- 1985 г.- № 19.-С. 8-11.

18. Пат. РФ № 2023143. Кл. Е 21 В 43/22, 43/27. Опубл. 15.11.94.

19. Авт. св. СССР № 1571224. Кл. Е 21 В 43/27. Опубл. 15.06.90.

20. Авт. св. СССР № 1758218. Кл. Е 21 В 43/27. Опубл. 30.08.92.

21. Авт. св. СССР № 1682543. Кл. Е 21 В 43/27. Опубл. 07.10.91

22. Пат США № 4696752. МКИ Е 21 В 43/27. Опубл.29.09.89.

23. Пат США № 4919827. МКИ Е 21 В 43/27. Опубл.24.04.90.

24. Пат. РФ № 1834460. Кл. Е 21 В 43/27. Опубл. 07.08.93.

25. Пат. РФ № 1834459. Кл. Е 21 В 43/27. Опубл. 07.08.93.

26. Авт. св. СССР № 1459308. Кл. Е 21 В 43/27. Опубл. 10.04.89

27. Авт. св. СССР № 1166543. Кл. Е 21 В 43/27. Опубл. 21.10.84.

28. Авт. св. СССР № 1505959. Кл. Е 21 В 43/27. Опубл. 07.09. 89.

29. Пат. США № 3962101. Кл. 252-8.55С.Опубл.08.06.76.

30. Пат. РФ № 2061860. Кл. Е 21 В 43/27. Опубл. 10.06.96.

31. Есипенко А.И., Петров Н.А., Калашнев В.В. Комплексный подход к решению проблем кислотных обработок на месторождениях Западной Сибири//Нефтепромысловое дело.- 1995.-№ 7.-С.28-32.

32. Есипенко А.И., Калашнев В.В., Петров Н.А., Ветланд M.JT. Промысловые испытания комплексной технологии кислотных воздействий на месторождениях АО «Ноябрьскнефтегаз»// Нефтепромысловое дело,-1996.- № 5.-С.12-15.

33. Горбунов А.Т., Широков В. А., Крянев Д.Ю. Применение катионоактивных ПАВ для повышения продуктивности скважин/Нефт. Хоз-во,- 1992.- № 9.-С.20-22.

34. Глущенко В.Н. К вопросу обработки призабойных зон скважин катионными ПАВ/ Нефтяная и газовая промышленность.- 1995.-№1.-С.50-53.

35. Пат. РФ № 2039237. Кл. Е 21 В 43/27. Опубл. 09.07.95.

36. Пат. РФ № 2047756. Кл. Е 21 В 43/27. Опубл. 10.11.95.

37. Назыров P.P., Саунин А.В. и др. Предотвращение образования вторичных осадков при кислотных обработках скважин/Обзорнаяинформация «Газовая промышленность», серия: Разработка и эксплуатация газовых и газоконденсатных месторождений. Выпуск 11, М., 1989.

38. Логинов Б.Г. и др. Руководство по кислотным обработкам скважин. М.: Недра, 1966.-218с.

39. Пат. РФ № 2013530. Кл. Е 21 В 43/27. Опубл. 30.05.94.

40. Обобщить опыт применения кислотных обработок ПЗП на месторождениях Главтюменнефтегаза и определить область их применения: Отчет о НИР/ СибНИИНП. Рук. Даровских С.В.- Тюмень, 1986.

41. Стрелко В.В. Механизм полимеризации кремневых кислот/ Коллоидный журнал.- 1970.-№ 3.- 32с.

42. Фролов Ю.Г., Шабанов Н.А., Попов В.В. Влияние температуры и рН на поликонденсацию кремниевой кислоты в водной среде/Коллоидный журнал,- 1983,-том XLV, вып. 1.-С. 179-182.

43. Пат. РФ № 2095559. Кл. Е 21 В 43/27. Опубл. 10.11.97.

44. Пат. РФ № 2070287. Кл. Е 21 В 43/27. Опубл. 10.12.96.

45. Пат. РФ № 2095558. Кл. Е 21 В 43/25. Опубл. 10.11.97.

46. Пат. РФ № 2135755. Кл. Е 21 В 43/22. Опубл. 27.08.99

47. Пат. РФ № 1327594. Кл. Е 21 В 43/25. 0публ.20.03.95.

48. Клещенко И.И. Комплексное воздействие на прискважинную зону низкопроницаемых коллекторов/ Нефтепромысловое дело.- 1997,- № 10.-С. 18-19.

49. Носов В.Н., Зайцев Г.С. Интенсификация притока нефти акустическим воздействием на продуктивные пласты/Нефтепромысловое дело, серия «Отечественный опыт».- 1987.- № 5.-С.3-8.

50. Регламент по кислотным обработкам скважин/УРС ТПП «Лангепаснефтегаз».- Лангепас, 1999.

51. Сергиенко В.Н., Земцов Ю.В. Вопросы интенсификации притока нефти в юрских коллекторах/ Интервал.-2001.-№ 6.-С. 6-7.

52. СТП 5804465-117-2000. Технология изоляции водопритоков в скважинах кремнийорганическими реагентами. ООО «ЛУКОЙЛ-Западная Сибирь».-Когалым: КогалымНИПИнефть, 2000.- 40с.

53. Позднышев Т.Н., Санников В. А. и др. Новые технологии интенсификации работы добывающих и нагнетательных скважин/ Интервал.- 2001.- № 8.-С. 11-13.

54. Праведников Н.К., Маслянцев Ю.В. и др. Направления развития технологий повышения нефтеотдачи и интенсификации работы скважин в ОАО «ЛУКОЙЛ»/Интервал.-2001.- № 8.-С. 39-43.

55. Промысловые испытания устройства имплозионного полуавтоматического УИПА: Отчет о НИР/ ООО «КогалымНИПИнефть». Рук. Газаров А.Г. - Когалым, 2001.

56. Св-во на пол. мод. Пневматический глубинный насос замещения./ Газаров А.Г., Сергиенко В.Н. и др.- приоритет 07.02.99. Опубл. 2000.-Бюл.8.

57. Св-во на пол. мод. 19866. Устройство для гидродинамического воздействия на призабойную зону скважины/А.Г. Газаров, М.И. Галай, В.Н. Сергиенко и др. приоритет 21.02.01; Опубл. 10.10.01. Бюл. 28.117