Усовершенствование технологии извлечения остаточных запасов углеводородов из заблокированных зон на основе теории нелинейной волновой механики тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.17, кандидат технических наук Нургалеева, Аделя Ринатовна

• Нургалеева, Аделя Ринатовна
• кандидат технических наук
• 2005

Оглавление диссертации кандидат технических наук Нургалеева, Аделя Ринатовна

ВВЕДЕНИЕ

1 ПРОБЛЕМЫ УВЕЛИЧЕНИЯ НЕФТЕГАЗООТДАЧИ. МЕХАНИЗМ ЭКРАНИРОВАНИЯ ОСТАТОЧНЫХ ЗАПАСОВ В

НИЗКОПРОНИЦАЕМЫХ ВЫСОКОГЛИНИСТЫХ КОЛЛЕКТОРАХ

1.1 Аналитический обзор методов увеличения нефтеотдачи пластов и характеристика основных технологий

1.2 Водоизоляция флюидонасыщенных пластов

1.3 Механизм экранирования остаточных запасов в низкопроницаемых высокоглинистых коллекторах

1.4 Фильтрационные процессы и качество закачиваемых вод

2 МОДЕЛИРОВАНИЕ ВЫТЕСНЕНИЯ НЕФТИ ВОДОЙ ИЗ ПЛАСТОВ С ИЗМЕНЯЮЩЕЙСЯ СТРУКТУРОЙ ПОРОВОГО ПРОСТРАНСТВА

2.1 Теоретические особенности переноса частиц

2.2 Законы сохранения

2.3 Функция распределения пор по размерам

2.4 Скорости сужения и блокирования поровых каналов

2.5 Функция распределения частиц по размерам

2.6 Интенсивность массообмена. Скорости роста и изъятия частиц из 61 ^г процесса

2.7 Пористость и проницаемость

2.8 Перенос малоконцентрированной суспензии

3 РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЙ ВОЛНОВОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ

ПРИ ДЕКОЛЬМАТАЦИИ ВЫСОКОГЛИНИСТЫХ КОЛЛЕКТОРОВ

3.1 Разработка математических моделей многофазных сред

3.2 Вибрационное движение в плоской стоячей волне

3.3 Вибрационное движение в плоской бегущей волне

3.4 Движение пузырьков в плоской бегущей волне

3.5 Движение пузырьков в сферической бегущей волне

3.6 Движение жидких капель при воздействии вибрации

3.7 Технология введения в резонанс нефтяных пластов

3.8 Область и порядок применения технологии.

3.9 Промысловые испытания виброволновой технологии 94 ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ 98 СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Усовершенствование технологии извлечения остаточных запасов углеводородов из заблокированных зон на основе теории нелинейной волновой механики»

Переход крупных нефтяных месторождений в позднюю стадию разработки, ухудшение структуры запасов, ввод в разработку месторождений с трудноизвлекаемыми запасами обусловливают негативное изменение фонда добывающих скважин нефтедобывающих предприятий, характеризующееся увеличением доли малодебитных скважин, ростом числа скважин с высоковязкой продукцией, увеличением количества высокообводненных скважин. Месторождения нефти и газа Республики Башкортостан представлены практически всеми известными типами залежей. Большинство из них уже вступило в позднюю и завершающую стадию разработки. Из недр Башкортостана добыто более 1,5 млрд.т нефти и более 70 млрд. м3 газа. Степень выработки начальных извлекаемых запасов достигла 84,5%, текущая обводненность -90,9%. За последние пять лет добыча нефти снизилась на 29%. Доля остаточных запасов растет с переходом от девонских отложений к отложениям верхнего карбона и перми. В этом направлении отмечаются закономерности ухудшения состава и свойств углеводородного сырья, усиливается неоднородность коллекторских свойств пород.

Заключительный этап разработки месторождений, как правило, характеризуется большой степенью выработки запасов из высокопродуктивных коллекторов и крайне низкими темпами извлечения нефти из высокоглинистых и малопродуктивных коллекторов. Поэтому доля запасов, содержащихся в таких коллекторах, возросла к настоящему времени до 80% от остаточных извлекаемых, что в целом определяет будущее разработки месторождений.

Несмотря на значительное расширение применения в последние годы физико-химических методов увеличения нефтеотдачи пластов дальнейшее совершенствование разработки месторождения с целью повышения эффективного воздействия на остаточные запасы в высокоглинистых и малопродуктивных пластах будет определяться технологиями, обеспечивающими перераспределение пластового давления в этих коллекторах с целью включения в разработку заблокированных зон.

Проблема заключается в том, что методы по совершенствованию системы разработки, предпринимаемые на первых этапах, были ориентированы на вытеснение нефти из высокопродуктивных коллекторов, что привело к созданию гидродинамически изолированных участков залежи, приуроченных к высокоглинистым и малопродуктивным пластам без поддержания в них необходимой пластовой энергии.

Большой вклад в исследование и успешное решение этих проблем внесли работы институтов Азинефтехим им. М.М. Азизбекова, БашНИПИнефть, ВНИИБТ, ВНИИнефть, ВНИИкрнефть, ВолгоградНИПИнефть, Иваново-ФранковскиЙ институт нефти и газа, РГУНГ им. И.М. Губкина, СибНИИНП, ТатНИПИнефть, УГНТУ, ТюмГНГУ и др., а также производственные объединения "Башнефть", "Беларусьнефть", "Главтюменнефтегаз", "Нижневолж-скнефть", "Пермнефть", "Татнефть" и др.

Началом разработки актуального в настоящее время научного подхода к извлечению запасов из глинистых и малопродуктивных коллекторов следует считать восьмидесятые годы, когда институтом «ТатНИПИнефть» был оценен характер воздействия заводнения на различные группы коллекторов. Было выявлено отсутствие воздействия пресных вод на вытеснение нефти из высокоглинистых и малопродуктивных коллекторов и крайне слабое воздействие на этот процесс минерализованных (попутных) вод.

Кроме того, как показали исследования последних лет (Н.И. Хаминов, Н.Ф. Гумаров и др.), при заводнении на границе раздела высокопродуктивных и глинистых коллекторов создается кольматационный экран, препятствующий охвату заводнением именно глинистых коллекторов, прочность и время формирования которого определяется минерализацией закачиваемой воды, содержанием и распределением пелитовой составляющей глинистого материала в породе.

Цель работы. Интенсификация выработки остаточных запасов из заблокированных зон разработкой технологии, основанной на эффектах теории нелинейной волновой механики.

Основные задачи исследований

1. Объяснение механизма экранирования остаточных запасов в низкопроницаемых высокоглинистых коллекторах.

2. Обоснование и разработка моделей процессов вытеснения с изменяющейся структурой порового пространства.

3. Разработка технологий волнового воздействия для извлечения остаточных запасов из заблокированных зон высокоглинистых коллекторов.

Научная новизна

1. Объяснен механизм явлений, происходящих при переносе малоконцентрированных суспензий двухфазным фильтрационным потоком, позволяющий определить место изменения коллекторских свойств пласта, время и степень их влияния на нефтеотдачу пластов в зависимости от конкретных физико-геологических условий и режимов заводнения.

2. Теоретически обосновано воздействие тонкодисперсной пелитовой составляющей глинистого цемента коллектора на изменение его фильтрационных характеристик, обусловленное сужением сечения поровых каналов, их частичным или полным блокированием, особенно на границе между высоко и низкопроницаемыми зонами.

3. Предложен научно обоснованный подход к разблокированию остаточных запасов, сосредоточенных в низкопроницаемых глинистых коллекторах.

Практическая ценность. Разработано временное руководство по технологии воздействия на призабойную зону добывающих и нагнетательных скважин с применением гидродинамических генераторов волн.

Заключение диссертации по теме «Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений», Нургалеева, Аделя Ринатовна

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Геолого-промысловый анализ сосредоточения остаточных запасов нефти в низкопроницаемых коллекторах позволил сделать вывод о возможности экранирования этих запасов на границе с высокопроницаемыми коллекторами тонкодисперсной фракцией реликтового и техногенного происхождения, переносимой потоком вытесняющего агента.

2. На моделях поставлена и решена задача вытеснения нефти водой из пластов с изменяющейся структурой порового пространства, которая позволила:

- теоретически определить скорости сужения и блокирования поровых каналов частицами, движущимися вместе с вытесняющим потоком с учетом функции распределения частиц по размерам и интенсивности массообмена;

- провести расчеты, позволяющие определить место изменения коллекторских свойств пласта, время и степень их влияния на нефтеотдачу пластов в зависимости от конкретных физико-геологических условий и режимов заводнения.

3. Доказано, что разработка технологий вытеснения нефти из заблокированных зон невозможна без водоизоляции фильтра скважины с целью управления фильтрационными потоками в продуктивных пластах.

4. Показано, что при обработке скважины в процессе волнового воздействия происходит процесс декольматации пласта применением эффекта односторонне направленных движений включений в колеблющейся жидкости, сопровождающийся выносом механических частиц, шлама, асфальтенов и парафинисто-смолистых веществ.

5.Разработана и прошла промышленную апробацию в НГДУ «Азнака-евскнефть» технология обработки призабойной зоны добывающих и нагнетаI тельных скважин виброволновым воздействием (ВВВ).

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Нургалеева, Аделя Ринатовна, 2005 год

1. Годовой геологический отчет НГДУ «Ишимбайнефть» за 2004год.

2. Муслимов Р.Х., Шавалиев A.M., Хисамов Р. Б., Юсупов И.Г. Геология, разработка и эксплуатация Ромашкииского нефтяного месторождения.- М.: ВНИИОЭНГ, 1995г.- Т.2.-286с.

3. Кубарев Н.П. Исследования и промышленные испытания полимерного заводнения на месторождениях Татарстана// Геология, разработка и эксплуатация нефтяных месторождений Татарстана.гсб.научн.тр. -Бугульма: ТатНИПИнефть, 1996.- С 128-131.

4. Власов С.А., Красноневцева Н.В., Катан Я.М. и др. Новые перспективы полимерного заводнения в России// Нефтяное хозяйство. 1998. - №5.- С 46-49.

5. Глумов И.Ф., Кочетков В.Л., Слесарева В.В. и др. Применение ПАВ на нефтяных месторождениях Татарии// Повышение эффективности разработки нефтяных месторождений Татарии на поздней стадии разработки Бугульма: ТатНИПИнефть, 1981.- С 116-120.

6. Муслимов Р.Х., Газизов А.Ш. Научно-технологические основы повышения нефтеотдачи заводненных коллекторов // Концепция развития методов увеличения нефтеизвлечения: материалы семинара-дискуссии. Казань, 1997.- С.92-114

7. Лебедев H.A. Резервы химических и биологических технологий увеличения нефтеотдачи// Нефтяное хозяйство.- 1997. №7.- С. 16-18.

8. Хисамов P.C. Особенности геологического строения и разработки многопластовых нефтяных месторождений Казань: изд-во "Мониторинг", 1996.- 288с.

9. Орлов Г.А, Мусабиров Р.Х., Ишкаев Р.К. и др. Комплексные физико-химические технологии обработки призабойной зоны нефтяных пластов.- Ижевск: Печать-Сервис, 1997.- 239 с.

10. Грайфер Ф.И., Колесников А.И., Шарбатова И.Н. и др. Влияние нагнетательных скважин, обработанных материалом «Полисил» на до-бывные возможности Повховского месторождения.// Нефтяное хозяйство.- 1998.- № 11. С.21 -22.

11. Тахаутдинов Ш.В., Фархутдинов Р.Г., Юсупов И.Г. и др. Комплекс новых технологий качественного ремонта и стимуляции продуктивности скважин.// Нефтяное хозяйство,- 1998.- №7.- С.38-39.

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

13. Галеев Р.Г. Повышение нефтеотдачи пластов реальная основа стабилизации добычи нефти в республике Татарстан на длительный период. //Концепция развития методов увеличения нефтеизвлечения:- материалы семинара-дискуссии.- Казань, 1997. С.3-9.

14. Латыпов Р.Ф., Маннанов Ф.Н. Дифференцированная водоизоля-ция продуктивных пластов при капитальном ремонте скважин. Тюмень: Изд-во «Вектор Бук», 2001. - 104 с.

15. Вершинин Ю.Н., Возмитель В.М., Кошелев А.Т. и др. Состояние и пути совершенствования водоизоляционных работ на месторождениях Западной Сибири // Обз. инф. Сер. Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море. М.: ВНИИОЭНГД992.- 68 с.

16. Блажевич В.А., Стрижнев В.А. Проведение РИР в скважинах в сложных гидродинамических условиях // Обз. инф. Сер. Нефтепромысловое дело. -М.: ВНИИОЭНГ, 1981.- Вып.9 53 с

17. Мамедов A.A. Нарушения обсадных колонн при освоении и эксплуатации скважин и способы их предотвращения.-М: Недра, 1974.-200 с

18. Гошовский С.В., Абдуладзе A.M., Клибанец Б.А. Совершенствование способов вскрытия нефтегазовых пластов // Обз. инф. Сер. Нефтепромысловое дело. -М.: ВНИИОЭНГ, 1983.- Вып. 13 (52).- 24 с.

19. Галеев Р.Г. Повышение выработки трудноизвлекаемых запасов углеводородного сырья. М.: КУБК-а, 1997. - 351с.

20. Муравьев И.М., Андриасов P.C., Гиматудинов Ш.К. и др. Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений. М.: Недра, 1970.-445 с.

21. Пыхачев Г.Б., Исаев Р.Г. Подземная гидравлика: Учеб. пособие. -М.: Недра, 1972.-360 с.

22. Клещенко И.И., Григорьев A.B., Телков А.П. Изоляционные работы при заканчивании и эксплуатации нефтяных скважин.- М.: Недра, 1998. 267 с.

23. Петров H.A., Юрьев В.М., Селезнев А.Г. и др. Ограничение во-допритока в нефтяные скважины.// Обз. информ. -М.: ВНИИОЭНГ, 1995. -65 с.

24. Кадыров P.P. Взаимодействие сополимеров акриловых кислот в пористой среде с электролитами при изоляции вод в нефтяных скважинах // Дисс. на соискание уч. степени канд. техн. наук. 1986. 160 с.

25. Бережной А.И. Изучение стяжения в суспензиях тампонажных цементов и его возможного влияния на качество цементирования газовых скважин // Крепление скважин и разобщение пластов. -М.: Недра, 1961.

26. Харьков В.А., Паняев В.М. Экспериментальное изучение процесса разрушения и восстановления цементного кольца в скважине // Тр. ТатНИИ.- Л.:Недра, 1965.- Вып. VII.

27. Тронов В.П., Тронов A.B. Очистка вод различных типов для использования в системе ППД.- Казань: ФЭН, 2001.- 557 с.

28. Тронов В.П., Ширеев А.И., Мельников Г.М. и др. О механизме парафинизации порового пространства пласта. // Нефтяное хозяйство.-1970.-№8.

29. Тронов В.П. Механизм образования смоло-парафиновых отложений и борьба с ними.- М.: Недра, 1970.

30. Шехтман Ю.М.Фильтрация малоконцентрированных суспензий. М., Недра, 1961.

31. Grusbeex Е., Collins R.E.// SPE J., December, 1982.-Р.847-856

32. Sharma M.M., Yortsos Y.C. //Alche Journal., October 1987.- Vol.33, №10.- P. 1636-1643

33. Никанынин Д.П., Никифоров А.И. Численное моделирование переноса твердых частиц фильтрационным потоком.// Разработка и эксплуатация нефтяных месторождений Татарстана: сборник. Бугульма,2000.

34. Антонов Г.П., Зайцев В.И., Шалин П.А. Определение скорости провижения закачиваемой воды в процессе заводнения эксплуатационных объектов НГДУ «Заинскнефть» и «Иркеннефть» путем закачки индикатора. Отчет № А9.2-76*98.- Бугульма: ТатНИПИнефть, 2000.

35. Антонов Г.П., Зайцев В.И. О высоких скоростях движения меченой жидкости. //Серия НПД.- М.,1986,- Вып.1.

36. Муравленко C.B., Артемьев В.Н., Хисамутдинов Н.И. и др. Разработка нефтяных месторождений.//Сбор и подготовка промысловой продукции.- М.: ВНИИОЭНГ, 1994.

37. Исследование и разработка современных требований к системе ППД на основе высоких технологий на вновь вводимых и реконструируемых объектах. Отчет по договору № 99.1481.00 ТатНИПИнефть, Бугуль-ма, 2000.

38. Батурин В.П. Минералогический состав и нефтеотдача песков // Азерб. нефт. хоз-во.- 1933,- № 2.- С.73-75.

39. Саркисян С.Г., Котельникова Д.Д. Глинистые минералы и проблемы нефтегазовой геологии.- М.: Недра, 1980.- 232 с.

40. Цветкова М.А. Влияние минералогического состава песчаных пород на фильтрующие способности и нефтеотдачу //Тр. ин-та нефти АН СССР.- Вып. 3.- 1954.- С.207-211.

41. Зубков П.Т., Федоров К.М. Механизм формирования высоковязких барьеров в неоднородных нефтяных пластах // Изв. РАН. МЖГ.-1994.-№ 1.- С.98-103.

42. Конюхов В.М., Костерин А.В., Чекалин А.Н. Образование и фильтрация оторочки загустителя в слоистых неоднородных пластах // Изв. РАЕН. Серия МММИУ.- 1997.- Т. 1, № 1.- С. 84-109.

43. Todd B.J., Willhite G.P., Green D.W. A mathematical model of in-situ gelation of polyacrylamide by a redox process // SPE RE, 1993 (Feb.).- P. 51-58.

44. Gao H.W., Chang M.-M., Burchfield Т.Е., Tham M.K. Permeability modification simulator studies of polymer-gel-treatment initiation time and crossflow effects on waterflood oil recovery // SPE RE, 1993 (August).- P.221-227.

45. A.c. 933963 СССР. Способ изоляции притока воды в скважину. -А.Ш. Газизов , В.К. Петухов, И.Ю. Исмагилов и др. Заяв. 1981;опуб. 1982, Бюл. №21.

46. Газизов А.Ш. О механизме действия полимер дисперсных систем на обводненные продуктивные пласты // М.: ВНИИОЭНГ, 1986.- 15с. Деп. рук. № 1315/нг.

47. Газизов А.Ш., Газизов А.А. Повышение эффективности разработки нефтяных месторождений на основе ограничения движения вод в пластах.- М.: Недра-Бизнесцентр, 1999.- 285 с.

48. Nikiphorov A.L, Nikanshin D.P. Modelling of particle transport by two-phase filtration flow in oil reservoir. ICMF'98, Lion, France. CD-version.

49. Никифоров А.И., Никаныпин Д.П. Перенос частиц двухфазным фильтрационным потоком // Математическое моделирование.- 1998.Т. 10.- № 6.- С.42-52.

50. Никаныпин Д.П., А.И. Никифоров А.И. Моделирование переноса частиц различного размера двухфазным фильтрационным потоком. //ИФЖ.- 2000.- Т.73.- № 3.- С.497-500.

51. Никифоров А.И. О моделировании суффозии водоносных пластов// ИФЖ.- 2000.- Т.73.- № 5.- С.497-500.

52. Nikiforov A.I., Anokhin S.V. Mathematical Model of Oil Displacement by Gel-Forming Solutions // Dynamics of Multiphase Systems. Int. Conf. on Multiphase Systems, ICMS'2000.- Ufa, Russia, June 15-17, 2000.- P.337-339.

53. Булыгин В.Я. Гидромеханика нефтяного пласта.- М.: Недра, 1974.- 232 с.

54. Нигматуллин Р.И. Динамика многофазных сред. Ч.И. М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1987.- 360 с.

55. Тодес О.М. К теории коагуляции и укрупнения частиц в золях. Кинетика укрупнения частиц при "перегонке" вещества через гомогенную фазу // Журн. физ. химии.- 1946.- Т. 20.- Вып. 7.- С.629-644.t

56. Капранов Ю.И. Структурная модель процесса механической кольматации пористой среды // Динамика сплошной среды: Сб. науч. тр. / АН СССР. Сиб. отделение. Ин-т гидродинамики.- 1989.- Вып. 90.- С.27-39.

57. Капранов Ю.И. Изменения поровой структуры в потоке монодисперсной взвеси // ПМТФ, 2000.- Т. 41.- № 2.- С. 113-121.

58. Ромм Т.С. Структурные модели порового пространства горных пород. Л.: Недра, 1985. 240 с.

59. Хейфец Л.И., Неймарк А.В. Многофазные процессы в пористых средах,- М.: Химия, 1982.- 320 с.

60. Левин В. Г. Физико-химическая гидродинамика. М.: Физматгиз, 1959. 699 с.

61. Синайский Э.Г. Гидродинамика физико-химических процессов. М. Наука, 1997.- 339с.

62. Методы извлечения остаточной нефти / М.Л. Сургучев, А.Т.Горбунов, Д.П. Забродин и др.- М.: Недра, 1991.- 347 с.

63. Крэйг Ф.Ф. Разработка нефтяных месторождений при заводнении.- М.: Недра, 1974.- 192 с.

64. Украинский Л.Е. Волновая технология в нефтяной промышленности /под редакцией Р.Ф.Ганиева.- Уфа: Изд-во РНТИК «Баштехин-форм», 1999.- 46 с.

65. Рахматулин Х.А. Основы газодинамики взаимопроникающих сред. //Прикладная механика, математика.- 1956.- Т. 20. Вып. 2.- С. 184195.

66. Ганиев Р.Ф., Украинский Л.Е. Динамика частиц при воздействии вибраций.- Киев: Наукова думка, 1975.- 168 с.

67. Кирко И.М., Добычин Е.И., Попов В.И. Явление капиллярной «Игры в мяч» в условиях невесомости// 1970.- Т. 192,- №2.- С.301.

68. Кобаско Н.И., Костанчук Д.М. Металловедение и термическая обработка металлов.- Киев: Наукова думка, 1973.- 114с.