Технологии комплексного воздействия на пласт

Потокооткпоняющие технологии

Закачка сшитых полимерных систем, в т.ч. большеобъемных гелеобразующих систем, поверхностно-активных полимер-дисперсных составов, осадкообразующих составов. Технологии реализуются путем закачки в призабойную зону пласта нагнетательных скважин медленно сшивающихся составов, способных проникать вглубь пласта на значительные расстояния и перераспределять фильтрационные потоки в пластах, в т.ч. при наличии гидродинамической связи между пропластками.

Технологии повышения коэффициента нефтевытеснения

Вытеснение нефти водными растворами ПАВ

1) Водорастворимые ПАВ (применяют на более ранней стадии разработки)

2) Малорастворимые ПАВ (применяют на поздней стадии разработки)

3) Композиции на основе малорастворимых ПАВ

Технологии комплексного воздействия на пласт

Технологии комплексного воздействия на пласты в основе имеют слож­ный механизм воздействия на минералы скелета пласта и содержащиеся в нем флюиды или же они состоят из композиций различных реагентов, ока­пывающих воздействие как на повышение охвата пластов заводнением, так и на степень нефтевытеснения.

1) Вытеснение нефти щелочными растворами и композициями на их основе

2) Закачка промышленных отходов серной кислоты и продуктов на ее основе

3) Мицелярно-полимерное заводнение

4) Закачка больших объемов оторочки соляной кислоты

5) Физико-химическое воздействие

№2 Волновое воздействие на пласт:

Способ воздействия волновых методовоснован на использовании волн с низкой частотой, что обеспечивает глубокое проникновение в пласт, с целью охвата пласта дренированием за счет изменения реологических свойств нефти.

Акустические методы обеспечивают воздействие на удаленные от источника излучения участки пласта, активизируя неподвижные и малоподвижные целики нефти в пласте, тем самым увеличиваются потоки нефти и снижается обводненность добываемой продукции. Радиус влияния 3-5 км. Источником акустических колебаний рассматриваются шумы от работы насосного оборудования на КНС и внутрискважинные излучатели. Основное условие эффективности технологии - облучение пласта в диапазоне резонансных частот.

Выявлены основные процессы, происходящие в ПЗС при акустическом воздействии:

- снижение плотности жидкости в стволе вследствие выделения газа при нагреве акустического излучателя и интенсификации этого процесса акустическим полем;

- улучшение фазовой проницаемости ПЗС для нефти за счет медленного изменения депрессии на пласт;

- очистка ПЗС в интервале перфорации от мех примесей.

№3 Газовые методы повышения нефтеотдачи:

Газовые методы, основанные на использовании углеводородного газа, CO₂, N₂, приводят к снижению вязкости нефти, снижению межфазного натяжения на границе нефть-вода, и, как следствие, доотмыву остаточной нефти.

Закачиваемый газ, имея высокую подвижность по сравнению с водой, проникает в поровые блоки и растворяется в нефти, что приводит к восполнению запаса потенциальной энергии. Закачка газа при давлениях превышающих первоначальное давление насыщение позволяет увеличить величину потенциальной энергии по отношению к первоначальной (природной) и повысить эффективность дренирования поровых блоков. Гравитационное распределение флюидов в пласте способствует выработке кровельной части пласта, которая остается невыработанной при вытеснении нефти водой.

Технологии используются в широком диапазоне геологических условий для извлечения как легких, так и тяжелых нефтей.

В мире более 150 месторождений разрабатывается с закачкой углеводородного газа, CO₂, N₂ (Норвегия, США, Канада, Венесуэла, Мексика, Тринидад, Турция, ОАЭ, Ливия). При этом геологические условия схожи с условиями месторождений ХМАО-Югры: средняя глубина 2200 метров, проницаемость коллекторов от 1.5 до 3000 мД при средней величине 130 мД. Реализуемые технологии обеспечивают КИН на уровне 0.55 д.ед., средний по 10 тысячам добывающих скважин прирост дебита нефти в результате внедрения газовых технологий составил 58 м³/сут.

№4 Водогазовое воздействие

Водогазовое воздействие (ВГВ) является комбинацией обычного заводнения и газовых методов. В отличии от воды, которая под действием капиллярных сил мелкие гидрофобные поры и сужения, газ, закачанный в пласт, как несмачивающая фаза, наоборот, занимает крупные гидрофобные поры, а под действием гравитационных сил и кровельную часть пласта. При этом также выравнивается профиль вытеснения и увеличивается охват пласта воздействием.

Классификация технологии ВГВ:

1) последовательная (закачка оторочки газа с последующим заводнением);

2) попеременная (чередование оторочек газа и воды)

А)компрессорная технология

Б)бескомпрессорная технология

3) совместная (совместная закачка воды и газа)

А)бустерная технология

Б)технология с использованием струйных аппаратов

4) комбинированная.

Помимо этого, была разработана технология ВГВ с усовершенствованной насосно-энжекторной системой:

В нашей стране опытно-промышленное внедрение различных технологий водогазового воздействия было реализовано на Ромашкинском, Фёдоровском, Самотлорском, Советском, Вахском, Восточно-Перевальном и других месторождениях. Большинство зарубежных месторождений, на которых применялось водогазовое воздействие, расположено в Канаде и Соединенных Штатах.

№5 Термогазовое воздействие на пласт:

Термогазовые методы основаны на закачке в пласт широко доступных рабочих агентов – воздуха и воды, используя энергетическую особенность месторождений Западной Сибири, которые характеризуются повышенными пластовыми давлениями и температурами. При закачке с высокой скоростью воздуха происходит внутрипластовая генерация вытесняющего газового агента, обеспечивая прирост нефтеотдачи. Прирост КИН в данном методе обеспечивается не только за счет увеличения коэффициентов охвата пласта дренированием, но и за счет увеличения коэффициента вытеснения.

Методы могут применяться на месторождениях с низкопроницаемыми коллекторами; месторождениях с монолитными пластами после заводнения для доизвлечения остаточной нефти в кровельной части.

Сущность технологии для керогеносодержащих пород заключается в нагревании породы до температуры 360-420⁰, когда в органическом материале происходит пиролиз углеводородов. При этом коэффициент нефтеизвлечения может достигать 110-130 %, что обусловлено переходом в жидкие углеводороды части твердого битумоподобного органического вещества.

В ряде стран мира (США, Канаде, Норвегии, Украине) для разработки объектов с близкими к баженовско-абалакскому НГК термодинамическими свойствами и особенностями геологического строения в качестве вытесняющего агента применяется горячий воздух. Только в США с применением термогазового воздействия разрабатывается 11 месторождений. Коэффициент извлечения нефти по этим месторождениям составляет от 0.28 до 0.64, т.е. примерно в 1.5-3 раза выше аналогичного показателя по баженовско-абалакским объектам Западной Сибири.

№6 Дилатансионные технологии:

Дилатансионные технологии. Сущность технологии заключается в формировании дренажной системы за счет создания сети трещин с использованием высокого давления, в том числе генерируемого в пласте, и вовлечения в процесс разработки ранее не дренируемых зон.

Дилатансионные технологии основаны на разуплотнении пород коллекторов и взаимном развороте зерен. Разуплотнение горной породы осуществляется энергией взрыва жидких или газообразных горюче-окислительных составов (ГОС). Преимущества заключаются в возможности селективного воздействия на разрез пласта. Разворот и смещение зерен горной породы обеспечивает расклинивающий эффект.

Эти технологии могут использоваться на низкопроницаемых объектах, расширяя область применения ГРП.

Технология прошла апробацию на месторождениях «ЛУКойл-КалининградМорнефть» и Казахстана. Успешность обработок с применением ГОС составляет 80-85%, увеличение дебита по нефти в 2-8 раз с продолжительностью эффекта от полугода до полутора лет. Эта технология может принципиально повысить успешность повторных разрывов пласта. Прирост КИН оценивается на уровне 3-4%.

Основные направления применения —

Нефть, природный газ, вода и различные руды, включая урановую руду (технология применима как для наземных, так и для оффшорных скважин).

Разработка новых месторождений и реактивация старых скважин, в том числе и малопроизводительных.

Данная технология является по всем показателям эффективности, прогнозируемости, себестоимости, экологичности и др., полной заменой конкурирующей технологии — гидроразрыва пластов (ГРП).

№7 Строительство и эксплуатация многоствольно- разветвленных скважин

В настоящее время основные перспективы увеличения добычи нефти на месторождениях связаны с вовлечением в активную разработку низкопроницаемых, неоднородных коллекторов, а также более полному извлечению запасов нефти из старых месторождений. Эффективно эти задачи решаются при активном использовании всех современных методов увеличения нефтеотдачи и воздействия на пласт в том числе бурение многоствольно-разветвлённых скважин (МРС).

Бурение с использованием новой технологии требует применения управля­емых забойных двигателей, позволяющих бурить МРС в точно заданные участки пласта. Данная технология обеспечивает не только наиболее полную выработку запасов (например, КИН при 95%-ой обводненности при разработке одноствольной скважиной составит 28,4 %, двуствольной - 37,8 %.), но и снижает экономические затраты на строительство сетки самостоятельных одноствольных скважин (строительство одного бокового ствола оценивается, примерно, в 30-40% стоимости от строительства одноствольной вертикальной скважины)

Также технология МРС имеет большие перспективы при введении в эксплуатацию ранее пробуренных вертикальных одноствольных скважин. Это могут быть малодебитные, аварийные или обводненные скважины. В этом случае боковые стволы бурятся в направлении улучшенных коллекторских свойств пласта и ранее не дренируемых зон. При этом не требуется строительство новых скважин, а дебит МРС значительно увеличивается.

Таким образом, бурение дополнительных стволов и многоствольных скважин - эффективный способ повышения конечного КИН и технико-экономических показателей разработки.

Однако проблем в широком внедрении горизонтальных, многозабойных скважин и боковых горизонтальных стволов из ранее пробуренных сква­жин достаточно. Причем нерешенные проблемы более геологического, чем технического характера. Основными являются отсутствие надежных мето­дов прогнозирования мощности коллекторских свойств и нефтенасыщенности продуктивных пластов, наличия разделов между ними водоносными пластами, геологическое строение участка, а при бурении боковых стволов - характер выработки пластов. Сегодня геологическое обеспечение отстает от техники и технологии бурения. Возникает множество проблем при эксплуатации этих скважин в вопросах контроля и регулирования процессов разработки.

№8 Технология «интеллектуальных» скважин

Скважина представляет собой транспортный канал для добычи углеводородов, исследований и воздействий на пласт, причем гидродинамическими процессами в пласте управляют дискретно и на значительном расстоянии от объекта при отсутствии постоянной информации с забоя. Переход от пассивных к активным методам управления процессом нефтегазодобычи дает возможность регулировать гидродинамические и фазовые процессы на забое в реальном времени. Именно интеллектуальные скважинные системы являются более высоким информационно-технологическим уровнем разработки месторождений нефти и газа.

Недостатком известных способов эксплуатации скважин яв­ляются дискретность получения гидродинамической и геофи­зической информации. Обычно исследования проводят, приос­танавливая добычу углеводородов, н с последующей расшиф­ровкой после извлечения прибора из скважины. Колонна обсад­ных труб не даст возможности исследовать околоскважиннос пространство методом электрического каротажа. Дискретность получения гидродинамической и геофизической информации в реальном масштабе времени непосредственно при добыче угле­водородов фонтанным способом не позволяет создать эффек­тивную систему управления процессом эксплуатации скважины.

Способ добычи углеводородов интеллектуальной скважинойпозволяет получать гидродинамическую и геофизическую ин­формацию в процессе ее эксплуатации в реальном масштабе временипри помощи конструктивных элементов скважины в качестве измерительных приборов и передающих устройств.

В настоящее время такие скважины не­обходимы практически на каждом нефтяном и газовом место­рождении, особенно с трудноизвлекаемыми запасами. Потреб­ность в интеллектуальных скважинах возрастает по мере увели­чения объемов выработки запасов углеводородов на малых месторождениях и завершающей стадии. Интеллектуальные сква­жины кардинально повлияют на развитие нефтегазовой про­мышленности, приведут к созданию принципиально новых тех­нологии строительства и эксплуатации объектов отрасли, повы­сят экономическую эффективность и экологическую надеж­ность разработки трудноизвлекаемых запасов углеводородов.

№9 Оборудование для одновременно раздельной эксплуатации

Технология одновременно-раздельной добычи (ОРД) позволят вести разработку одновременно нескольких объектов эксплуатации через одну скважину, что значительно снижет себестоимость добываемой продукции, тогда как традиционная схема разработки таких месторождений подразумевает разбуривание самостоятельных сеток скважин для каждого объекта.

Существующие схемы ОРД (многорядные скважины, двухлифтовая, однолифтовая ОРД) полностью не удовлетворяют потребности эксплуатирующих организаций и современному законодательству РФ в области охраны недр.

Поэтому была разработана технология одновременно-раздельной разработки нескольких эксплуатационных объектов (ОРРНЭО)

Рисунок: Установки для ОРЭ двух пластов скважинами, оборудованными штанговыми скважинными насосами:

а – УТР невставного исполнения; б – УТР вставного исполнения; в – 1УНР вставного исполнения; г ‑ 1УНР невставного исполнения; 1 - оборудование устья; 2 – станок-качалка; 3 – верхний насос; 4 ‑ опора; 5 – нижний насос; 6 – пакер; 7 – автосцеп; 8 – автоматический переключатель пластов

Основными требованиями при разработке технологии ОРРНЭО было то, чтобы она была однолифтовой и позволяла добывать скважинную продукцию без смешения ее в теле скважины, что позволяло проводить подъем отличающихся по свойствам нефтей.

Оборудование для ОРЭ пластов состоит из наземных и внутрискважинных узлов. Наземные узлы оборудования, также как фонтанная арматура, насосные установки и др. предназначены для герметизации устья скважин, передачи движения и обеспечения регулирования режимных параметров.

Подземное оборудование обеспечивает герметизацию пластов, отбор (закачку) заданного объема жидкости:

- трубный насос скважинный типа ННБ (нижний) с условным диаметром от 27 мм до 57 мм;

· - трубный специальный насос скважинный типа НН-2СП (верхний) с полым штоком и плунжером специальной конструкции;

· - пакер;

· - клапан КП-1 для промывки и «глушения» скважины;

· - колонна полых насосных штанг в составе с устьевым штоком полым,

· - промывочным клапаном, муфтой со сливной мембраной, трубопроводной арматурой;

· - устьевой сальник;

· - комплект оборудования для раздельного учета продукции.

По желанию эксплуатирующей организации установка может дополнительно комплектоваться:

- комплектом оборудования для подачи реагентов при помощи капиллярного трубопровода на прием насоса;

· - комплектом оборудования для замера давлений и температур в пласте.

Схема ОРЭ пластов по назначению классифицируется на три группы:

1) ОРЭ пластов; 2) одновременно-раздельная закачка рабочей жидкости; 3) ОРЭ пласта и закачки рабочего агента.

Раздельно эксплуатируют пласты способами:

1) оба пласта фонтанным (фонтан-фонтан);

- два параллельных ряда НКТ типа УФ2П (УФЭ, УФП, УФП2)

- две концентрически расположенных НКТ типа УВЛГ

2) один пласт фонтанными, а другой – механизированным (фонтан-насос, причем это означает, что нижний пласт эксплуатируется фонтаном);

- ШСН

- ЭЦН

3) оба пласта механизированным (насос-насос).

- УГР с низким газовым фактором

- УНР с резким отличием давлений

- УГРП с раздельной транспортировкой продукции каждого пласта

Несмотря на существенные достоинства ОРЭ широкого распространения не имеют.

№10 Воздействие на пласт физическими полями

Существует несколько основных технологий воздействия на пласт физическими полями:

1) Гидроакустическое воздействие:

Гидроакустические волны генерируются при прокачке жидкости через специальное устройство, спускаемое до забоя скважины на колонне НКТ. Данное устройство действует одновремен­но как струйный аппарат, создавая в зоне продуктивного пласта депрессию. В результате в призабойной зоне пласта создаются механоактивные процес­сы с проявлением различных нелинейных эффектов, важнейшими из кото­рых являются гидродинамические и гидроакустические кавитации.

Акустические волны и кавитационные эффекты в призабойной зоне пласта приводят к разрушению поверхностного слоя стенки призабойной зоны скважины, очистке закупоренных поровых каналов продуктивного пласта. Депрессионное воздействие активизирует возникновение кавитации, уско­ряет приток пластовой жидкости (нефти) в скважину, способствует удале­нию различных кольматанов из поровых каналов. Кроме того, акустическое поле существенно влияет на снижение вязкости пластового флюида, а одно­временное создание депрессии увеличивает его приток в скважину.

2) Вибросейсмическое воздействие:

Оно осуществляется:

-через призабойную зону скважины скважинными виброисточниками или поверхностными с передачей энергии на призабойную зону скважин через волновод;

- виброисточниками, передающими сейсмическую энергию на нефтяной пластеземной поверхности через толщу вышележащих горных пород.

Результаты применения ВСВ:

- применение метода объемного вибросейсмического воздействия с зем­ной поверхности значительно увеличивает нефтеотдачу обводненных плас­тов месторождений, находящихся на поздней стадии эксплуатации (особен­но эффективен этот метод на многопластовых месторождениях);

- наиболее четко эффект от ВСВ проявляется в зоне радиусом 2,5-3 км от точки установки виброисточников, где обводненность скважин снижается до 18-20% (дополнительная добыча нефти достигает 38-50% общей добычи участка);

- эффект от вибровоздействия сохраняется от 7 до 12 мес.

3) Сейсмоакустическое воздействие:

Одним из наиболее эффективных волновых методов, разработанных во ВНИИЯГ (И.С. Файзуллин), является метод сейсмоакустического воздей­ствия (CAB) на пласт. Он основан на использовании упругих волн. Основ­ные эффекты, возникающие при прохождении упругих волн через насыща­ющие пористые среды, сводятся к следующим:

-ускорение до 1000 раз гравитационной сегрегации нефти и воды; увеличение относительных фазовых проницаемостей для нефти в боль­шей степени, чем для воды;

-увеличение в десятки раз скорости и полноты капиллярного вытесне­ния нефти водой;

- возникновение сейсмоакустической эмиссии в породах коллектора, сопровождающей возникновение трещин;

- изменение напряженного состояния пород коллектора и связанное с этим изменение структуры порового пространства.

В настоящее время он нашел широкое применение на залежах в терригенных и карбонатных отло­жениях Ромашкинского и других месторождений.