Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Метод промыслово-геологического контроля за тепловым воздействием на пласт

ВАК РФ 04.00.17, Геология, поиски и разведка нефтяных и газовых месторождений

Автореферат диссертации по теме "Метод промыслово-геологического контроля за тепловым воздействием на пласт"

■рг п ц и п;

ГОСУДАРСТВЕННАЯ ЛКАДЕШЯ НЕФТИ И ГАЗА ИМЕНИ И.М.ГУБКИНА

На правах рукописи

Одессер Юрий Моисеевич

УДК 550.8.072

МЕТОД ПРОШСЛОБО-ГЕОЛОШЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ ЗА ТЕПЛОВЫМ ВОЗДЕЙСТВИЕМ НА ПЛАСТ

Специальность 04.00.17 - Геология, поиски и разЕедка нефтяных и газовых местороядениЗ

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

Москва 1992

Работа выполнена в Московской институте нефти и газа ем. И.М.1убкина и в Институте проблем нефти и газа РАН.

Научные руководителя: доктор геолого-шнераяогаческих наук,

Ойипцаяъные оппоненты: доктор геодого-мкнералогаческгх наук

Ведущая оргавизагия: ИЩ"Термнефтъ"| г.Краснодар Зашита соотоктся 28.04 1992 г. в 15 часов на заседании специализированного Совета Д.053.27.06. по защите докторских диссертаций щи Государственной акгдеши нефти г газ имени К.М.Губкина по адресу: 117917, Москва, Ленинский пр. д.65 аудитория 2О 2.

С дассертащей можно ознакомиться в библиотеке ГАНГ имени И.М. Губкина.

Автореферат разослан 2 б. О Л 1992 г.

Ученый секретарь специализированного Со""™"

профессор Иванова М.М., кандидат технических наук Якубсон К.И.

Еабрев И.П. (ШШГ РАН),

кандидат геолого-кинералогических наук Быков Н.Е. (ВШ)

доцент

К?' -3-

(

, ' 1 Ой пая характеристика работы

тДкгу алчность тепы. В настоящее Еремя в связи с постоянным 'худшеЙак структуры запасов неати в стране, Еиразадлимя, в шстности, в увеличении доли запасов тяжелых нефгеи, все !ольнее распространение получают новые методы воздействия на залежи, обеспечивад'чиэ повышение нефтеотдачи. При реализации 5тих катодов, прежде всего тьг.лоенх, б пласте протекают сж-1ые физико-хншческие процессы, приводящие к изменениям :ео«1СТ2 и состава пластовых ршэедов и Екещаэдпх их пород. ГГа-ргктер и интенсивность этих процессов, темпы их развития ео ^рекени и по площади залети во кногои определяют показатели 1роцесса нефтеизвлечения - дебаты добКЕаицих скЕагин, степень зхвата залеяи воздействием, коэффициент нефгепзвлечекия. Есе это ставит перед геолого-лромысловыми исследованиями на мес-гороздениях, разрабатываемых с применением тепловых методов до-5ыча, новые, сложные задачи. Возникает необходимость дополнить статистические и динамические геологические модели разрабатываемых объектов блоком, содераащим информацию о физико-химических пластовых процессах. Исследования по созданию таких моделей являются методологической основой для разработки методов физико-химического контроля за слоанкш Енутрипастовы-1Ш процессами. Эти исследования расширяют разделы промысловое геологии, сЕязаннке с контролем разработки нефтяных и битуи-яых залезей, дают еозмокность обосновать пути и способы поен-яенля технологической и эконоудческой эффективности теплоЕых методов воздействия на пласт.

Цель работы. Создание информационных моделей йазпко-хики-ческих пластоЕих процессов /■ЕСЛИ/ п разработка на их основе новых методик физико->:п::лческого контроля за тепловыми способам! Еоздейств:ш на нежтянке и битумные пласты, существенно расширяющих еозшхности и эигектнЕкость геолого-промысловых исследовании, направленных на оптимизацию воздействия.

Задачи работы:

- исследовать ачия:-з:е состава и СЕокетЕ г.ород и насытаояих ах ("лдпдоь на характер прохоздения ФШТ при теплоЕом Еозде«с-гвии на пласт;

- разработать теоретические информационные модели ФЛИ и

комглекс днйогь-атиБнкк параметров на основе результатов Физического моделирования, геолого-ирокксловых исследовании и данкьас свезших нау::;

- создать i/.етод аизико-хиг.эческого контроля за СПИ на оснсЕе применения разработанных кноюркацнонньк: моделей пластовых процессов;

- провести адаптацию созданного катода физнко-хпннческого контроля, ььйор сокращенных комплексов Е1даорг..атавнах параметров л оценить з&чектиЕиость разработанного метода применительно к различимы геологическим условиям нефтяных и битумных заленей.

Защищаемые положения.

1. Геологические условия /типы пород, насщаэдих ех флюидов/ оказывает существенное .влияние на характер и интенсивность ©¡ИЛ, при теплоЕок воздействии на пласт и должны учитываться при создании кетодик контрам.

2. Построенные информационные модели отражают основные стороны физако-хшшческнх процессов, протеками в пласте при тепловоз воздействии и являются основой для построения методик контроля.

5. Разработанный кетод йшшо-хш/дческого контроля, адаптировавши к геологические условиям конкретных нефтяных и биуинкх залежей, сугяестЕенно расширяет Бозкозкостп геолого-проуыслонис исследовании при тепловом Бездействии на пласт.

Г;>тодь- " ссле_говани£:.

- анализ и обобщение литературных данных по результатам' исследовании, близких к тепе диссертации, Еклзчая данные ата-лых наук;

- сиетецатические многолетние исследования изкенений йизи-ко-химтчсских саракетроЕ бондов, добываек-х при тепловок ЕОздеЛстЕин на конкретных кесторовденаях нефтеп и битуг.'.ов, с применением методов аназитическоа хитлй, спектрометрических г.сетодов /Ш-, ЭПР-спектрометрии/, рентгеновуоресцентноЯ радиоьатрнд;

- о-пзц-чэское коделированпе пластовмс процессов, происходящих при теплоьо;,-. воздействии в различных геологических условиях.

Научная новизна.

1. Вшгелени общие закономерности изменений свойств и со-тава пластовых йлшдов на различных этапах тсплоеого воздей-твия для разных геологических условий.

2. Получены новые даннш о каталитическом воздействии тер-игенных и карбонатных пород, состава, свойств и степени по-Еканоста пластовых не<пте& на характер прохождения СЖ1 и лубину превращении неоген.

3. Разработана структура к методика построения теоретичес-011 информационно^! модели пизико-химических процессов, про-екаящнх в пласте при тепловой воздействии.

4. Разработан метод спизико-хикнческого контроля за развн-пеи теплового воздействия в веЗтяннх пластах, который позео-яет по характеру изменений анфоркятивнкх параметров Флюидов

разных геологических условиях идентифицировать пластовке роцессы, тегшерагуру и этапы воздействия.

Практическая значимость.

1. Разработанный метод Физико-химического контроля позео-тет получать информация, необходигф'ю для проектирования разных видов теплоЕого воздействия на пласт, оценки эг№ектив->сти воздействия и его регулирования, решения экологических адач, а также для определения товарных качеств добиваемой гадукшш а подсчета извлекаемых запасоЕ попутного сырья.

2. Разработанные кетодики физико-химического контроля сличены е Руководятся документ 1,'лнистерства нефтяной и газо->й прокшленности: "?/етодическое руководство по применению дроданаьяческпх, промыслоЕо-гес'Оизи'ческих и физико-хикпчес-х методов контроля разработка незтяных кесторожденай". !'ос-;а 1990.

Личннк вклад. При непосредственном участии аЕтора ил1 под о руководство:,-. проЕбдень- все осноЕнь'е исслещвания, пркве-ннце в данной работе. Ик лично получены Есе основные науч-е рэзулътЕ-т'- п сборку лдроБаны екеоды работы.

Апробация работа. Реаулт.-?яту исследовании, полученные ав-ром по теме диссертации, докладывались на Всесоюзном коор-национно:.: совещании по э'^ектиьностп применения термических годое повышения нефтеотдачи пластов /Гелендкик, 1931/, Все-

• союзном совещании по современным методам увеличения нефтеотдачи пластов /Цуг^льма, 1939/, Всесоюзном совещании по современным методам определения металлов в нефтях, битумах и продуктах их переработки /Ленинград, 1S91/, Мвгзднародной конференции по химии несрта /Томск, 1991/.

Дублирятшт). По теме диссертации имеется 17 статей и 1 авторское свидетельство. Основное содержание диссертации отражено в 11 работах.

ОЗъем п стоткт\па работы.

Диссертационная работа состоит из. введения, пята глав и заключения. Содержит 163 страниц машинописного текста, 25 таблиц и 25 рисунков. Список литература включает 117 наименовании.

Работа начата на кафедре прокислого*! геологии МЕГ им.И.К. Губкина и завершена в лаборатории системного анализа и моделирования местороздешЖ углеводородного сь>рья ШКГ РАН под научным руководством д. г._к. н. Ивановой U.M. и к.т.н. iiKvöcoHa К.И., которым автор выражает глубокую благодарность.

АЕтор благодарен за сотрудничество и помощь прз выгалненш работы проф. Рябову Б.Д. и доц. Ачкасовой Л.Г., а такзе другим преподавателям и сотрудникам кафедры органической химии i химии нейти ГАНГ им. K.M. Губкина.

В процессе работн над диссертацией непосредственную помощз автору оказали Налнина Т.Н., Хурносова Л.И., Лапкевич B.C. Всем им аетор искренне признателен. Аетор благодарен такге зг консультационную помощь Холину А.К., Жданову A.C., Сашиуллнщ Р.Х., Черникову O.A.

Ксаткпе содержание работы.

Во введении обоснована актуальность работы, сформулирован! цаа, и задачи исследования, научная новизна и практическая ценность, приводятся сведения о методике исследований, апробации работы и публикациям по ее теме.'

Первая глава посвящена обоснованию и изложению методики пс строения информационно., модели ташко-химических пластовых процессов, протекедашх при применении тепловкх методов возде; стеля на пласт.

Вопросам разработки методов контроля за тепловш. возденет-

внек, а также исследования протекающих при этом ФЖГ посвящены работы многих авторов, в частности, Байбакова п.К., Ба-лешша A.A., Боксеркана A.A., Гарушева А.Р., Еглуйского A.A., Гнатченко В.Е., Желтова Ю.П., Иванова В.А.., Кочешкова A.A., Нагорного I.A., Полковникова В.В., Якубсона К.И. п др.

ПроводиЕшпеся до последнего времени работы по физпко-хи-мическо.'.у контролю за теплоЕш воздействием были недостаточно э'ооектдвнн. Такое положение в основной бкло СЕязгно с недостаточной изученностью •'ЗОШ, в частности, с отсутствие:; обоснованна информационных моделей зтих процессов.

Методологической основой для построения информационной модели ФШ1 для конкретной залени является положение о ток, что <ШШ, протехакще в ходе теплового воздействия на нефтяной пласт, приводят я характерны/, изменениям параметров пластовых флаидоЕ - несТтей, попутных газов и вод. Решение обратно?. задача, то есть пдентишикация ФИШ, производится па основе анализа изменений параметров флюидов и их пнтерпретиют.

Создание интормационнок коделн ФХПП для залези со специфическими геологическими условиями и определенное технологией теплового воздействия представляет собой слогшш процесс, Еключаащи;; несколько этапов: разработку теоретическое информационно:'! коде ли Ф}ЗШ, проведение исследовании на опытных участках изучаемого месторождения и на физических моделях не^тенасыдеккогэ пласта; адаптации по результатам этих исследований теоретической модели к геологически/, и технологически!.: условиям конкретного месторождения. Информационная модель служит основой создания кетодьк физико-химического контроля, предназначенных для различнкх геолого-технологических условий. К основным деляга контроля относятся: управление процессом разработки, оценка товарных качеств добываемо.. продукции, решение экологических проблем и т.п. Исследования, приведенные в работе, осуществлены по большинству из указанию: Егае направлении.

Основой для создания теоретической модели служат результаты, полученные в о^ере смезннх наук, прежде есзго химии не'Тти, органической химии, физической химии, геохимии, в со-

четании с результатами отдельных исследований ©1Ш, проводившихся с поксщьа идзнческого моделирования и промысловых исследований. Целенаправленный анализ результатов работ, проБС-дивишся по этш.1. направлениям, позволил создать описательную, а затем и ¡шфорк.ационную теоретическую модель ФЖ1, протекающих при теркическои воздействий.

Описательная модель, разработанная совместно с Рябовым Б.Д., дается подробно для наиболее сложного и элективного процесса теплового воздейстыш - ЕнутрипластоЕсго горения /его модификации - влаккого п сухого варианта/. Рассматривается действие на различных этапах процесса ЕГ основных ©ЕЛ: сорбилонных, гидкойозного н парофазного окисления, термз:чес-ксго превращения ковпонептов нефти, дистилляции, г тгхге процессов касссперекоса, испарения и конденсации.

На пергом, гидродинамическом этапе воздействия ВТ до псдь-еыа тешературы наблдцается ыдаостно-хроматографический эффект - сорбция на поверхность породы наиболее гкиЕных составляющих нейти. Зтот эффект увеличивает дифферекцированность свойств извлекаемой и остаточной нефти - последняя становится еще более легкое.

На Егором, термоскислительноы этапе /который начинается при подъеме температуры в пласте/ преобладают реакции яидко-фазного окисления, б ходе которых значительно увеличивается . содерп!ЗНЕе е нефти кислородных соединений, о. тисе ароматических углеводородов. На третьем этапе термохимических реакций, при подъеме температуры в пласте со 150-500°С /в зависимости от геологических условий/ и вше проходит процесс растепления наиболее слабых С-С связей в молекулах углеЕсдородоЕ скол а асфалътенов. При это::, образуется углеводорода., имеющие температуру кппс-шя до 330°С. Вясокомолгкуляриые алифатические сернистые соединения ./сульфиды а тиолы/ подвергайся заветной деструкции у^е при температурах'порядка ¿00°С. При этом образуются сероводород и олефпкы.

На втором и третьей этапе,наряду с названным!! процессам, происходит испарение относительно нлзкокышшх фракций нефти, которые перемещается в пласте в направлении вытеснения вместе с газообразными продуктами химических реакции Летучие соеди-

яения котут содержать гетероатомы и ккроэлекенты /например,

. V • N' 11 ДР-А Выносимые из высокотемпературных зон зоздеистЕШ, эти соединения накапливаются в низкотемпературных зонах.

Бри паротеплоЕои воздействии на пласт /ПТВ/ маловероятны реакции крекннга углеводородов. Основную роль играют сорбци-эннне процессы, конденсация смол в астальтенк и асссальтенов-5 карбенн в карбоиды. Е заметно'/» степени может происходить ».зменение свойств асаальтенов.

Разработанная автором информационная модель ФХПП представ-ояет собой трехуровенную структуру, связква-одую этапы воздействия, ¿лзико-химическпе процессы и параметры пластовых флюи-лов. Первый уровень моделирования представлен рядом этапов гроцесса, последовательно скешотрисся ео времени: исходными 'до воздействия/, гидродинамически»: п этапами, отличающимися различной степенью нагревания и окисления нефти - термоокис-штельнкк и термохимическим. Основными элементах/л второго 1 ровня моделирования яеляются оизико-хпмические процессы,лро-:екающие в пласте на этих этапах. Элемента:,-л третьего уроЕня шляются Физико-химические параметры. В комплекс параметров штормащюкно!. :,.одели ОЖП включаются параметры пластовъх Уланов, которые,в соответствии с описательно^ моделью, наиболее |елье£но и однозначно изменяются на различных этапах теплово-■о воздействия. Лдя информационной, модели 5Ш1 процесса ВГ в юмплекс параметров неа/гей были включены плотность / р / и узкость / )'. / нес'ти, содержание е ней отдельных компонентов: .стальте нов /С&/, смол /Сс,/, алканов /С^/, на^тенов /Ска^„/, .ренов /Сарен/, продуктов окисления /Спр>ок/, олеинов /Солеф/, ракцик угл-нодородов, кипящих до 350°С, металлов - ванадия" Су / и нз'-келя /С/. Кро;;.е того, б!ли использованы коз^фици-нт сзетопогло-пения асфальте нов /К^п/, отношения-!^ , а такзе веденный диссертанток коэффициент К у = ./щй" отсутствии юзделствия К у изменяется на конкретной Са*ксп зале л; в ке-сльпгх пределах и котет бить использОЕан для оценки содер-та-ня в пробах нейтей ванадия по ведачинач Са и К8 . При теп-овом еоздэистеин К v меняется значительно и поэтому кочет

быть показггелек развитая процесса горения/. На рисунке 1 представлена схема теоретическом информационной модели ЙЯП, протекавших.при вкутрипластоЕОм горении /по параметрам. него-тей/.

шггшчнжя ивишишонная ю «яш дш вг

»Й^Йд! Я8- !сг ¡>1сг! Ч0к-1ЧНСГС |°! СГ~! СХ! ! ! К, 1 * ! г ! С,! 1

I. Гкдредикалмесккя этап. Сорйцяокные процессы

¡¿ело Пив-! /—ч 1 /«-ч ! /—ч! Ер^нчие! О 1 О 1 О О! ! ! 1 I 1 ✓-ч ! А-Ч ! . 1 - ! ♦ 1 - 1 - 1 (.) !(V) 1 ♦ I 1 1 1 1 ^ 1 1

0. Твриоокнглхтедьгша характер реакщй

» 1 ♦ » | + | (V) 1 - 1 ♦ - ¡О! * !©! © ! * ! *

Сильно х-Гч I О) | . Т .« I 1©!©!©! '

Ш. тгрмахи5зпгсю5й адрчктер реаюий

- 1 ** ! чья Ц , , ч_/ I ! 1 -1 .О];! 1: ].©]©]_ г. О © ¡©] -

- Г !ё>! —* I -101©>! -

Приаоча-чие: I. На гидродинамическом этапе кэденение в направлениях, указанное в тгЗгкцах, начинается с задеугхой после начала гкетлуатвдш, достигаемой кескояьясс кейэдев. Исключение ссстазля .ПС ■ 1 • параметры К и С., кзменящиеся с начало» гидродшакичесхого этапа. & тиог параметры с ¿еряания про&етой окисгения, содерышия олефдооа, которые на гточ этапе на изменяется.

2. ¿иех изменения параметра аазиент от распределили элемента в ес$&»тэксс, характерного д иефгеП конкретного ыестировдеиня.

Знаки "+"- и на рисунке Гуказывахт на увеличение в уменьэение значении параметров по сравнению с Фоноеыки. Сдао-енные знаки означают высокую степень изменений, а знаки равенства - отсутствие пзкенений. Ввездочкой отмечены: изменения,

«

направления которых могут отличаться от обычно неб лапаемых и указанных на ;-псунке 1. Представленная схема модели ФШ1 является интерпретационное моделью процесса внутршшастоЕОГо горения, с полотью которой по данный информативных параметров мотдо проводить Еденти?Екашш основнас типов ризико-хлкичес-ких пластовых процессов и, соответственно, развития температурных зон. При интерпретации сопоставляются отклонения от исходных значении ,~а-зкх ш>осрнат;шных параметров, измеренных в пробах ке^та из исследуемых сквггшн, с направлениями изменении, укгзакннс! г ингор-.гю'.ойнох; модели, Совпадение сочетании

¡аков отклонений в одно!; из строк матрицы коде л?, и измерение в исследуемой нефти позволяет отнести изменения этой не."-1 к определенному типу и установить соответствующий набор язико-химических пластовых процессов, вызвавшие эти измене-

1я.

Информативными параметрами гидродинамического этапа е пер-/ю очередь являются параметры наиболее поверхностно активна омлонекгов неАтел - асфальтенов: и Са.

Сб'цш.'л признаками, определяющими принадлежность нес'теь к Еум подэтапам с преобладающим действием окислительных реак-ий, являются повышенное содержание продуктов окисления, аре-ов и пониженное содержание- алкаков. По Есем остальнкм пара-етрам оба типа окисленных нейтеи отличаются один от другого.

Нефти, полученные из зон с преобладанием термохимических еакшш, отличаются увеличенным содержанием олетаноЕ, алка-ов, легких фракций и падением значении остальных параметров, а подтипы эти нейти разделяются по степени измекенности па-акетров.

Ьйдели ОХПП для попутных вод при ВТ и для нехтей при НТВ олее просты и содержат существенно меньшее количество интор-:атиЕннх параметров, чем модель для нефтей при ВТ. Эти модели :редотаЕленЕ в работе в графическом виде.

На основании сравнительного .анализа информативности пгрг-'.етроЕ различных пластовых флюидов даются рекомендации по их [аиболее эфс.ектиЕног/у применению. При ЕГ на этапе иницирова-гия основная информация мояет быть получена при изучении со-¡тава попутных газов. Е остальные периоды наиболее информативными являются анализы нейгей, тогда как анапизы газов и юг.утных вод носят вспомогательной характер.

Разработанные информационные модели отражают наиболее об-зие закономерности прохождения ЙШП и соответствующих изменено! параметров пластов ьх 'ушидов. Особенности протекания 5ХПП 1ри тепловом воздействии на пласт в различных геологических условиях били исследованы автором с помощью физического моде-шровакин и геолсго-грсмьслоЕьа исслг^веты на реальных за-хеках.

Во второй глаге изложены результаты исследований 4ШП,полученные на базе физического моделирования процессов тепловс го воздействия. Эти работы велись по двум направлениям: в элементарных объемах породы исследовались отдельные физико-хишческие явления; в Физических код елях больших размеров воссоздавалась близкая к реальной картина физпко-хпглческих процессов, происходящих е пласте при Бнутрилластовом горенш В ходе работ по первого направлению изучался процесс капиллярной пропитии /КП/ неатеи и битумов /эксперимент проведен A.A. Балешшым в ПЕГ им. И.Ы. Губкина/ и изменение сеоист: битумов при нагревании битумонасыщенной породы в замкнутой объеме /моделирование проведено сотрудниками-БО BHJ31 "Приро; ный битум" под руководством Н.П. Кубарева/. По вторая напр влешю проведены даа эксперимента по моделированию процесса Енутрллластового горения в нес^енасьщенном пласте /эксперв-менты проведены A.C. Захаровым - ШНГ РАН, А.Н. Соколовым и Б.А. Кузьминым - БНИИнефть/.

Для экспериментов по моделировании КП были выбраны нефте наевденные тэрригекные породы из пласта Г нлзнекеловве отло гений месторождения Караданбас, карбонатные породы из пласт А4 башкирского яруса Греылхинского месторождения, а такзе б туконаевденкьв породы из дешьшнекого горизонта йэрдово-Кар-мальского месторождения. Эксперименты проводились в диапазс не температур от 25 до 280°С.Нэфтё* битумонасщекные порода нагреЕалвсь до тешератур 30, ISO, 210, 450 и 59С°С и ввдех завались при каздой из них несколько часов. Анализировали« вытеснению и остаточные .извлекаемые с помощью экстракции неати и битумы.

Эксперименты по моделированию внутрипластового горения проводились на установке УБГ-1500 для геологических условШ пласта нигнемелоЕых отлозенкй месторождения Кааазакбас. Пе] вый эксперимент с полным циклом выгеейения осуществлен по обычной методике с отбором проб нефтей, выходящих из торца модели. Второй эксперимент был остановлен после нормирован: фронта горения, когда в модели пласта образовались отдельш температурное зоны; из кернов, представляющих эти зоны, с i

.опгьо центрифугирования были получены подвпяные нефти, а пу-ем экстрагирования - остаточные. В результате второго экспе-шмента удалось четко охарактеризовать особенностп зон, воз-1икаших в пласте на разных этапах ВТ. Это стало бозкозшо, юскольку в условиях этого эксперимента не происходило частичного перемешивания нефти разных зон, как это происходит 1ри перЕок эксперименте или в условиях реального пласта.

Изучение результатов эксперт,ентов по "изическоку моделированию в пело:/, подтвердило теоретическую модель прохоздения этапов термовоздействия. Кроме того, были сделаны выводы о зущественном влиянии состава и свойств пород и параметров ис-¡содных, неизмененных неотей на характер ФХПП, состав и свойства добываемых н остаточных нефгей: пород

1. Особенности свойств нефтей и Емещающих, использованных ари моделировании, обусловливают различие температурных границ протекания ФдПП: температура начала процесса Ш для содержащие большое количество юверхностноактиЕных компонентов битумов находится на уровне 135°С, для исследованных неотей эта величина составляет ^5-90°С; в карбонатной породе место-ро:здения Гремпхпнское термохимические реакции начинаются при температуре низе 160°С, в то время как в терригенных породах ¡Саразанбаса, лишенных глин, это происходит при гораздо больших температурах /ьеяду 160 и 230°С/. Относительно высокая поЕерзностная активность карбонатных греицсинскнх пород обусловливает сравнительно невысокий коэффициент вотеснения при Ш.

54. В остаточное неоти, находящееся в более плотном контакте с поро.ю.1, проявляется каталитическое действие последней. Это выра:>сается в том, что в остаточно». нейти химические реакции идут при меньпеи температуре и более интенсивно, чем в по-двианой не'ти. Например, при капиллярно.: пропитке /для пород и нефтеи Кара-Екбаса/ в остаточной нести с ростом температуры содержание продуктов 01::;сления и ареноЕ возрастает быстрее и превышает пх содер^чие в подеизнюс не^тях на 53 и 60 % соответственно. Тгкои з.'^ект усплнвает различие свойств добываемы! п остяточлых неитей.

о. Анализ содержания ванадия в неб/г ях был использован ка] индикатор внутрипластовых процессов. Были выявлены закономе] ности изменений содержания этого ценного металла в вытесняемых нефгях- н:.. разных этапах воздействия;

А. Для у слое пи месторождения Каразанбас содержание es над: в вытесненньх кефгях преЕкиает ка 10-15 % его содерканае в остаточных нефтях. Этот эффект объясняется усиленным каталитическим действием породы, распадом ван ада и с о де рзапгпх соеда нений и их переходом из неподвижной в подвижную часть нести на обоих высокотешературных этапах. Для карбонатных пород Гремихинского месторождения отмечено противоположное явлен» во всем температурном диапазоне содержание ванадия в остато ных, неподвижных нефтях превышает его содержание в подвижны нефтях. Это связано, очевидно, с меньшей каталитической, но большей поверхностной активностью карбонатных пород по срав нению с терригенными, мал ог лини ст ыми породами месторождения Каражанбас.

Б. В зоне высоких температур наблюдалось уменьшение соде гания в нефтях этого металла, что связано с распадом части ванадийсодерзащпх компонентов. В зоне легкой нефти, где про исходила конденсация продуктов распада, отмечено повышение концентрации ванадия.

4. НатреЕание битумонасыценнда породы возводило быяеить однозначную связь кехзд температурой а изменением ряда пара метров битукоз. В частности, отмечено монотонное убывание в нация с ростом температуры, зас&икспроЕан резкий скачок -уме пение содержания никеля при температурах 180-2Ю°С и коэФФи циента К^ при температуре более .450°С. В этих эффектах про ляются потенциальные возможности для контроля изменений ила товоы температуры по результатам исследования добытых битум которые и были нами реализованы в настоящей работе.

Анализ результатов экспериментов по, Физическому моделиро: нию, в основном, подтвердил теоретическую модель ©ШП. Возн ла еозмозность при учете опыта промн слово-геологических исс. доЕаний ся'орьулировать основньв положения разрабатvbаемого ; тода гТцзщсо-хш.-лчэского контроля.

Б третьей главе изложены основные полотхешш метода Физико-химического контроля за процессами теплового воздеъстрпя, основанного на разработанной теоретической пнпчзркациоЕнои модели СХПП. К числу вахне^^их задач а.'изико-хшлческсгс контроля за разработкой с использованием термоЕоздействия слезет отнести оцешш: степени реагирования контролируемая скьаздн на воздействие, направлении преимущественного развития и скорости перемещения границ температурных зон; охЕата объекта воздействием; характера ЕнутрипластоЕЫХ процессов, оказываггаих основное влияние на перемещение аляадов з пласте и определяющих свойства добываемых неТтей.

Б соответствии с задачами контроля, а также результатами исследований, проведенных авторов на реальных залезах г. на Физических моделях, были Еыделены.следующие этапы реализации шизико-химическсго контроля:

- выбор комплекса параметров, учитывающего особенности применяемой технологии и зозмозности аналитической базы промысловых слуа5;

- проведение специальных экспериментов по Физическому моделированию, а такле исследований на эталонных участках, характеризуемых типичными гео лого-промысловыми и технологическими услоеняыи изучаемого объекта;

- проведение адаптации теоретической модели ФЖЕ на основе результатов, полученных по предыдущему пункту, и построение 1Ш?>ормационноь модели £Х1Ш изучаемого объекта; ЕыЗор сокращенных комплексов индикаторных параметров, позЕолятацих этаектявно решать поставленные перед физико-химическим контролем задачи.

/ При ^ормирсЕании сокращенного комплекса необходимо у читывать следуйте критерии отбора параметров: информативные параметр к должны релье&но а однозначно изменяться ■ на выделяемых этапах воздействия; не должны бьть коррелятиЕно связанными друг с другом; метода измерений информативных параметров дол-гпы бьть метрологически и технически отработаны/

- осуществление ^изико-хишческого контроля на участках промышленной эксплуатации по сетке контролируемых добывающих

скьажин путем систематического отбора, анализа индикаторных параметров проб флюидов /недтей, еод, газов/ и интерпретации полученных данных;

- сопоставление данных Физико-химического контроля с гео-лого-прошслоЕок, технологической и другшл видами информации и их комплексная интерпретация с позиций требований со стороны управления и регулирования процесса разработки.

В зависимости от геологических особенностей объекта исследований типа и этапа воздействия в работе даны рекомендации по выЗору числа контролируемых сквадш и периодичности их исследований.

Четвертая глава посЕЯщена геолого-промысловым исследованиям, проведенным на нескольких месторождениях. Целью исследований была адаптация разработанной теоретической модели ФХШ к различным геологическим условиям, дальнейшая разработка метода физико-химического контроля. '■. - Исследования проводились на нефтяных залежах месторождений Каразазбас /терригенный коллектор ннжнемеловых отложений, участок ВНГ/, Гремихинское /карбонатные бобриковскне отложения, участок НТВ/, на битумной залези МордоЕО-Каркальского месторождения /терригенный коллектор шеимшского яруса, участок БЕГ/ Основные характеристики проведенных исследований: количество эталонных сквазшн /от 8 до 15/, продолгагсельность исследований /от 3 до 6 лет/, частота отборов проб недтей /2-3 отбора е год/, комплексы исследованных параметров ./16 параметров начального комплекса, 5-7 параметров на участках ВТ и 2 на участках НТВ для сокращенных ^комплексов/.

В дассертации приведены информационные модели ФХПП и карты распределения зон воздействия для исследованных участков. В таблице 1 представлена информационная модель для ВТ месторождения Каражанбас /по параметрам не&гей/.

Сопоставление результатов Физико-химических исследование процессов внутрипластового горения на залезах с различными геологическими условиями: на нефтяном месторождении Карачсанбас и битумном ыесторо-кцении ¡.ЪрдоЕО-Кармальское, позволило отметить в основном хорошее согласование выявленных этапов воздействия на обоих объектах с теоретической моделью. Поэтому

Таблица 1.

инюришюжля юдэдь фиш для ВВГ н1 ыесторсшенж клртныс

------___ _т__т_---__г__г__т_г_т _

Добыча до воздействия

Непревра- ! 933 1 550 15,61^^6В-71'*7-9"118-20,1-2,3 ~0,20 ~ 130 ~22,0!О.о'г,?

Зенн»„ ___1___\Jj~l - -1 „1___'___1.-1. -'1 - 1-1-1__1- -

Гидродинамический этап. Сорбциокные процессы

Г","ТТ-Т"Т-Т"Г"Т"Т"ГТ-Т"ТТТ"

превращен- ! 933 I 620 !4,9|360С!60,5 16,3 1 21 I 2,2 ¡ 0,20 1 137,324,0! 130 167 12,71 9,714,512,6

™____1___1___|_ _ I. _ _ 1 _ _1___I___1 _ _ 1 _ _ 1 _ _'_ _ 1 _ 1 _ 1 _ _

ТергоокислительныЯ характер реакций

------1---1---!--1--Т--Т---1---1---Т--Т--Т--Т--7-Т-Т--1--1-*

Провркцен- . 943 , 6В7 , 5,3,3450,61,8 , 9,2 , 24,7, 4,5 , 0,21 ,145,5,22.0,147 , 60 ,2Д5, 9,0,5,0,1,3

ЙХ, 531 , 327 , 4,2,3420,63,0 , 9,5 , 24,5, 3,0 , 0,30 ,145^5,33.0,230 ,54 ,2,4, 8,3,5,2,1,8

Тгричоаштескзй ггрехт&р реяиз*

1---!—I— Т — Т---1---1---Т — т--т--1--Т-Т-Т--1" -1-"

«и^ииыГ"! 334 I 600 ¡4,5,33X1,70.1 ,8,2 , 19 , 2,5 , 0,35 ,104.0,36.0,145 , 63 , 2,3,10,1,51 ,2,3

' сформированные кошлексы информативных параметров для двух объектов по большинству параметров одинаковы. Часть, представленная в обоих комплексах, Еюнзчает следукяпе параметры: }>), К^, Сяр_ок , Сол, С^ . В набор дополнительных параметров, каадна из которых при необходимости козет быть вюшчен в сокращенный комплекс, еошли Су , Ку ,

Как.видно аз таблицы 1, спецификой процесса внутршластово-го горения на месторождении Кара-^нбас по сравнению с теоретическое моделью ябляется присутствие на-Еысокотемлератураок окислительном подэтапз Па проявлений термохимических реакций разлогая, характерных для подэтапа П. В то же время нефти с параметрами этапа Щ ке бшв зарзгитарирован и. Другой ваяюй особенностью протекания процесса яЕляется отсутствие значительных изменении содержания ванадия .е неати.

Этапы Еоздей.ствил в информационной мэдели процесса ВТ на бордово-Кармаиьскок месторождении полностью соответствуют теоретической информационной модели .Ее &1Сци?икой является неко-торсз повышение со терзания продуктов окисления на гпдродина-1/лческск этапе.

Рачительная часть нс7ти на участке ВВГ Каразанбаса добывается на гидродинамическом отеле идя дахе без воздействия. На

К'лрдово-Кармальском месторождении большая часть битумов добывается на высокотемпературных этапах окислительных и термохимических реакций. Отмеченные особенности связаны с тем, что нефти месторождения Каразанбас, менее вязкие н тяжелые по сравнению с битумами, находятся в терригекном коллекторе, содержащем незначительное количество глинистого цемента, что обусловливает невысокую поверхностную активность породы. Тяжелые, вязкие битумы находятся в коллекторе, сложенном такие терригенными породами, но с ексоким содер-какием.кэлыгитоеого цемента, с чем связана Еысокая поверхностная активность породы.

Накопленный материал по пизико-химическоку контроле позволил сделать некоторые выеоды о закономерностях нейтеизвлече-ния на конкретных месторождениях и провести дальнейшую разработку методов физико-химических исследований.

Для кесторотдения Каразанбас выполнялась комплексная интерпретация данных геолого-промыслового и сизико-хиШ1 ческого контроля, проводимого нами е течение 6 лет по 14 эталонным скЕазпнам участка БЕГ. В результате для различных этапов воздействия установлены сеязи мезду среднесуточной за месяц добычей нефти из каздой скважины и изменением параметров негти и состава газов: подъем дебита нефти на гидродинамическом, затем падение дебита на низкотеышратурном окислительном этапе и далее подьем на высокотемпературных этапах окислительных и термохимических реакций. Динамика добычи усложняется импульсным характером изменений среднесуточной добычи сква-енн. Продолжительность ш/лульсоЕ 0,5 - 1 год и более с амплитудой 6 - ¿0 т/сут. Анализ показал, что приблизительно половина импульсов добычи связана с внутршлгстоьыл: процессами, механизм действия которых описан е работе, 25 Еьзваны гидродинамическим Елмнае:.. нагнетательных сква:хш, 15 % - ремонтом добкЕа^о'дих сква;кик и 1с % - начальным подземок дебита. Предложена методика использования данных физико-химического контроля для объяснения прич:1н уменьшения дебитов добывающих сквазин.

Для Еордоьо-Кармальсного кестороздения разработана методп-

ка по оценке пластоЕой температуры в битумном пласте, осио-ьанная на выявленных при анзическом моделировании температурных зависимостях изменений индикаторных параметров битумов /С^ , Результаты прохедешол оценки температурных гра-

ниц этйлое БГ помечены в таблице 2..

Таблица 2

Этапы БГ 1 П Па Ш Ша

-2ХПП Сорбция ■Термическое окисление, сорбция Термическое -раз лозе -ниё, десорбция

Температуш °С исходи. <130-135 ? 1-30-185 >450 '>600

Для оценки пластовой тегдературы в комплекс информативных параметров контроля на ¡'..ордово-Кар^альскок месторо-дании введены пар£}/.етрк С м! и .

Исследования,, проведенные на Гремвхинскок месторождении, подтвердила от ¡.сеченное в теоретической модели отсутствие глубоких изменений не:~тп при НТВ. Позтоэд.для проведения физико-химического контроля на этом месторождении удалось выбрать комплекс, состоящий Есего из двух информативных параметров -Са и КрП . На основании этих параметров была построена информационная модель &ШП, слуяалйя для интерпретации данных контроля /скотрп рисунок 2/.

Поле точек в системе кординат - Са на рисунке 2. разделено на несколько зон, кглда? из которых соответствует определенна.? этапу разработки: этапу без воздействия, гидро-Д12гг1а;чзс?.0!^ и температурному. Кроме того, выделялась зона, соответствуа^ая проба.'; из периферийных участкоь местосозденйя, обладающим згыжкнЕ.® значеният-ш

период 1935-19-39 гг- ло сокращенному костлексу .параметров было исследовано 59 сквазин.

Сравнительный анализ результатов пгяг.енешш разработанного нами метода фнззхо-хим!чес;:ого контроля и других еидое промысловых исследований /гадрохнмлческий контроль, наблюдения з£ Пластовы. давлением, дебитом сигали и т.д./ показали, что лергш позволяет получать более ранние и точнь« сведения-

о вступлении сква-гшн в зону реагирования.

о о

о о

о о

О до юздэйстгая

• _ «атало воамагтя

© тексерат. ьозд«2ст. О ] жвтврпрешзм ярзво-и по разута та таи

о

,0 о

° ' о

0 °о о . ^ о о о

& О ° °сР8 °_°

I- О- - - - -------

О

а

2200 ' 34 СО СбОО Э660' 2й1ю . ' 4Й5Г 4200

ри". г ссшизш шотиаданм идаа ппп го ш а пвппелеи ехтсросеёв::

4С&Г

7

Б .пято:-; главе излагаются результаты изучения одного из аспектов техногенных изкенени* неоген, прсасходоиас при тергл-ческом воздействии на пласт, а именно их товарньд свойств. Даются /совместно с В.Д. Рябовы,:/ 'рекомендации по использовании такого рода проектов. Выделяется дга вида изменений - приводящих к ухудяениэ качества и практически не ухудлаотшх свойства сырья №. даае улучшающих их. К первое типу изменений неф-те;': относятся увеличение содержания ареной, смол, асо-эльтеноь, продуктов окисления, повышение плотности и вязкости; в некоторых случаях еозмо;хно появление карбэнов « харбондов. Такие пз-менения характерны для сильного терг/.оокислптельного Еоздекст-вия на не'Тть. Поэтому при огллнкх работах, проводимых.па эталонам: участках, необходимо вести анализ указанных параметров для определения уровня их изменении. Ко второьу ишу изменен:« не^тей в процессе ВГ относятся увеличение содержания алкановых структур, появление олейшоЕ, уменьшение содержания асфальте -нов и скол, а так:<е микроэлементов, уменьшение вязкости и

плотности нефти при слабо:/, изменении содержания проектов окисления. Такие изменения характерны для нефтей, подвергавшихся сильно^ термического и слабо.-.у окислительно«.^ воздействию. I

Часто продукция эксплуатационно сквагин представляет собой стойкую эцульсию с содер:.шнЕем воды до 70 % и вше, особенно в случае термоскислешпх не.'-теи. Б этом случае высокая стабильность эмульсии обусловлена поверхностно-активными веществами - продукта1/.:! окисления компонентов нефти. Нефть, получаемая б процессе обйЗЕозизакяя такой э ль сип, мог.гт зыз-веть значительную коррозию яе'Ттезагодского оборудования.

Ка-.-.и были проведены специальные исследования для определения изменения содержания ванадия в неатгях при тепловом воздействии, в зависимости от геологических условий рззрабагыва-екых залежей. Для месторождения Каразанбас при экспериментах на моделях еыяеяэны закономерные уменьшения содержания ванадия в нештях на высокотемпературных этапах воздействия и его увеличение в ряде случаев в зоне легких нефтей. Изучение изменение содержания ванадия в небтях из добываемых оква-шн, находящихся на различных стадиях воздействия, проведенное после специально^! пробоподгптсвкп /тщательного обезЕоздвания' п очистки от мехпримесе;./ показало весьма незначительное /на 8-10%/ уменьшение этого параметра. Лиаъ'в стдельких пробах нейтей, претерпзвдах зысокотемперет;»рнье изменения на этапе термохимических реакций, содержание ванадия падало на 50 % от' исходного,

В условиях Кордово-Кармальского месторождения уменьшение ванадия начинается у~е на окислительном низкотемпературном этапе л достигает ¿5 £ от исходного содержания. На высокотемпературно:: термохимическом этапе значительную часть битумов добывают при содержаниях ванадия, составляющих половину неходких значЭЕК-ч.

В веотях, добываемых на участке 1ТГВ Грэмнхин скоро месторон-денпя, укекьмние содерданпя ванадия, обусловленное, е основном, сорбцизннк/л процессами, не превышает 1С-15 % от исходного.

Заклачение.

В итоге выполненной работы получены следующие основные результаты.

1. -Выявлено влияние сьоиств и состава пород и насыцаших их неотен на характер протекания шизико-химических пластовых процессов при теплого;/. воздействии.

Построены информационные модели Физико-химических Пластовых процессов, происходящих при тепловом воздействии на пласт.

о. Разработан метод <?пзпно-химпческого контроля за нефте-извлечениек, существенно расширяющий возможности геолого-прокнсловых исследований при тепловом воздействии на пласт.

4. Разработанный метод адаптирован к геологическим особенностям ряда конкретных нефтяных и битумных залеаей с терри-генныки и карбонатными коллекторами и созданы сокращенные комплексы информативных параметров для их исследований.

Основные материалы диссертации изложены в работах:

1. Геофизические методы исследований при контроле за физико-хшшческшй воздействием на пласт с целью повышения нефтеотда чи. - Реферат, научно-техн. сб. ."Нефтяная геология и гесфизи ка". М., 1931, * 2, с. 27-29 /соавторы А.И. Холин, К.И. Якуб сон, Н.Н. Михайлов/.

2. Разработка методов контроля за ходом и эффективностью физико-химического воздействия на нефтяной пласт, основанных н определении содерзания гетероатомов и микроэлементов в добываемых нефтях. Рук. й 1114 НГ-84. Деп. во ЕНШОЭНГ. 1934.

56 с. /соавтор - К.И. йкубсон/.

3. Разработка физико-химических методов контроля за твплоЕы-И1 способами воздействия на нефтяной пласт. В сб. 'Теолсго-геофизические исследования при физико-химических и термичэс-ких методах повышения нефтеотдачи". М., 1935, Вып. 195,

с. 42-52.

4. Предпосылки, разработка и опыт использования сгпзико-химических методов контроля за процессом теплового воздействия на нефтяной пласт. Рк. к 217 },Т-35. Деп. в ВИЭМ!. 1935, 36 с /соавтор К.И. Якубсон/.