Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Совершенствование технологии добычи природного битума

ВАК РФ 25.00.17, Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений

Автореферат диссертации по теме "Совершенствование технологии добычи природного битума"

на правах рукописи

ГИМАЕВ ИРЕК ХАНИФОВИЧ

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ДОБЫЧИ ПРИРОДНОГО БИТУМА (НА ПРИМЕРЕ МОРДОВО - КАРМАЛЬСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ)

25.00.17 - Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

3 О ОКТ 2014

Уфа-2014

005554239

005554239

Работа выполнена в Открытом акционерном обществе «Научно-производственная фирма «Геофизика» (ОАО НПФ «Геофизика»).

Научный руководитель доктор технических наук

Гуторов Юлий Андреевич

Официальные оппоненты: Липаев Александр Анатольевич -

доктор технических наук, профессор, ГБОУ ВПО Альметьевский государственный нефтяной институт, кафедра «Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений», профессор кафедры

Исмагилов Олфат Зявдатович -

кандидат технических наук, ООО «УК «ШЕШМАОЙЛ», заместитель генерального директора - главный геолог

Ведущая организация Татарский научно-исследовательский

и проектный институт нефти ОАО «Татнефть» имени В.Д.Шашина («ТатНИПИнефть» ОАО «Татнефть» им. В.Д.Шашина) (г. Бугульма)

Защита состоится «28» ноября 2014г. в 16 00 часов в конференц - зале на заседании диссертационного совета Д 520.020.01 при Открытом акционерном обществе «Научно-производственная фирма «Геофизика» (ОАО НПФ «Геофизика») по адресу: 450005, Республика Башкортостан, г. Уфа, ул. 8 Марта, д. 12.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке и на сайте ОАО НПФ «Геофизика» www.npf-geofizika.ru.

Автореферат разослан «15» октября 2014г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Хисаева Дилара Ахатовна

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы.

Запасы природных битумов в пермских отложениях Республики Татарстан по разным оценкам составляют от 1,5 до 7 млрд. тонн. ОАО «Татнефть» имеет достаточно богатый опыт эксплуатации месторождений природных битумов, где одним из старейших является Мордово-Кармальское месторождение. Промышленная разработка его началась в 1986. В процессе относительно длительной эксплуатации месторождения с применением, в основном, технологии внутрипластового горения (ВГ) значительное количество природного битума было извлечено (более 23% от НИЗ), что сопровождалось постепенным падением продуктивности эксплуатационных скважин. Основной причиной этих явлений явилось ухудшение охвата объема пласта воздействием в границах отдельной технологической ячейки. Поэтому решение задачи увеличения охвата пласта воздействием путем предотвращения или полной ликвидации неконтролируемого прорыва нагнетаемого агента (воздуха) к забоям добывающих скважин является актуальным.

Исследованиями в области разработки месторождений природных битумов и высоковязких нефтей с применением тепловых методов занимались такие специалисты и ученые как К.А.Оганов (издание 1969г.), А.Р.Гарушев (издания с 1973 по 2005гг.), А.А.Боксерман (издания с 1974 по 1998гг.), Э.Б.Чекалюк (издание 1980г.), А.И.Желтов (издание 1990г.), Д.Г.Антониади (издания с 1995 по 2005гг.) и др. В работах Л.К.Алтуниной (с 1995 по 2012гг.) приводятся результаты исследований с применением, кроме тепловых, и физико- химических методов повышения продуктивности скважин залежей природных битумов и высоковязких нефтей, которые подтвердили их технико-экономическую эффективность. В диссертационном исследовании автор, опираясь на имеющийся опыт повышения продуктивности скважин физико-химическими методами, старался использовать комплексный подход к решению проблем добычи природного битума на Мордово-Кармальском месторождении.

Цель диссертационной работы заключается в совершенствовании существующей технологии добычи природного битума с применением ВГ на завершающей стадии разработки Мордово-Кармальского месторождения путем предотвращения неконтролируемого прорыва нагнетаемого агента к забоям добывающих скважин.

Объект исследования

Мордово-Кармальское месторождение природного битума.

Предмет исследования

Способы увеличения охвата пласта воздействием при внутрипластовом горении.

Основные задачи исследования

1. Изучение особенностей геологического строения Мордово-Кармальского месторождения и их влияния на процесс добычи природного битума.

2. Анализ эффективности применяемых технологий добычи природного битума на Мордово - Кармальском месторождении.

3. Оценка влияния геолого-физических и фильтрационно-емкостных свойств коллектора на продуктивность скважин Мордово - Кармальского месторождения.

4. Обоснование путей и способов повышения продуктивности добывающих скважин.

5. Апробация научных разработок по повышению продуктивности добывающих скважин.

Методы исследования

Поставленные задачи решались путем: построения компьютерных моделей распределения коллекторских свойств месторождения (залежи) по данным опорных скважин методом экстра- и интерполяции; выявления зависимости накопленной добычи битума по каждому эксплуатационному элементу от коллекторских свойств пласта; натурных исследований на месторождении и проведения опытно - методических работ, основанных на

промыслово - геологических данных; применения впервые на месторождении способа экспресс-контроля разработки залежей природного битума методом глубинного электрического зондирования становлением поля ближней зоны (ЗСБЗ).

Научная новизна

1. Установлено, что движение фронта горения и сопровождающего его процесса вытеснения битума в сторону добывающих скважин происходит более эффективно, если нагнетательная скважина находится в зоне максимальной эффективной толщины, расчлененности и пористости битумонасыщенного пласта, при этом процесс вытеснения происходит более ускоренно в сторону их убывания.

2. Доказано, что закачка водного раствора карбамида через нагнетательные скважины в продуктивный пласт обеспечивает повышение эффективности технологии внутрипластового горения за счет исключения неконтролируемого прорыва закачиваемого агента (воздуха) в добывающую скважину и снижения обводненности извлекаемой продукции из нее (патент РФ №2360104).

Основные защищаемые научные положения

1.Результаты исследований по повышению эффективности вытеснения природного битума в процессе разработки месторождения с применением метода внутрипластового горения.

2. Методический подход для изучения характера выработки пластов, содержащих природный битум, с использованием глубинного электрического зондирования отдельных участков (ячеек) месторождения методом становления поля ближней зоны.

3. Технология добычи природного битума, основанная на обеспечении равномерного передвижения фронта горения путем закачки в пласт водного раствора карбамида.

Теоретическая значимость работы заключается в установлении новых корреляционно - статистических связей, отражающих зависимость накопленной

добычи битума от коллекторских и фильтрационно - емкостных свойств продуктивных пластов.

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций

Основные положения диссертационной работы, выводы и рекомендации подтверждены сходимостью или близостью результатов аналитических, лабораторных и промысловых исследований.

Практическая значимость и реализация результатов работы

1. Разработана и успешно апробирована эффективная технология повышения продуктивности добывающих скважин на поздней стадии разработки месторождения природного битума, обеспечившая получение экономического эффекта в размере 1 млн. рублей по четырем эксплуатационным ячейкам.

2. Разработаны два учебных пособия в соавторстве по технологии добычи природного битума, высоковязких нефтей и горючих сланцев, которые внедрены в учебный процесс по специальности «Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений» в УГНТУ.

Личный вклад автора состоит в постановке задач и их решении; выявлении закономерностей между накопленной добычей битума и коллекторскими свойствами битумонасыщенного пласта; разработке рекомендаций по оптимальному расположению воздухонагнетательных скважин на площади месторождения, обеспечивающему эффективное вытеснение битума в сторону добывающих скважин; участии в обосновании применения способа контроля разработки Мордово - Кармальского месторождения методом ЗСБЗ; разработке и успешном испытании эффективной технологии повышения продуктивности добывающих скважин путем закачки водного раствора карбамида через нагнетательные скважины.

Апробация работы

Результаты работы неоднократно докладывались на различных научно-технических конференциях: 35-ой и 36-ой научно - технических конференциях молодых ученых, аспирантов и студентов УГНТУ (РБ, г. Октябрьский, 2008 и

2009гг.) и XX научно-технической конференции «Новая техника и технологии для геофизических исследований скважин» в рамках XXII Международной специализированной выставки «Газ. Нефть. Технологии - 2014» (Уфа, 22-23 апреля 2014г.).

Публикации

Основное содержание диссертации опубликовано в 9 печатных трудах, 2 из которых в рецензируемых изданиях, рекомендованных ВАК Министерства образования и науки РФ, получен патент- на разработанную технологию. Издано 2 учебных пособия в соавторстве по технологии добычи природного битума и горючих сланцев.

Структура и объем диссертации

Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав и основных выводов, списка использованных источников из 96 наименований; содержит 121 страницу машинописного текста, в том числе 38 рисунков, 22 таблицы.

Автор выражает глубокую благодарность своему научному руководителю, д.т.н. Юлию Андреевичу Гуторову и коллегам по работе: Галимову И.Ф., Гарееву Р.З., Дьячкову А.Д., Коротченко А.Г., Файзуллину И.Н., Шалагиновой Н.М., Шестернину В.В., Юнусовой H.H., а также специалистам НГДУ «Лениногорскнефть» ОАО «Татнефть», оказавшим большое содействие и поддержку в исследованиях и внедрении результатов данной работы на производстве.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой главе описываются особенности геологического строения залежи природного битума Мордово-Кармальского месторождения, особенно его юго-восточного поднятия. В пределах этого поднятия выделяются два купола - северный и южный, которые разделены седловиной. Скопления высоковязкой нефти встречены в уфимском ярусе и нижнеказанском подъярусе верхней перми. В уфимском ярусе битумопроявления отмечены в песчаной пачке шешминского горизонта в виде высоковязкой нефти, мальты. Сухие и полусухие битумы приурочены к нижележащей песчано-глинистой пачке этого горизонта. В нижнеказанском подъярусе высоковязкие битумы насыщают неравномерно поры и каверны карбонатного пласта - «среднеспириферовый известняк».

Залежи битума на Северном и Южном куполах являются самостоятельными, разделены узким прогибом, в пределах которого объемная битумонасыщенность коллекторов песчаной пачки составляет 35-45 % масс. Глубина залегания продуктивных отложений изменяется от 60 до 170 м, средняя толщина битумонасыщенного пласта достигает 22,6 м. В разрезе песчаной пачки выделяются три основные части: верхняя битумонасыщенная, средняя водоносная и нижняя, представленная кальцитизированными песчаниками. В свою очередь, в первой части выделяются сверху вниз три зоны с различными характеристиками битумонасыщенности коллекторов.

Верхняя переходная зона залегает на контакте с покрышкой битуминозного пласта - «лингуловыми глинами», толщина зоны 0,5-2 м, битумонасыщенность 2-9,5 %/масс., пористость отложений 8-30%.

Основная зона битумонасыщения представлена песками, слабо спрессованным давлением вышележащих отложений, и приурочена к сводовым и присводовым частям поднятий. Глинистость продуктивных отложений 2,56%, карбонатность 2-10%, пористость выше 30%, проницаемость в основном более 0,5 мкм2, битумонасыщенность - 7,5-18,8 %масс. Нижняя переходная зона битумонасыщения представлена более консолидированными песчаниками.

Эта зона отделяется от основной ступенчатым снижением битумонасыщенности (4,5-7,5 % масс.), пористость более 25%. Ниже нижней переходной зоны распределены водоносные песчаники с содержанием битума 0,1-3% масс., граница между ними принимается за водобитумный контакт (ВБТ), его положение изменчиво даже в пределах одного купола.

В ряде скважин при опробовании кровельной части пласта песчаной пачки был получен приток воды с битумом, причиной этого является наличие небольших водоносных линзовидных пропластков внутри битумной залежи.

Количество связанной воды в высокопроницаемых пластах (более 1 мкм2) не превышает 10-15% объема пор (1,5-2% масс.). Воды, полученные при испытании битумного пласта, по составу преимущественно гидрокарбонатно-натриевые с минерализацией 1-3,3 г/л, рН варьирует от 7,6 до 11,4.

Исследованиями ТатНИПИнефть установлено, что битум, поступающий в скважину при опробовании, и насыщающий пласт, не одинаков по составу и свойствам. Текучие битумы соответствуют тяжелым высоковязким и высокосмолистым нефтям с содержанием асфальто-смолистых веществ не более 30-35%, а в битуме, находящемся в пласте, - более 40%, достигает иногда 80%. В целом жидкие углеводороды в порах коллектора занимают небольшой объем, основная часть порового пространства заполнена нетекучим битумом (мальтой) и водой связанной и свободной.

В пласте, параллельно с битумом, присутствует в различном количестве газ, в основном, метанового состава.

Опытно - промышленная разработка Мордово - Кармальского месторождения ведётся ОАО «Татнефть» с 1986г. на трех участках: юго-западном, юго-восточном с применением внутрипластового горения на элементах с нагнетательными скважинами и северном с использованием циклического и площадного воздействия паром в горизонтальных и вертикальных скважинах. На месторождении всего пробурено 364 скважины, в эксплуатационном фонде находятся 53 добывающих и 21 нагнетательная

скважин. Всего добыто более 202 тыс.т битума, из них свыше 96% с применением метода внутрипластового горения.

В настоящее время наблюдается падение добычи битума. Это связано со снижением эффективности применения основного метода разработки с использованием внутрипластового горения из-за отсутствия ввода новых нагнетательных и добывающих скважин начиная с 1995г., а также-неконтролируемого прорыва нагнетаемого агента (воздуха) к забоям добывающих скважин, приводимого к уменьшению охвата пласта воздействием.

Во второй главе приводятся результаты анализа эффективности опытно-промышленных технологий разработки природного битума, применяемых в течение более чем 30 лет. За этот период были испытаны и использовались в разных масштабах шесть технологий: паротепловое (ПТВ), паровоздушное (ПВ) и термоциклическое воздействие, низкотемпературное окисление (НТО), площадное и термоциклическое воздействие, внутрипластовое горение (ВГ).

Технология внутрипластового горения (ВГ) оказалась единственной и наиболее эффективной при разработке месторождения. Сущность технологии заключается в тепловом воздействии на битуминозный пласт, обеспечивающем поддержание и перемещение в нем высокотемпературной зоны, образующейся за счет экзотермической окислительной реакции между частью нефти в пласте и кислородом воздуха. Данная технология применяется с 1978г. на южном участке и с 1993г. - на юго-западном участке месторождения. Однако в процессе длительной разработки ее эффективность снижается, что подтверждается увеличением объема закачиваемого воздуха за счет неконтролируемых утечек (рисунок 1). Последнее приводит к ухудшению охвата пласта по разрезу и площади. Для установления причин этого с участием автора проведены исследования с использованием метода электрического зондирования становлением поля в ближней зоне (ЗСБЗ).

Рисунок 1. Динамика основных показателей разработки Мордово-Кармальского месторождения По результатам зондирования в зоне расположения ячеек скважин №345

и 362 были построены карты распределения проводимости по разным глубинам

продуктивного пласта (рисунки 2 и 3).

__■ 325

шшшт

■

Ьггуыонимпинн»ст>% И Я] « 40 М Ц Ш а

а)

б)

Рисунок 2. Элемент №345. Карта битумонасыщенности в пределах продуктивного пласта в интервале глубин 80м (а) и 72м (б)

п

Битум ли сыш<шк>ст1% юлаозовзожю з о

Бкп*ан1смд«нноста% ■ * ■ ■ » а 1 °

а)

б)

Рисунок 3. Элемент №362. Карта битумонасыщенности в пределах продуктивного пласта в интервале глубин 117м (а) и 109м (б)

Как видно из рисунков, с увеличением глубины неоднородность растет (ячейка №345) и, наоборот, уменьшается (ячейки №362). Полученные данные позволили сделать вывод о существенном влиянии неоднородности фильтрационно-емкостных свойств битумонасыщенного пласта на эффективность его разработки с применением ВГ. Этим может быть объяснен очень низкий фактический коэффициент извлечения нефти по сравнению с проектным и необходимость совершенствования технологии разработки месторождения битума с помощью ВГ.

В третьей главе представлены результаты исследований влияния коллекторских и фильтрационно-емкостных свойств отложений природного битума на продуктивность добывающих скважин на примере четырех эксплуатационных элементов юго-восточного участка месторождения, разрабатываемого с применением метода внутрипластового горения. Показана существенная изменчивость пласта по пористости, битумонасыщенности и расчлененности соответственно на 44; 30 и 66%. Получены положительная статистическая зависимость между накопленной добычей битума и коэффициентом битумонасыщенности и обратная зависимость между

накопленной добычей и коэффициентами пористости, расчлененности и эффективной толщиной (рисунок 4).

5000 10000 15000 20000

Накопленная добыта битум, т

-Линия тренда

у = 1&06х +0,7350

5000 10000 15000 20000

Накопленная добыча битума, т

• Кб Линия тренда И

Рисунок 4. Зависимости накопленной добычи битума от коллекторских свойств продуктивного пласта для эксплуатационных элементов №№276, 345,404а,

320д(391)

Построены по тем же четырем элементам карты распределения начальной и конечной плотности запасов битума с использованием метода ЗБСЗ (рисунки 5,6,7,8).

Рисунок 5. Карта распределения начальной (а) и конечной (б) плотности запасов по элементу №404а

Рисунок 6. Карта распределения начальной (а) и конечной (б) плотности запасов по элементу №276

Рисунок 7. Карта распределения начальной (а) и конечной (б) плотности запасов по элементу № 320д (391)

а) 6)

Рисунок 8. Карта распределения начальной (а) и конечной (б) плотности запасов по элементу №345

Данные распределения плотности запасов сопоставлены с распределением величины соотношения накопленной закачки воздуха и

добычи битума по отдельным элементам. Менее эффективная выработка пласта в элементе №276 объясняется наибольшим газобитумным отношением по сравнению с аналогичным показателем по элементу №345 (рисунок 9).

Рисунок 9. Отношение накопленной закачки воздуха к накопленной добыче битума по элементам №№345, 404а, 276, 320д(391)

По полученным результатам исследований автором рекомендовано размещать воздухонагнетательные скважины в зонах с максимальными значениями эффективной толщины, пористости и расчлененности для обеспечения более высокой эффективности процесса вытеснения битума в зону окружающих добывающих скважин.

В третьей же главе коротко описан лабораторный эксперимент для оценки возможности осуществления процесса ВГ с использованием керна и битума Мордово-Кармальского месторождения, проведенный в РНТЦ ВНИИнефть. Некоторые результаты эксперимента были подтверждены аналитическими исследованиями автора фактического промыслового материала: повышение эффективности битумоизвлечения с увеличением битумонасыщенности пласта, отрицательная роль водоносного пласта, подстилающего продуктивный пласт. Другие результаты (удельная потребность в газе, содержание кислорода в добываемом газе, применение трубчатых электронагревателей) заслуживают внимания при дальнейшем совершенствовании технологии ВГ.

В этой главе также приведена методическая последовательность расчета технологических показателей разработки залежей битума с применением технологии ВГ, основанная на рекомендациях существующих руководящих документов, данных опубликованных работ и фактических данных эксплуатации опытных участков Мордово-Кармальского месторождения.

Четвертая глава диссертации посвящена анализу эффективности технологий борьбы с прорывом газа при применении внутрипластового горения и их совершенствованию.

При закачке воздуха под высоким давлением происходит расслоение или техногенный разрыв пласта, имеет место большая разница в вязкостях вытесняющего (воздух) и вытесняемого (битума) агентов. В этих условиях создаются каналы прямой сообщаемое™ между нагнетательной и добывающей скважинами, по ним происходит прорыв нагнетаемого газа, ухудшается охват пласта газовым воздействием, снижается пластовое давление и увеличивается содержание кислорода в добываемом газе (таблица 1).

Таблица 1 - Результаты анализа газа по эксплуатационным скважинам Мордово-Кармальского месторождения

№ № СКВ. Объемная концентрация, %

п/п н2 о2 N2 СН4 СО со2

1 304а 1.44 67.88 0.03 30.62

2 403 7,17 72,27 0,16 20,40

3 275 9,56 66.33 следы 0,32 23.79

4 435 10,52 72.01 0,36 17.11

5 413 2.20 68.26 0.04 29.48

6 371 5,91 68.65 следы 0,31 25.13

Известные технологии для борьбы с этим негативным явлением (выравнивание фронта горения путем циклической закачки воздуха в пласт, применение глинистой суспензии) трудно контролируемы или не обеспечивают ожидаемых результатов.

На основе анализа литературных данных в качестве блокирующего средства автором предложено использовать водный раствор карбамида.

Механизм действия раствора карбамида и технология его закачки в пласт заключаются в следующем.

В пласте под действием высокой температуры (от +80°С и выше) карбамид гидролизуется с образованием углекислого газа и аммиака:

СО(КН2) + Н20 -» С02 + 2Щ

Углекислый газ, в отличие от аммиака, значительно лучше растворим в нефти, чем в воде. При этом наблюдается несколько полезных эффектов: растворение углекислого газа в высоковязком битуме приводит к уменьшению его вязкости; углекислый газ и аммиак снижают набухание глинистых минералов породы-коллектора и тем самым способствуют сохранению начальной проницаемости пласта; замедляется процесс коррозии металла глубинно-насосного оборудования благодаря щелочной реакции раствора карбамида (рН = 9-ИО).

В результате вышеописанных эффектов происходит снижение вязкости разогретого вблизи фронта горения битума, который устремляется в зону дренажных каналов, образовавшихся за счет прорыва газа, и постепенно их заполняет. После суточной выдержки реагирующую скважину открывают на излив. При этом, под влиянием возросшего пластового давления, скважина начинает активно изливать воду и образовавшийся конденсат, одновременно подтягивая за собой из застойных зон пласта разжиженную высоковязкую нефть, которая ранее вступила в реакцию с закачанным водным раствором карбамида.

Закачка водного раствора карбамида производится по колонне НКТ агрегатом ЦА-320 в нагнетательную скважину при закрытом межтрубном пространстве. Закачанная оторочка раствора продавливается в пласт воздухом, нагнетаемым компрессорами по воздуховоду.

Продавленный в пласте раствор движется по образовавшимся в процессе выжигания битума дренажным каналам к забою реагирующей скважины через зону внутрипластового горения. После достижения продавленным раствором устья реагирующей скважины, ее закрывают на термокапиллярную пропитку

(примерно на сутки), чтобы закачанный раствор карбамида прореагировал в «горячей» зоне пласта. При этом закачку воздуха в нагнетательную скважину не прекращают, чтобы поднять пластовое давление и продавить закачанный агент глубже в пласт, охватив тем самым незатронутые внутрипластовым горением участки битумонасыщенного коллектора (рисунок 10).

Рисунок 10. Схема закачки раствора карбамида и продавливания его в пласт воздухом

Для опытно - промышленного опробования разработанной автором технологии были выбраны нагнетательные скважины № 276, 414, 434, ЗОЗд, относящиеся к южному куполу Мордово-Кармальского месторождения. Параметры динамики отборов из реагирующих соседних добывающих скважин представлены в таблице 2 и на рисунке 11 (а,б,в,г).

Таблица 2 - Параметры отборов из реагирующих скважин

Номера реагирующих скважин Номера нагнетательных скважин Температура в интервале перфорации реаг. скв., °С Дебит жидкости на момент закачки, м3/сут Содержание СЪв газе реаг. скв, % Содержание СО2 в газе реаг. скв, %

275 276 92,3 0,2 10 14,01

403 414 139,1 0,02 7,17 20,40

435 434 98,7 0,25 10,52 17,11

371 ЗОЗд 92,2 0,38 5,91 25,13

Добывающая скв.

Лингуловые глины

Продуктивный пласт

Плотный кальцитизированный песчаник

и про.ыишшшнс tflrt ноns чом

i Нагнетательная скв.

Динамика работы скв.275 с момента закачки.

Динамика работы скв.403 с момента закачки.

Кол-во закачек 1-я закачка 2-я закачка 3-я закачка

- 168 ----

7

1

к 34 1

19 • С ■ ^ - 2.1

-I— 0 И | Г "' 0 |

| с=Ппрост. ч М%оба *^-Жид_мЗ/м -*-Нефть_т/м |

Динамика работы скв.435 с момента закачки.

Рисунок 11. Динамика добычи битума по реагирующим скважинам после применения технологии закачки водного раствора карбамида

I с=1ТпррстГч м%оОв *^Жид_мз/м -^Нефть_т/м |

Как видно из представленных диаграмм, в тех скважинах, в которые периодически закачивался раствор карбамида, наблюдается существенное увеличение добычи битума и уменьшение обводненности продукции. Результаты расчета прироста добычи природного битума при применении водного раствора карбамида представлены в таблице 3.

Таблица 3 - Изменение дебитов добывающих скважин при закачке раствора карбамида

Номер скважины Дебит битума, т/сут Дополнительная добыча битума за год, т

до воздействия после воздействия

275 0,1 0,5 102,2

403 0,01 0,5 122,64

371 0,15 0,4 63,87

435 0,1 0,3 51,1

Итого 340

На основе детального анализа полученных от применения данной технологии промысловых данных были подготовлены рекомендации по выбору скважин под закачку, сущность которых заключается в следующем: температура в интервале перфорации реагирующих скважин должна быть не менее +80 °С; дебит жидкости реагирующих скважин должен быть менее 0,5 м3/сут; содержание кислорода (Ог) в выделяющемся газе реагирующей скважины (как результат прорыва нагнетаемого воздуха из нагнетательной скважины) должен быть > 5-6%; содержание углекислого газа (С02) в выделяющемся газе реагирующей скважины (как один из показателей наличия внутрипластового горения) должен быть > 14-15%. Все перечисленные показатели должны проявляться в одной и той же скважине одновременно.

Опытно-промышленное опробование предложенной автором технологии (патент РФ №2360104) на указанных выше элементах Мордово-Кармальского месторождения показало, что продуктивность реагирующих скважин после подобных обработок увеличивается против базовой на 10-15%, а продолжительность их «безгазовой» эксплуатации возрастает на 40-50%. Внедрение технологии обеспечило дополнительную добычу битума в количестве 340 т/год и экономическую эффективность в размере 1 млн.руб.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Выполненный анализ геологического строения и состояния разработки Мордово-Кармальского месторождения природных битумов позволил установить их особенности, заключающиеся: в наличии трех локальных куполообразных понятий, гидростатически не связанных между собой; частом чередовании тонкосложенных отложений с разными фильтрационно-емкостными свойствами; наличии в подошвенной части залежи водонасыщенных горных пород с низкой вертикальной проницаемостью и служащих плотным водобитумным контактом; снижении добычи битума, росте обводненности продукции и увеличении удельного расхода воздуха в условиях применения метода внутрипластового горения. Перечисленные особенности требуют совершенствования технологии добычи природного битума.

2. Путем анализа опытно-промышленных технологий разработки природных битумов на Мордово-Кармальском месторождении установлено, что 96% добычи битума осуществлялось с использованием метода внутрипластового горения, во времени его эффективность снижается по причине уменьшения охвата пласта воздействием по разрезу и площади; применение технологий паротеплового, паровоздушного, термоциклического воздействия и метода низкотемпературного окисления оказалось низкоэффективным.

3. Построены в соавторстве карты распределения плотности битума на различных глубинах разреза с использованием метода электрического зондирования становлением поля в ближней зоне. Подтверждено, что выработка продуктивного пласта происходит неравномерно из-за вертикальной и горизонтальной неоднородности его ФЭС.

4. На основе многовариантной оценки эффективности применения технологии внутрипластового горения на Мордово-Кармальском месторождении природного битума, установленных статистических зависимостей между накопленной добычей битума и ФЕС продуктивного пласта рекомендовано размещать воздухонагнетательные скважины в зоне с

максимальной пористостью, эффективной толщиной и расчлененностью для обеспечения более эффективного процесса вытеснения битума.

5. Разработана технология закачки водного раствора карбамида в нагнетательные скважины, обеспечивающая увеличение охвата битумонасыщенного пласта воздействием в процессе внутрипластового горения (патент РФ №2360104).

6. Технологический эффект от внедрения результатов диссертационного исследования автора составил 340 т/год дополнительно добытого битума по четырем скважинам, экономическая эффективность - 1 млн.руб.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

в изданиях, рекомендованных ВАК Минобрнауки РФ:

1. Гимаев, И.Х. О возможности повышения продуктивности скважин при эксплуатации месторождений природных битумов на поздней стадии разработки [Текст] /И.Х. Гимаев//Нефтепромысловое дело.-2010.-№6.-С.32-33.

2. Гимаев, И.Х. Влияние местоположения нагнетательных скважин на эффективность разработки месторождений природных битумов методом внутрипластового горения [Текст] /И.Х. Гимаев//Нефтепромысловое дело.-2014.-№4.-С.31-37.

3. Патент №2360104 Россия, МПК Е 21 В 43/24 Способ разработки залежей высоковязкой нефти или битума/ Файзуллин И. Н., Галимов И.Ф., Гимаев И.Х., Гуськов Д.В., Губаев P.C., Люкшин П.В.; ОАО «Татнефть»-№2007135068/03; заявлено 20.09.07; опубл. 27.06.09, Бюл.№18.

в других изданиях:

4. Гимаев, И.Х. Анализ эффективности опытно - промышленных работ по совершенствованию добычи природных битумов с термическим воздействием на пласт через горизонтальные скважины [Текст] /И.Х. Гимаев, В.В.Шестернин// Проблемы геологии, геофизики, бурения, добычи нефти.

Экономика и управление. - Уфа: ОАО НПФ Геофизика. - 2006. - Вып.3.-С.120-126.

5. Гимаев, И.Х. Новые технологии добычи высоковязких нефтей и природных битумов [Текст] /И.Х. Гимаев// Проблемы геологии, геофизики, бурения, добычи нефти. Экономика и управление. - Уфа: ОАО НПФ Геофизика.- 2007. - Вып.4. - С.105-107.

6. Гимаев, И.Х. Возможности импульсной электроразведки ЗСБЗ для контроля за разработкой месторождений природного битума [Текст] /А.Г. Коротченко, И.Х. Гимаев//Проблемы геологии, геофизики, бурения, добычи нефти. Экономика и управление. - Уфа: ОАО НПФ Геофизика-2007. - Вып.4,-С.35-38.

7. Гимаев, И.Х. Новый метод увеличения продуктивности битумонасыщенного пласта путем закачки водного раствора карбамида [Текст] /И.Х. Гимаев, Ю.А. Гуторов//Технологии нефтегазового дела. - Уфа: УГНТУ. -

2007.-С. 44-46.

8. Гимаев, И.Х. Влияние геолого - физических и фильтрационно-емкостных свойств продуктивных коллекторов на эффективность разработки месторождений природных битумов [Текст] /И.Х. Гимаев// Проблемы геологии, геофизики, бурения, добычи нефти. Экономика и управление. Сб. статей аспирантов и молодых специалистов. — Уфа: изд-во ОАО НПФ «Геофизика»,

2008. - Вып.5. - С.245-253.

9. Гимаев, И.Х. Некоторые соображения о путях повышения эффективности разработки Мордово-Кармальского месторождения природных битумов [Текст] / Ю.А. Гуторов, И.Х. Гимаев// 35-я научно - техническая конференция молодых ученых, аспирантов и студентов. - Уфа, 2008. - С.6-7.

10. Гимаев, И.Х. О влиянии геолого - физических и промысловых факторов на выбор схемы разработки природных битумов по технологии внутрипластового горения [Текст] /И.Х. Гимаев, Э.Р. Ситдикова, Ю.А. Гуторов//36-я научно- техническая конференция молодых ученых, аспирантов и студентов. - Октябрьский. - 2009.-С.139-156.

Учебные пособия:

11. Гуторов, Ю.А. Современные технологии добычи природных битумов и высоковязких нефтей [Текст]: Учебное пособие/Ю.А. Гуторов, И.Х. Гимаев// Октябрьский, УГНТУ, 2013.-92с. ISBN 978-5-93105-185-7

12. Гуторов, Ю.А. Современные технологии добычи горючих сланцев [Текст]: Учебное пособие/Ю.А. Гуторов, И.Х. Гимаев// Октябрьский, УГНТУ, 2013.-81с. ISBN 978-5-93105-187-1

Подписано в печать 26.09.2014. Формат 60x84 1/8. Бумага писчая. Гарнитура «Тайме». Усл. печ. л. 1,4. Уч.-гад. л. 1,5. Тираж 100 экз. Заказ № 69. Отпечатано с готовых авторских оригиналов на ризографе в издательском отделе Уфимского государственного университета экономики и сервиса 450078, г. Уфа, ул. Чернышевского, 145, к. 206; тел. (347) 241-69-85.