Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Совершенствование технологии полимер-кислотных обработок скважин для интенсификации добычи нефти из обводненных карбонатных пластов

ВАК РФ 25.00.17, Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений

Автореферат диссертации по теме "Совершенствование технологии полимер-кислотных обработок скважин для интенсификации добычи нефти из обводненных карбонатных пластов"

На правах рукописи

ЯКУБОВ РАВИЛЬ НАИЛЕВИЧ

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ПОЛИМЕР-КИСЛОТНЫХ ОБРАБОТОК СКВАЖИН ДЛЯ ИНТЕНСИФИКАЦИИ ДОБЫЧИ НЕФТИ ИЗ ОБВОДНЕННЫХ КАРБОНАТНЫХ ПЛАСТОВ

Специальность 25.00.17 - «Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых

месторождений»

2 7 ПАЙ 2015

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

005569522

Уфа-2015

005569522

Работа выполнена на кафедре разработки и эксплуатации нефтегазовых месторождений Уфимского государственного нефтяного технического университета.

Научный руководитель кандидат технических наук

Лысенков Алексей Владимирович.

Официальные оппоненты: Петухов Александр Витальевич

доктор геолого-минералогических наук, профессор кафедры Разработки и эксплуатации нефтяных и газовых месторождений Национального минерально-сырьевого университета «Горный»

Шарифуллин Андрей Ришадович

кандидат технических наук, ООО «БашНИПИнефть»

Ведущее предприятие ГАНУ «Институт нефтегазовых

технологий и новых материалов Республики Башкортостан»

Защита состоится «24» июня 2015 года в 16й на заседании диссертационного совета Д 212.289.04 при ФГБОУ ВПО «Уфимский государственный нефтяной технический университет»: 450062, Республика Башкортостан, г. Уфа, ул. Космонавтов, 1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Уфимский государственный нефтяной технический университет» и на сайте www.rusoil.net

Автореферат разослан « 15 » мая 2015 года

Ученый секретарь диссертационного совета

Ямалиев Виль Узбекович

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследований

Основная доля добычи нефти в Республике Башкортостан обеспечивалась за счет разработки залежей нефти в терригенных коллекторах. К настоящему времени большинство таких объектов имеют падающую добычу нефти и находятся на поздней стадии разработки. Снижение темпов падения добычи нефти существенно восполняется за счет разработки месторождений, приуроченных к карбонатным отложениям, поэтому на нефтегазодобывающих предприятиях Башкортостана уделяется большое внимание развитию и совершенствованию процессов добычи нефти из карбонатных коллекторов.

В Башкортостане выделен ряд геологических карбонатных комплексов с нефтенасыщенными залежами и значительными запасами нефти. Особенностью комплексов является сложное строение коллекторов, обусловленное высокой степенью неоднородности, низкой проницаемостью, сложной структурой порового пространства и неоднородностью коллекторских и фильтрационных характеристик, что отрицательно влияет на показатели разработки залежей. Кроме того, добыча нефти осуществляется из малодебитных скважин и осложняется её высокой вязкостью. Однако, несмотря на изученность проблемы, остается ряд задач, которые требуют дальнейшего уточнения при эксплуатации карбонатных коллекторов на поздних стадиях разработки.

Основным методом интенсификации притока нефти из карбонатных объектов является применение различного вида кислотных обработок скважин. С начала разработки карбонатных пластов на промыслах по традиционным технологиям проводятся простые солянокислотные, термокислотные, пенокислотные, нефтекислотные и другие виды кислотных обработок скважин. Из-за значительной неоднородности карбонатных коллекторов, осложненных трещиноватостью, скважины быстро

обводняются. В последнее десятилетие остро стоит проблема повышения эффективности применяемых методов интенсификации добычи нефти из высокообводненных карбонатных коллекторов. В условиях роста обводненности традиционные солянокислотные обработки оказываются малоэффективными.

На месторождениях запада и юго-запада Башкортостана широкое и сравнительно успешное применение получили комбинированные двухстадийные полимеркислотные обработки (ПолКО). Однако результаты ПолКО недостаточно обобщены, требуется проведение системного анализа эффективности их применения в различных геолого-физических условиях и выявление оптимальных параметров технологии их использования. Технологический процесс реализации ПолКО заключается в том, что на первой стадии обработки обеспечивается селективное отключение водонасыщенных интервалов, а на второй - солянокнслотное воздействие на нефтенасьпценную поровую матрицу для увеличения проницаемости карбонатного коллектора. За годы применения ПолКО промысловые испытания проходили различные водоизолирующие композиции на основе полимеров акрилового ряда (гипан, гивпан, ПВВ), в качестве коагулянтов использовались хлориды кальция и алюминия.

Учитывая многолетний опыт разработки залежей нефти в карбонатных коллекторах в условиях опережающего обводнения продукции скважин по высокопроницаемым зонам неоднородного пласта, а также ухудшение структуры остаточных запасов, особую актуальность приобретает дальнейшее развитие технологии комбинированного полимер-кислотного воздействия на призабойную зону пласта.

Цель работы

Повышение эффективности разработки запасов нефти из обводненных карбонатных коллекторов на основе моделирования, обобщения опыта

применения и развития методов полимер-кислотного воздействия для интенсификации притока нефти и снижения объемов добычи воды.

Задачи исследования

1. Изучение особенностей разработки карбонатных нефтеносных комплексов месторождений западной части Башкортостана. Проведение систематизации и обобщения свойств пород, влияющих на эффективную толщину пластов, анализ динамики снижения извлекаемых запасов,

2. Обобщение современных представлений о механизме и условиях проведения комбинированного полимер-кислотного воздействия в ПЗП для интенсификации притока нефти и ограничения добычи воды.

3. Проведение лабораторных исследований осадкогелеобразующей способности полимерных растворов на основе полимеров акрилового ряда, применяемых при ПолКО.

4. Разработка и обоснование инструкции по применению технологии полимер-кислотного воздействия на основе полимера РЕЛКОМ.

5. Создание и реализация математической модели для определения оптимальных параметров процесса проведения солянокислотной и полимер-кислотной обработок скважин и прогнозирования их эффективности.

Методы исследования

Поставленные в работе задачи решались с применением математического моделирования процесса солянокислотного воздействия, а также путем проведения анализа промысловых данных, обобщения материалов лабораторных и промысловых исследований. Статистическая обработка промысловой информации проводилась с использованием математических методов анализа данных в программном комплексе «БТАТКИСА-б».

Научная новизна

1. Установлена обратная экспоненциальная зависимость эффективной толщины карбонатного пласта от перфорированной по результатам геофизических и литолого-физических исследований сложнопостроенных карбонатных коллекторов турнейского яруса месторождений западной части Башкортостана.

2. Установлен характер влияния технологических параметров разработки (дебит скважин, обводненность, остаточные извлекаемые запасы) и кратности проведения обработок на эффективность применения полимер-кислотного воздействия на пласты турнейского яруса Копей-Кубовского и каширо-подольские отложения Арланского месторождений.

3. Разработана и обоснована математическая модель солянокислотного и полимер-кислотного воздействий, учитывающая влияние давления и температуры пласта и позволяющая оптимизировать параметры реализуемого технологического процесса и прогнозировать его эффективность на стадии проектирования.

Практическая ценность и реализация результатов исследований

1. Разработана технология и временная инструкция «Технология полимер-нефтекислотной обработки скважин с использованием полимера РЕДКОМ для интенсификации добычи нефти из обводненного карбонатного пласта», утвержденная главным геологом ООО «Башнефть-Добыча».

2. Предложенная математическая модель, учитывающая послойную неоднородность пласта, его фильтрационно-емкостные свойства, реологические характеристики флюидов, влияние температуры и давления, реализована в виде симулятора процесса простых СКО и двухстадийных ПолКО и применяется в ООО «БашНИПИнефть» для оптимизации технологии и прогнозирования результатов проведения обработок.

3. Методика определения оптимальных параметров проведения ПолКО и СКО, основанная на применении симулятора, используется при чтении

лекций, проведении лабораторных и практических занятий по дисциплинам «Технология и техника методов повышения нефтеотдачи пластов», а также курсовом и дипломном проектировании со студентами горно-нефтяного факультета, обучающимися на бакалавриате и в магистратуре по направлениям 131000 «Нефтегазовое дело» профиль «Эксплуатация и обслуживание объектов добычи нефти» и «Разработка нефтяных месторождений» соответственно.

Основные защищаемые положения

1. Обратная экспоненциальная зависимость эффективной толщины пласта от перфорированной для карбонатных коллекторов турнейского яруса месторождений западной части Башкортостана.

2. Эффективность кратного применения полимер-кислотного воздействия на обводненные скважины с целью интенсификации притока нефти и ограничения добычи воды.

3. Применение полимерной композиции РЕЛКОМ при проведении комбинированных полимер-кислотных обработок скважин.

4. Модели процессов солянокислотной и полимер-кислотной обработок скважин с учетом неоднородности пласта и влияния температуры и давления на скорость взаимодействия соляной кислоты с породообразующими минералами.

Апробация работы

Результаты и основные положения диссертационной работы докладывались на пятой молодежной Научно-практической конференции «Промысловая геофизика: проблемы и перспективы» (г. Уфа, 2011), VII Всероссийской научно-практической конференции «Нефтепромысловая химия» (г. Москва, 2012), Научно-технической конференции «Сервисные услуги в добыче нефти» (г. Уфа, 2014), Научно-технической конференции молодых ученых-специалистов ООО «БашНИПИнефть» (г. Уфа, 2014),

Международной научно-практической конференции «Проблемы и методы обеспечения надежности и безопасности систем транспорта нефти, нефтепродуктов и газа» в рамках XXII Международной специализированной выставки «Газ. Нефть. Технологии - 2014» (г. Уфа, 2014), 62-66-й научно-технических конференциях студентов, аспирантов и молодых ученых Уфимского государственного нефтяного технического университета (г. Уфа, 2010-2014).

Публикации

Основное содержание работы опубликовано в 19 печатных работах, в том числе, 9 статей, 10 тезисов докладов на научных конференциях. 2 статьи опубликованы в ведущих рецензируемых журналах в соответствии с перечнем ВАК Минобрнауки РФ.

Структура и объем диссертационной работы

Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав и выводов, содержит 111 страницы машинописного текста, 33 рисунка, 11 таблиц. Список использованных источников состоит из 90 наименований.

Автор выражает глубокую признательность доктору технических наук, профессору кафедры Антипину Ю.В. за идею, постановку цели и задач

исследований, неоценимую помощь при написании работы.

Автор выражает благодарность всему коллективу кафедры «Разработка и эксплуатация нефтегазовых месторождений» УГНТУ за помощь и внимание к работе и профессору кафедры Ленченковой Л.Е. за ценные замечания, консультации и помощь при подготовке и защите диссертации.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении содержится общая характеристика работы, обоснована ее актуальность, поставлены цель и задачи исследований, приведены научная новизна и практическое значение.

В первой главе рассмотрено современное состояние разработки высокообводненных карбонатных коллекторов западной и северо-западной частей Башкортостана. Приведена характеристика нефтегазоносных комплексов месторождений западной части Башкортостана. Представлена динамика доли добычи нефти из карбонатных (Стур, Дфам, Дзав) и терригенных пластов (ТТНК и ТТВД) по 21 месторождениям НГДУ «Туймазанефть» за 1967-2014 гг. (рисунок 1).

1985

1995

ГОДЫ

-о-карбонатный комплекс —Терригенныв комплексы

Рисунок 1 - Распределение добычи нефти по нефтеносным комплексам на месторождениях НГДУ «Туймазанефть»

Из рисунка видно, что добыча нефти из указанных карбонатных объектов стабильно увеличивается на фоне снижения добычи нефти из терригенных пластов. По состоянию на 01.01.2013 доля нефти, добываемой из карбонатных пластов составляет 48%.

Для уточнения геолого-физизических особенностей объектов разработки обобщены геологические параметры и литолого-коллекторская характеристика пластов карбонатного нефтеносного комплекса месторождений западного Башкортостана. Проанализировано распределение остаточных запасов нефти по карбонатным объектам разработки (рисунок 2) и месторождениям НГДУ «Туймазанефть». Из диаграммы видно, что

основные запасы нефти карбонатных коллекторов НГДУ сосредоточены в залежах турнейского яруса.

%

15,3

йСтур ■ Дфам аДзав

Рисунок 2 - Распределение остаточных запасов в карбонатных коллекторах по объектам разработки

Для уточнения условий применения полимер-кислотного воздействия приведена характеристика насыщающих карбонатные пласты жидкостей. В ходе анализа результатов геофизических исследований выявлены зависимости эффективной толщины карбонатного пласта от перфорированной для турнейского яруса месторождений западной части Башкортостана, представленные в таблице 1.

Таблица 1 - Зависимости доли эффективной толщины от перфорированной

№ Уравнение зависимости К2 Параметры эксплуатации скважин

1 0,86 Низкие дебиты, поровый коллектор

2 0,88 Средние дебиты, трещинно-поровый коллектор

3 0,79 Высокие дебиты, высокая обводненность, сильно развита трещиноватость

Отмечена тенденция снижения степени зависимости доли эффективной толщины пласта от перфорированной с повышением дебитов, ростом обводненности и развитием трещинноватости карбонатного коллектора.

Рассмотрены результаты использования солянокислотных методов интенсификации добычи нефти, применяемых на месторождениях НГДУ «Туймазанефть» с карбонатными объектами разработки.

Во второй главе рассмотрены особенности применения технологического процесса полимер-кислотного воздействия на карбонатные пласты турнейского яруса Копей-Кубовского и каширо-подольские отложения Арланского месторождения. Проведен анализ результатов полимер-кислотных обработок высокообводненных скважин указанных объектов.

По мере истощения запасов нефти, снижения среднесуточного дебита нефти одной скважины и роста обводненности продукции эффективность проводимых кислотных обработок может снижаться, поэтому был проведен анализ изменения эффективности ПолКО в зависимости от выработки объекта в период с 1989 по 2011 гг. Так в скважинах турнейского яруса Копей-Кубовского нефтяного месторождения было проведено 80 ПолКО. Технологическая схема проведения ПолКО включает в себя последовательную закачку расчетных объемов реагентов в две стадии. На первом этапе производится закачка в скважину оторочки 18-30%-ного раствора хлоридов алюминия или кальция, за ней следует оторочка Ю-17%-ного водного раствора полимера (гипана, гивпана или ПВВ). Хлориды алюминия или кальция, играющие роль коагулянта, и раствор полимера проникают в промытые водой высокопроницаемые участки ГОП, где при их смешении происходит образование осадкогелеобразной массы, формирующей экран, блокирующий высокопроводящие трещины, по которым ранее из пласта поступала вода. На следующем этапе в скважину закачивается оторочка раствора соляной кислоты концентрацией 12-15% с последующей продавкой её пресной водой в объеме 1-1,5 м3 в

низкопроницаемую поровую часть ПЗП.

Результаты всех полимер-кислотных обработок были разбиты на 3 группы во временном интервальном диапазоне с 1989 по 2007 гг. Причем с 2008 года на месторождении проводятся полимер-кислотные обработки, в которых в качестве полимера применяется реагент ПВВ (полимер водный всесезонный), а коагулянтом является алюмохлорид. Эти обработки выделены в 4-ю группу. Были получены статистические зависимости дебита нефти после обработки от дебита нефти до ПолКО по этим группам скважин. Уравнения зависимостей и соответствующие им квадраты коэффициентов корреляции И2 представлены в таблице 2 вместе с рассматриваемыми показателями разработки за эти годы (Чср - среднесуточный дебит нефти одной скважины за год, п» - средняя обводненность продукции, ОИЗ -остаточные извлекаемые запасы).

Таблица 2 - Результаты статистического анализа

№ Интервалы периодов Уравнение регрессии К2 Чср, т/суг п., % ОИЗ, %

1 1989 <=1,5113 -я?"+0,4851 0,975 2,3 67,3 75,8

1992 2,0 65,6 71,0

2 1997 1,3721-^+0,4851 0,809 1,3 70,3 65,3

2000 1,2 75,9 62,0

3 2001 =1,2753-^+0,4851 0,876 1,1 79,1 61,2

2007 0,9 79,7 57,4

4 2008 Чпи =1,8054.^+0,4851 0,860 0,8 80,7 56,7

2011 1,0 80,8 53,4

Следует заметить, что в 1993-1996 гг. полимер-кислотные обработки не проводились и этот период времени в анализе не представлен.

Анализ уравнений аппроксимирующих прямых и показателей разработки, приведенных в таблице 2, выявил, что с течением времени (с 1989 по 2007 гг.) по мере истощения запасов (ОИЗ сократились с 75,8 до 57,4 %), снижения дебетов нефти (среднесуточная добыча нефти одной скважины уменьшилась с 2,3 до 0,9 т/сут), роста обводненности добываемой продукции (средняя обводненность увеличилась с 67,3 до 79,7 %) средний дебит нефти после обработки снижается (коэффициент в уравнении регрессии уменьшается от 1-й к 3-й группе с 1,5113 до 1,2753). Но с началом

применения полимера ПВВ (4-я группа) эффективность обработок значительно увеличилась (коэффициент уравнения 4-й группы увеличился до

Таким образом, внедрение новых полимерных материалов и совершенствование технологии самой обработки позволяет не только поддерживать, но и увеличивать эффективность полимер-кислотного воздействия.

Выполнен анализ эффективности кратных ПолКО, проведенных на Копей-Кубовском месторождении. Установлено, что при проведении повторных ПолКО относительный технологический эффект не снижается, в отличие от СКО. Данный результат подтверждается механизмом процесса воздействия рассматриваемой технологии, заключающимся в повторяющемся блокировании промытой высокопроницаемой зоны ПЗП полимерными композициями, и как следствие, повышении проницаемости поровых каналов и подключении в работу ранее не охваченных воздействием нефтенасьпценных низкопроницаемых пропластков за счет кислотного воздействия.

Выполнен анализ промысловых испытаний комбинированных полимер-кислотных обработок на скважинах, эксплуатирующих залежи нефти в каширо-подольских отложениях Арланского месторождения. Выявлено влияние обводненности продукции скважины до обработки (п'^) на обводненность после (ля') и на продолжительность эффекта по воде. А также установлена зависимость дебита нефти после обработки (<?;) от дебита нефти до ПолКО (?"„)• Эти зависимости описываются уравнениями:

На рисунке 3 представлена зависимость, характеризующая продолжительность эффекта ПолКО по воде от обводненности продукции скважины до обработки. Из рисунка видно, что максимальная

1,8054).

и,'=0,98-»¿-15,08 Ч> 0,98-+1,18

(1) (2)

о ------

70 75 80 85 90 95 100

Обводненность до ПолКО, %

Рисунок 3 - Зависимость продолжительности эффекта по воде от обводненности до ПолКО продолжительность эффекта (18-20 месяцев) достигается в скважинах с обводненностью 80-85 %.

Представленный анализ выявил снижение эффективности полимер-кислотного воздействия, важность водоизолирующей стадии в проведении кратных ПолКО, зависимость продолжительности эффекта от обводненности продукции скважин. Для поддержания эффективности рассматриваемого вида воздействия необходимо совершенствование применяемых полимерных материалов.

В ходе промысловых испытаний была выявлена недостаточная высокая осадко-геяеобразующая способность ПВВ. Это связано с тем, что реагент акрилового ряда получен с использованием каустической соды. Поэтому, учитывая выявленные недостатки, дальнейшие работы были направлены на поиск нового реагента, лишенного указанного недостатка и обладающего явными преимуществами по сравнению с ПВВ.

В третьей главе приведены результаты лабораторных исследований осадкогелеобразующей способности полимеров, применяемых при проведении ПолКО.

Проведены лабораторные исследования по изучению реологических свойств полимера РЕАКОМ с целью определения оптимальной

концентрации, удовлетворяющей технологическим требованиям по закачке реагентов в призабойную зону скважины.

По результатам этих экспериментов выбрана оптимальная концентрация раствора полимерной композиции РЕЛКОМ - 15-20%.

Для оценки эффективности объемного осадкогелеобразования проведены лабораторные исследования с 20 %-ным раствором полимера РЕЛКОМ. Смешение растворов полимера и коагулянта (СаС12 концентрацией от 2,5 до 30%) проводилось в широком диапазоне объемных соотношений (от 1/5 до 5/1 соответственно) при постоянной температуре 20 °С. Общий объем смеси реагентов оставался одинаковым при различных объемных соотношениях и составлял 50 мл. Время реагирования - 4 часа. Затем замерялся объем образовавшегося осадка и по визуальным наблюдениям описывалась его структура. Для сравнительного анализа также проведены лабораторные эксперименты с реагентом ПВВ по рассмотренной методике.

На рисунке 4 представлена зависимость удельного объема осадка, образующегося при смешении РЕЛКОМ и коагулянта (отношение объема

* \ к

'X \ \

__ --———

- ■

о 2

§ 1 Я

г».

о 1/4 1/7 0.7 VI 1/1

Соотношение ооьемов растворов полимера п СаС12

-"•"ЗО^о-ный раствор Реоюзма -»-ПВВ

Рисунок 4 - Зависимость удельного объема осадка полимеров от соотношения объемов реагентов

осадка к объему исходного раствора полимера) от соотношения объемов указанных реагентов (полимера и коагулянта), а также аналогичная зависимость для ПВВ с тем же коагулянтом.

Осадкогелеобразующая композиция на основе РЕАКОМа характеризуется большим удельным объемом осадка, чем аналогичная композиция на основе ПВВ, при тех же объемных соотношениях. Для промысловых испытаний осадкогелеобразующей композиции рекомендуется применять объемы полимера и коагулянта в соотношении от 1,5:1 до 1:4 соответственно, по аналогии с ранее успешным применением ПВВ в схожих геолого-физических условиях.

В ходе эксперимента осуществлялись визуальные наблюдения за процессом осадкообразования с описанием структуры образовавшегося осадка, которые могут быть в дальнейшем использованы при выборе оптимальной концентрации и соотношений объемов реагентов при проведении ГТМ.

При соотношении объемов РЕАКОМа и хлористого кальция свыше 2:1 образуется желеобразная однородная масса во всем объеме. При этом концентрация СаСЬ не превышает 10%. С ростом концентрации СаСЬ до 25% указанная масса переходит в рыхлое пастообразное мелкодисперсное состояние с вкраплениями жидкости. При других соотношениях объемов реагентов осадок становится рыхлым, хлопьевидным, мелкодисперсным, однородным и не рекомендуется к применению.

Для подтверждения прочностных характеристик образовавшегося блокирующего экрана при закачке осадкогелеобразующих реагентов была проведена серия фильтрационных экспериментов на образце естественного керна турнейского яруса Копей-Кубовского месторождения, начальные условия и результаты которых приведены в таблице 3. Анализ результатов позволил установить, что начальная проницаемость по воде, составляющая 0,092 мкм2, после закачки осадкогелеобразующей композиции уменьшилась

до 0,008 мкм2. При этом остаточный фактор сопротивления в зоне образования блокирующего экрана составил 11,5.

Таблица 3 - Начальные условия и результаты физического моделирования

Параметр Показатели

Керн 1 2

Тип коллектора Карбонатный Карбонатный

Длина керна, м 0,045 0,045

Диаметр керна, м 0,038 0,038

Пористость, % 12,2 12,4

Абсолютная проницаемость керна, мкм'' 0,115 0,123

Расход жидкости, м7мин 4-Ю"6 4-Ю"6

Проницаемость по воде до водоизоляции, мкм'' 0,085 0,092

Градиент давления на керне при прорыве воды, Мпа/м . 14

Проницаемость по воде после водоизоляции, мкм2 0,008

Остаточный фактор сопротивления Яост, ед. - 11,5

Таким образом, можно заключить, что РЕЛКОМ является перспективным осадкогелеобразующим реагентом и его можно рекомендовать для проведения полимер-кислотных обработок на объектах со схожими геолого-физическими характеристиками. При этом рекомендуемые оптимальные концентрации раствора СаС12 составляют 15-25%, а соотношения объемов растворов РЕАКОМа и хлористого кальция - 1:(2-4). Непосредственно технология предусматривает закачку осадкогелеобразующей композиции на основе РЕЛКОМ с продавкой нефтяной оторочкой.

На основе проведенных лабораторных экспериментов была разработана временная инструкция «Технология полимер-нефтекислотной обработки скважин с использованием полимера РЕЛКОМ для интенсификации добычи нефти из обводненного карбонатного пласта», предложен алгоритм расчетов технологических параметров закачки реагентов и определена последовательность проведения ПолНКО.

Для обоснования проектных показателей и осуществления прогнозных характеристик солянокислотного и полимер-кислотного воздействия и подбора оптимальных технологических параметров с учетом влияния на

процесс различных технологических и геолого-физических факторов, появилась необходимость в разработке математической модели метода

I

воздействия.

В четвертой главе обоснована и предложена математическая модель, реализованная в виде программного продукта. Приведены результаты моделирования солянокислотного и полимер-кислотного воздействия для условий карбонатного коллектора.

Модель учитывает влияние температуры и давления в ПЗП на скорость реакции соляной кислоты с породообразующими минералами. Кроме того, теоретические предпосылки предусматривали при решении задачи закачки вязких несжимаемых жидкостей методом конечных объемов (МКО) использовать плоскорадиальная модель двухфазной фильтрации реагентов в слоисто-неоднородном деформируемом пласте, насыщенном водой и нефтью.

При построении моделей были приняты следующие допущения:

• пропластки различных проницаемостей гидродинамически не связаны;

• пластовые флюиды и закачиваемые жидкости считаются несжимаемыми;

• фильтрация изотермическая при постоянной скорости закачки реагента;

• не учитываются процессы диффузии.

Отмечено, что одним из важных свойств МКО является точное интегральное сохранение следующих величин: масса, количество движения и энергия в любой группе контрольных объемов, то есть и во всей расчетной области. Причем это свойство проявляется при любом числе узловых точек. Таким образом, даже решение на грубой сетке удовлетворяет точным интегральным балансам.

Рассматриваемая модель описывается уравнениями неразрывности

Л (3)

dl (4)

d(m-C ■ Sw) dt

- + div(v "C- f(Su,)) = g - C-y-C (l-m)-S

Л (5)

dm ~dt

(6) где:

(7)

R _ ZC„CO, • MCaCO, Pm%HCl

C ~ M---

2HCl 'M HCl Pcaco,

f(s )=_tt-W_

m - пористость; Sw - водоиасыщенность; v - скорость фильтрации; q - темп закачки; С - концентрация кислоты; у - константа скорости реакции; ßc -объемная мощность растворения породы; zCoCOj> MCaCOi, Расои zHa, M„a,

Piwhci - стехиометрические коэффициенты реакции, молярные массы, плотности СаСОз и HCL соответственно; k<,(Sw) и kw(Sw) - относительные фазовые проницаемости для нефти и воды соответственно; (i, и р, -коэффициенты динамической вязкости нефти и воды соответственно. Граничные условия

?(0,<UO = ?о (9)

C(O,O,z,O = C0, (10)

где q0 - темп закачки; С0 - начальная концентрация кислоты. Начальные условия

P(x,y,z,0)=Pm, (п)

где Рщ, - пластовое давление.

На основе представленной модели солянокислотного воздействия и результатов лабораторных исследований полимерной композиции РЕДКОМ предложена модель комбинированного полимер-кислотного воздействия. В ней предусматривается последовательная закачка полимера РЕДКОМ с коагулянтом и кислотного раствора.

Для уточнения коллекторских свойств вскрытого неоднородного пласта используют результаты дебитометрических исследований или комплекса ГИС. В случае отсутствия таких исследований принимается, что пористость в разрезе интервала перфорации подчиняется логнормальному закону распределения.

Модель описывается уравнениями:

сЬп ._.

-+ <#у(у) = о

* (12)

В модели использованы результаты фильтрационных исследований, изложенные в 3 главе, что в зоне образовавшегося экрана остаточный фактор сопротивления принимается равным 11,5, что соответствует снижению проницаемости пористой среды в 11,5 раз.

С помощью предложенной модели выполнен расчет прогнозного коэффициента продуктивности по 17 СКО, проведенным в скважинах турнейского яруса Ташлыкульского, Туймазинского, Абдулловского месторождений, и получена удовлетворительная сходимость с фактическими результатами, представленная на рисунке 5.

0,27 0.24 ¡0,2. 1,0.18 £ 0.15 ¡¿0.12 * 0,09

'I 0,06

| 0,03

£ о

1 к-""

1

И г,г Ч'

1

1

0.05 0,06 0.09 0,12 0,15 0.18 0,21 0.24 Фактический Кгтр, мЗ/(сут*ггтм)

Рисунок 5 — Сравнение фактического и расчетного коэффициентов продуктивности

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Проведено изучение текущего состояния разработки основных эксплуатационных объектов месторождений западной части Башкортостана. Выявлена динамика добычи нефти по НГДУ «Туймазанефть», а именно отмечен рост доли добычи нефти из карбонатных коллекторов на фоне падения добычи из терригенных. По состоянию на 01.01.2013 г. доля нефти, добываемой из карбонатных пластов, составляет 48%. В результате выполненного статистического анализа получена обратная экспоненциальная зависимость эффективной толщины пласта от перфорированной для месторождений западной части Башкортостана. Установлены основные методы интенсификации притока нефти в скважины, а именно простые солянокислотные, нефтекислотные, термокислотные, пенокислотные обработки.

2. Выявлено снижение эффективности полимер-кислотных обработок высокообводненных карбонатных пластов по мере роста обводненности, уменьшения дебитов скважин, величины остаточных запасов и ухудшения их структуры для условий турнейского яруса Копей-Кубовского и каширо-подольских отложений Арланского месторождений. С ростом кратности проведения ПолКО их эффективность, заключающаяся в ограничении притока воды и увеличении дебита нефти, снижается незначительно или не меняется по сравнению с обычными солянокислотными обработками. Обоснована необходимость совершенствования технологии проведения полимер-кислотных обработок.

3. Обоснована перспективность и предложено применение полимера РЕЛКОМ при проведении комбинированного полимер-кислотного воздействия. Лабораторными исследованиями установлены оптимальные концентрации РЕАКОМа - 20% и СаС12 - 20-25%, остаточный фактор сопротивления в результате закачки полимерной композиции составил 11,5.

4. Обоснован алгоритм расчета технологических параметров закачки реагентов и последовательность проведения полимер-нефтекислотной обработки скважин с применением полимера РЕДКОМ. Разработана временная инструкция «Технология полимер-нефтекислотной обработки скважин с использованием полимера РЕДКОМ для интенсификации добычи нефти из обводненного карбонатного пласта».

5. Предложена математическая модель комбинированного полимер-кислотного воздействия на карбонатный коллектор, учитывающая послойную неоднородность пласта, его фильтрационно-емкостные свойства, реологические характеристики флюидов, влияние температуры и давления. На основе модели создан программный продукт, позволяющий прогнозировать процессы СКО и ПолКО на стадии проектирования, а также подбирать оптимальные технологические параметры их проведения. Анализ и обобщение результатов солянокислотных обработок, проведенных на 17 скважинах турнейского яруса Ташлыкульского, Туймазинского, Абдулловского месторождений подтвердил высокую сходимость модели с фактическими данными.

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих научных трудах:

в изданиях, рекомендованных ВАК Минобразования РФ:

1. Якубов Р.Н. О перспективе применения солянокислотных обработок скважин на поздней стадии разработки / Р.Н. Якубов, Ю.В. Антипин, В.А. Лысенков, A.B. Чеботарев // Нефтегазовое дело. -2012. -Т. 10, № 2. -С.22-27

2. Шаталин P.P. Проведение ремонтно-изоляционных работ в скважинах с применением полимеркислотного воздействия на карбонатный коллектор / P.P. Шаталин, Ю.В. Антипин, Р.Н. Якубов, A.B. Лысенков, A.B. Чеботарев// Проблемы сбора, подготовки и транспорта нефти и нефтепродуктов - 2013. -№4.-С. 41-48.

в других изданиях:

3. Якубов Р.Н. Оценка эффективности гивпано-кислотных обработок скважин Копей-Кубовского месторождения / Р.Н. Якубов, A.A. Улямаев, A.B. Лысенков, Ю.В. Антипин // Тез. докл. 62-й науч.-техн. конф. студ., аспир. и молодых ученых / Уфим. гос. нефт. техн. ун-т. - Уфа, 2010. - С. 289

4. Чеботарев A.B. Обобщение геолого-физических условий применения солянокислотных обработок скважин для месторождений Западного Башкортостана / A.B. Чеботарев, Ю.В. Антипин, A.B. Лысенков, Р.Н. Якубов // Проблемы геологии, геофизики, бурения и добычи нефти. Экономика и управление / Сборник статей НПФ "Геофизика". - 2011. - вып. 8. - С. 157 -169.

5. Чеботарев A.B. Анализ эффективности различного вида кислотных обработок скважин для месторождений Западного Башкортостана / A.B. Чеботарев, A.B. Лысенков, A.A. Улямаев, Р.Н. Якубов // Проблемы геологии, геофизики, бурения и добычи нефти. Экономика и управление / Сборник статей НПФ "Геофизика". - 2011. - вып. 8. - С.170 - 179.

6. Шаталин P.P. Гипано-кислотные обработки высокообводненных скважин для интенсификации притока нефти и ограничения добычи воды из карбонатных коллекторов Арланского месторождения/ P.P. Шаталин, Р.Н. Якубов // Проблемы геологии, геофизики, бурения и добычи нефти. Экономика и управление / Сборник статей НПФ "Геофизика". - 2011. - вып. 8. - С.180 - 190.

7. Чеботарев A.B. Оценка доли эффективной толщины пласта по результатам геофизических исследований скважин турнейского яруса месторождений Западного Башкортостана / A.B. Чеботарев, P.P. Шаталин, Р.Н. Якубов // Промысловая геофизика: проблемы и перспективы. / Сборник докладов молодежной научно-практической конференции. Уфа: изд-во "НПФ "Геофизика" - 2011. - С. 13 6 - 140.

8. Якубов Р.Н. Оценка осадко-гелеобразующей способности полимерной композиции Реаком / Р.Н. Якубов, A.C. Козлова, A.B. Лысенков // Материалы VII Всероссийской научно-практической конференции «Нефтепромысловая химия». Москва. - 2012. С. 38 - 41.

9. Чеботарев A.B. Оценка осадко-гелеобразующей способности полимерной композиции Реаком при взаимодействии с хлоридом кальция / A.B. Чеботарев, P.P. Шаталин, A.B. Лысенков, Р.Н. Якубов, A.C. Козлова // Проблемы геологии, геофизики, бурения и добычи нефти. Экономика и управление / Сборник статей НПФ "Геофизика". - 2012. - вып 9. - С.24 - 30.

10. Якубов Р.Н. Оценка эффективности гипано-кислотных обработок скважин по мере выработки запасов нефти // Проблемы геологии, геофизики, бурения и добычи нефти. Экономика и управление / Сборник статей НПФ "Геофизика". - 2012. - вып 9. - С.37 - 47.

11. Якубов Р.Н. Оценка эффективной толщины пласта турнейского яруса месторождений западного Башкортостана / Р.Н. Якубов // Тез. докл. 63-й науч.-техн. конф. студ., аспир. и молодых ученых / Уфим. гос. нефт. техн. ун-т.-Уфа, 2012.-С. 375

12. Якубов Р.Н. Анализ эффективности кратного полимеркислотного воздействия на призабойную зону скважин Копей-Кубовского месторождения / Р.Н. Якубов, Ю.В. Антипин, A.B. Лысенков // Проблемы

геологии, геофизики, бурения и добычи нефти. Экономика и управление / Сборник статей НПФ "Геофизика". - 2013. - вып 10. - С.5 - 12.

13. Соловьев Р.В. Использование полимерной композиции Реаком при проведении ремонтно-изоляционных работ / Р.В. Соловьев, P.P. Шаталин, Р.Н. Якубов, A.C. Козлова // Проблемы геологии, геофизики, бурения и добычи нефти. Экономика и управление / Сборник статей НПФ "Геофизика". -2013.-вып 10. - С.85 - 92.

14. Лысенков A.B. Современные представления об интенсификации добычи нефти из неоднородных обводненных карбонатных коллекторов / A.B. Лысенков, Ю.В. Антипин, Р.Н. Якубов, A.B. Чеботарев // Сервисные услуги в добыче нефти: материалы науч.-техн. конф./ ООО «Башнефть-Сервисные Активы»; УГНТУ. - Уфа: РИЦ УГНТУ, 2014. - С. 92-96

15. Лысенков A.B. Особенности и перспективы разработки карбонатных коллекторов / A.B. Лысенков, Е.А. Максимов, А.К. Сахибгареев, Р.Н. Якубов // Сервисные услуга в добыче нефти: материалы науч.-техн. конф./ ООО «Башнефть-Сервисные Активы»; УГНТУ. - Уфа: РИЦ УГНТУ, 2014. -С. 97-102

16. Антипин Ю.В. Развитие технологий полимеркислотного воздействия для повышения эффективности добычи нефти из карбонатных пластов / Ю.В. Антипин, A.B. Лысенков, Р.Н. Якубов, A.B. Чеботарев // Проблемы и методы обеспечения надежности и безопасности систем транспорта нефти, нефтепродуктов и газа: Материалы Международной научно-практической конференции 23 апреля 2014 г. - Уфа, 2014. - С. 70 - 71.

17. Белоногов Е.В. Моделирование соляно-кислотной обработки карбонатных коллекторов / Е.В. Белоногов, Р.Н. Якубов // Сборник тезисов докладов научно-технической конференции молодых ученых-специалистов ООО «БашНИПИнефть» / Уфа, изд. БашНИПИнефть, 2014. - С.56 - 57.

18. Хафизова P.P. Интенсификация притока нефти из высокообводненных карбонатных коллекторов / P.P. Хафизова, Р.Н. Якубов // Тез. докл. 65-й науч.-техн. конф. студ., аспир. и молодых ученых / Уфим. гос. нефт. техн. ун-т. - Уфа, 2014. - С. 129-130

19. Якубов Р.Н. Анализ эффективности кратных полимеркислотных обработок высокообводненных скважин / Р.Н. Якубов, A.B. Лысенков, Б.М. Мухамадеев // Тез. докл. 65-й науч.-техн. конф. студ., аспир. и молодых ученых / Уфим. гос. нефт. техн. ун-т. - Уфа, 2014. - С. 141

Подписано в печать 22.04.2015. Бумага офсетная. Формат 60x84 '/,6. Гарнитура «Тайме». Усл. печ. л. 1,39. Тираж 90. Заказ 67.

Издательство Уфимского государственного нефтяного технического университета Адрес издательства: 450062, Республика Башкортостан, г. Уфа, ул. Космонавтов, 1