Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Совершенствование технологий обработки призабойной зоны нефтедобывающих скважин

ВАК РФ 25.00.17, Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений

Содержание диссертации, кандидата технических наук, Сергиенко, Виктор Николаевич

Введение.

1. Геолого-литологическая характеристика продуктивных пластов юрских тложений Нижневартовскаго свода.

2. Анализ эффективности ОПЗ юрских отложений.

2.1. Анализируемые факторы и выборки скважин.

2.2. Методика определения значимых факторов и граничных геолого-изических условий эффективного применения методов ОПЗ.

2.3. Многофакторный анализ методов ОПЗ.

3. Пути совершенствования кислотных ОПЗ юрских пластов.

3.1. Механизм химического взаимодействия кислотных составов с горной ородой.

3.2. Увеличение проникающей способности кислотных составов.

3.3. Снижение скорости реакции кислоты с породой.

3.4. Предупреждение вторичного осадкообразования и улучшение выноса родуктов реакции.

3.5. Использование кислотных составов комплексного действия и омбинированных технологий ОПЗ.

4. Результаты лабораторных исследований кислотного воздействия при оделировании термобарических условий юрских пластов.

5. Промысловые испытания высокотемпературных кислотных составов.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Совершенствование технологий обработки призабойной зоны нефтедобывающих скважин"

Актуальность проблемы. Эффективность разработки нефтяных месторождений во многом определяется состоянием призабойной зоны пласта (ПЗП) добывающих и нагнетательных скважин. Эта область пласта наиболее подвержена различным физико-химическим и термодинамическим изменениям, колебаниям температур и давлений, возникающим при повышенных скоростях фильтрации многофазных систем. При этом ПЗП является той частью пласта, о которой специалисты имеют наибольшую информацию и на которую можно наиболее эффективно воздействовать с целью улучшения ее состояния. В настоящее время на месторождениях Западной Сибири для улучшения работы скважин применяются многочисленные технологии обработок призабойной зоны (ОПЗ) скважин. Однако, многие технологии, в том числе применяемые в промышленном масштабе, не отвечают всем технологическим и экономическим требованиям.

Особенно мало информации накоплено по результатам воздействий на ПЗП скважин, вскрывших юрские продуктивные отложения. В то же время юрские пласты, в частности Нижневартовского свода, пригодны для промышленной эксплуатации на большинстве обустроенных месторождений Нижневартовского, Мегионского, Лангепасского, Покачевского и Когалымского регионов. В структуре месторождений Широтного Приобъя ООО «ЛУКОЙЛ-Западная Сибирь» на долю юрских пластов приходится более 300 млн. тонн нефти или 29,9 % остаточных извлекаемых запасов этих месторождений. Следует отметить, что за последние 10 лет доля добычи нефти из юрских отложений выросла более чем в 2 раза. В связи с тем, что основные по запасам пласты групп АВ и БВ находятся на поздних стадиях разработки и доля трудно извлекаемых запасов в структуре как старых, так и достаточно молодых месторождений, увеличилась, весьма актуальной задачей является ускорение темпов ввода в разработку и интенсификации эксплуатации именно юрских пластов.

Цель работы. Создание научно-методической основы оптимизации применения технологий ОПЗ юрских пластов с учетом конкретных геолого-промысловых и горно-геологических условий скважин; разработка эффективной в специфических геолого-литологических и термобарических условиях юрских пластов технологии кислотной обработки призабойных зон скважин.

Основные задачи исследований.

1. Анализ эффективности апробированных в условиях юрских пластов Лангепасского, Покачевского и Когалымского регионов технологий ОПЗ нефтедобывающих скважин. Выявление факторов, влияющих на результативность обработок.

2. Определение оптимальных геолого-промысловых и горногеологических условий наиболее эффективного применения используемых технологий ОПЗ.

3. Разработка модифицированных кислотных составов для ОПЗ, наиболее полно отвечающих требованиям специфических термобарических и литолого-физических условий юрских коллекторов. Лабораторные фильтрационные исследования составов на естественном керновом материале.

4. Разработка и промысловые испытания технологии ОПЗ юрских пластов с применением модифицированных кислотных составов.

Методы решения поставленных задач. Поставленные задачи решались на основе обобщенного комплексного многофакторного статистического анализа данных по результатам ОПЗ юрских пластов различными технологиями воздействия.

Оценка влияния геолого-промысловых факторов, а также определение оптимальных и граничных (пороговых) горно-геологических условий наиболее эффективного применения технологий ОПЗ, производились с применением математических методов статистического анализа, в частности, статистики Манна-Уитни, последовательного диагностического анализа Вальда.

Анализ механизма химического воздействия кислотных составов на горную породу и разработка требований к кислотным реагентам применительно к юрским коллекторам проведены на базе литературно-патентных исследований публикаций за последние 20 лет. Анализ проведен с учетом последних данных о минералогическом составе, литолого-физических и фильтрационно-емкостных свойствах верхнеюрских коллекторов, полученных с участием автора настоящей работы в Центре исследования керна и пластовых флюидов ООО «КогалымНИПИнефть».

Исследование свойств модифицированных кислотных составов и оценка эффективности их воздействия на горную породу произведены путем лабораторного моделирования пластовых условий юрских коллекторов. Фильтрационные испытания проводили на естественном керновом материале на установке имитации пластовых условий FFES-665 производства фирмы «CORETEST SYSTEMS, INC.», USA.

Апробация разработанных кислотных составов и технологии их воздействия на юрские коллектора произведена путем прямых экспериментальных работ на реальных объектах - скважинах Лас-Еганского и Покамасовского месторождений.

Научная новизна.

1. Установлены оптимальные значения факторов, влияющие на эффективность технологий ОПЗ юрских коллекторов; оптимальные и граничные геолого-физические условия их эффективного применения.

2. Разработана методика прогноза эффективности работ и выбора скважин для применения технологии ОПЗ юрских коллекторов.

3. Разработаны модифицированные высокотемпературные кислотные составы (ВКС) и технология ОПЗ юрских пластов с их применением (новизна предложенного способа ОПЗ защищена двумя патентами Российской Федерации).

Защищаемые положения.

1. Разработанная методика прогноза эффективности работ и выбора скважин для применения технологии ОПЗ юрских пластов.

2.Новые кислотные составы, включающие минеральные кислоты пониженной концентрации, органическую кислоту и полярные «взаимные» растворители, наиболее полно отвечающие специфическим условиям юрских коллекторов.

3. Новая технология ОПЗ юрских пластов с использованием высокотемпературных кислотных составов и применением для предварительной и последующей обработки буферных жидкостей из числа полярных взаимных растворителей.

Практическая ценность и реализация в промышленности.

Создана и внедрена в практику работ предприятий ООО «ЛУКОЙЛ-Западная Сибирь» компьютерная программа прогноза эффективности и выбора скважин для физических и физико-химических технологий ОПЗ юрских коллекторов - «OPZ PROGNOZ». Программа позволяет выбрать наиболее эффективный метод воздействия для конкретных геолого-физических условий скважин, то есть оптимизировать применение технологий ОПЗ.

Разработаны высокотемпературные кислотные составы и технология их применения, максимально удовлетворяющие сложным условиям юрских коллекторов. Проведены испытания разработанной технологии ОПЗ, показавшие высокую ее эффективность.

Разработана и принята к применению в ООО «ЛУКОЙЛ-Западная Сибирь» «Инструкция ОПЗ юрских коллекторов высокотемпературными кислотными составами». Планами внедрения новой техники на 2002-2003 гг. предусмотрено внедрение разработанной технологии ОПЗ на 55 скважинах предприятий ООО «ЛУКОЙЛ-Западная Сибирь».

Автор выносит глубокую благодарность за оказанную практическую помощь при выполнении настоящей работы научному руководителю - д.х.н., профессору Р.Н. Фахретдинову, а также научному консультанту, д.т.н., профессору В.Г. Уметбаеву

Заключение Диссертация по теме "Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений", Сергиенко, Виктор Николаевич

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Выполненная работа позволяет сделать следующие основные заключения, выводы и рекомендации.

1. Установлено, что стандартная технология ГКО с применением обычных водных растворов соляной и плавиковой кислот высоких концентраций (НС1 - 12 % и более, HF -3 % и более), а также выдержкой скважины на реакцию после закачки кислоты неприемлема в экстремальных термобарических и геолого-литологических условиях юрских коллекторов.

2. Разработана методика прогноза эффективности работ и выбора скважин для применения технологии ОПЗ юрских пластов, основанная на установлении оптимальных геолого-промысловых условий их проведения и обеспечивающая повышение технико-экономической эффективности физических методов ОПЗ до 86 %, а кислотных до 92 %.

3. Проведены лабораторные фильтрационные исследования, в результате которых разработаны модифицированные кислотные составы, наиболее полно удовлетворяющие условиям юрских пластов. Такие составы, содержащие 6-9 % соляной, до 1 % плавиковой и 1,5-3 % уксусной кислоты, а также 10-25 %взаимного растворителя, увеличивают проницаемость пород юрских пластов в 1,2-1,8 раз.

Этими же экспериментами установлена целесообразность применения взаимных растворителей в качестве буферных жидкостей и необходимость непрерывности обработки, исключающей выдержку породы на реакцию после закачки кислотного состава.

4. Проведены промысловые испытания разработанной технологии ОПЗ юрских пластов, в результате которых установлено:

- предложенные кислотные составы активно воздействуют в жестких термобарических условиях на юрские коллектора, повышая коэффициенты продуктивности скважин в 2,2-4,2 раза;

- использование взаимных растворителей в качестве компонентов высокотемпературных кислотных составов и буферных жидкостей повышает проникающую способность композиций в низкопроницаемый коллектор, снижая в реальных условиях давления закачки в пласт на 1,0-4,0 МПа. Из числа взаимных растворителей предпочтительно использование изопропилового спирта, бутилцеллозольва или их смесей. Достаточное для проявления указанного выше эффекта количество ВЗР в кислотных растворах составляет 15-25 %;

- использование органической, в частности, уксусной кислоты в высокотемпературных кислотных составах и буферных жидкостях предотвращает негативные процессы вторичного осадко- и гелеобразования. Достаточное для проявления отмеченного эффекта содержание уксусной кислоты в ВКС составляет 1,5-3,0 %, в буферных растворах ВЗР - до 7 %;

- оптимальный удельный расход модифицированных кислотных о композиций составляет 0,9-2,1 м на 1 погонный метр интервала перфорации, 3 буферных жидкостей ВЗР - от 0,8 до 1,5 м /м. При этом радиус комплексного воздействия на ПЗП кислотного состава и буферной жидкости ВЗР в этом случает должен составлять не мене 2,0-2,5 м;

- при ОПЗ пластов с проницаемостями ниже 0,011-0,008 мкм целесообразно использовать гидроимпульсную закачку реагентов в пласт. Импульсные гидроудары с амплитудой 3,0-4,0 МПа облегчают проникновение буферных и кислотных составов в ПЗП, снижая на 2,0-3,0 МПа максимальное давление закачки;

- необходимо непрерывное ведение кислотного воздействия, включающего закачку в ПЗП кислотных и буферных составов и вызов притока без выдержки скважины на реакцию.

5. На основании отмеченных выше результатов с участием автора настоящей работы разработана, передана и принята к использованию на предприятиях ООО «ЛУКОЙЛ-Западная Сибирь» «Инструкция ОПЗ юрских коллекторов высокотемпературными кислотными составами».

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата технических наук, Сергиенко, Виктор Николаевич, Уфа

1. Литолого-петрофизическое обоснование технологий интенсификаций добычи нефти из низкопроницаемых коллекторов месторождений АО «Лукойл Лангепаснефтегаз»: Отчет о НИР/Институт углеводородов и окружающей среды при РАЕН. Рук. Горбунов А.Т.- М., 1998.

2. Анализ эффективности и разработка рекомендаций по оптимизации применяемых методов ОПЗ в нефтедобывающих скважинах ТПП «Лангепаснефтегаз»: Отчет о НИР/ООО КогалымНИПИнефть. Рук. Сергиенко В.Н., Фахретдинов Р.Н., Земцов Ю.В.-Когалым, 2000.

3. Комплексное лабораторное изучение кернового материала по поисковым, разведочным и оценочным скважинам месторождений ТПП «Когалымнефтегаз»:Отчет о НИР/УНИР ТПП «Когалымнефтегаз». Рук. Матигоров А.А., Зарипов О.Г.- Когалым, -1998, кн.2.

4. Комплексные литолого-петрофизические исследования керна и физико-химические анализы проб пластовых флюидов из скважин месторождений ТПП «Лангепаснефтегаз»: Отчет о НИР/ЦИКиПФ ООО «КогалымНИПИнефть». Рук. Бружес В.Л. и др. Когалым,-2001, кн.2.

5. Комплексные литолого-петрофизические исследования керна, шлама и физико-химические анализы проб пластовых флюидов из скважин месторождений ТПП «Лангепаснефтегаз»: Отчет о РШР/ЦРЖиПФ ООО «КогалымНИПИнефть». Рук. Бружес В.Л. и др. Когалым,-2002, кн.2.

6. Шелепов В.В., Зарипов О.Г., Фахретдинов Р.Н., Земцов Ю.В. Вопросы интенсификации добычи нефти в полимиктовых высокоглинистых коллекторах//Интервал.- Самара: 1999.-№ 7.- С. 2-6.

7. Фахретдинов Р.Н., Земцов Ю.В., Новоселова Т.С., Сергиенко В.Н. Гидрофобизация призабойной зоны гидрофильных коллекторов//Нефт. Хоз-во,- 1999.-№ 4.-С. 29-30.

8. Анализ применения физико-химических методов увеличения нефтеотдачи Когалымской группы месторождений Западной Сибири: Отчет о НИР/НИИНефтеотдача. Рук. Фахретдинов Р.Н., Хайрединов И.Ш., Ганиев Р.Р-Уфа, 1997.

9. Ю.Тюрин Ю.Н., Марков А.А. Статистический анализ данных на компьютере,- М.: ИНФРА, 1998.-528с.

10. П.Мирзаджанзаде А.Х., Степанова Г.С. Математическая теория эксперимента в добыче нефти. М.: Недра, 1977.-232с.

11. Вальд А. Последовательный анализ. М.: Физматгиз, 1960.

12. Аветисов А.Г., Кошелев А.Т., Крылов В.И. Ремонтно-изоляционные работы при бурении нефтяных и газовых скважин. М.: Недра, 1981.- 215с.

13. Н.Кристиан М., Сокол С., Константинеску А. Увеличение продуктивности и приемистости скважин. М.: Недра, 1985.-184с.

14. Анализ эффективности и разработка рекомендаций по оптимизации применяемых методов ОПЗ в нефтедобывающих скважинах ТПП «Когалымнефтегаз»: Отчет о НИР/ КФ ОАО «ПермНИПИнефть». Рук. Сергиенко В.Н., Фахретдинов Р.Н., Земцов Ю.В. Когалым, 1999.

15. Ибрагимов Г.З., Сорокин В.А., Хисамутдинов Н.И. Химические реагенты для добычи нефти. М.: Недра, 1986.- 240 с.

16. Разработка эффективных методов освоения, борьбы с отложениями и оптимизации работы скважин Когалымской группы месторождений: Отчет о НИР/ Уфимский нефт. ин-т ХИО МинВУЗ РСФСР, 1988.

17. Harri О.Мс Leod Jr. Matrix acidizing. J. of Petrol. Technol1984, XII, vol. 36, № 13, pp. 2055-2069. Перевод статьи в Экспресс-информации серии «Бурение»,- 1985 г.- № 19.-С. 8-11.

18. Пат. РФ № 2023143. Кл. Е 21 В 43/22, 43/27. Опубл. 15.11.94.

19. Авт. св. СССР № 1571224. Кл. Е 21 В 43/27. Опубл. 15.06.90.

20. Авт. св. СССР № 1758218. Кл. Е 21 В 43/27. Опубл. 30.08.92.

21. Авт. св. СССР № 1682543. Кл. Е 21 В 43/27. Опубл. 07.10.91

22. Пат США № 4696752. МКИ Е 21 В 43/27. Опубл.29.09.89.

23. Пат США № 4919827. МКИ Е 21 В 43/27. Опубл.24.04.90.

24. Пат. РФ № 1834460. Кл. Е 21 В 43/27. Опубл. 07.08.93.

25. Пат. РФ № 1834459. Кл. Е 21 В 43/27. Опубл. 07.08.93.

26. Авт. св. СССР № 1459308. Кл. Е 21 В 43/27. Опубл. 10.04.89

27. Авт. св. СССР № 1166543. Кл. Е 21 В 43/27. Опубл. 21.10.84.

28. Авт. св. СССР № 1505959. Кл. Е 21 В 43/27. Опубл. 07.09. 89.

29. Пат. США № 3962101. Кл. 252-8.55С.Опубл.08.06.76.

30. Пат. РФ № 2061860. Кл. Е 21 В 43/27. Опубл. 10.06.96.

31. Есипенко А.И., Петров Н.А., Калашнев В.В. Комплексный подход к решению проблем кислотных обработок на месторождениях Западной Сибири//Нефтепромысловое дело.- 1995.-№ 7.-С.28-32.

32. Есипенко А.И., Калашнев В.В., Петров Н.А., Ветланд M.JT. Промысловые испытания комплексной технологии кислотных воздействий на месторождениях АО «Ноябрьскнефтегаз»// Нефтепромысловое дело,-1996.- № 5.-С.12-15.

33. Горбунов А.Т., Широков В. А., Крянев Д.Ю. Применение катионоактивных ПАВ для повышения продуктивности скважин/Нефт. Хоз-во,- 1992.- № 9.-С.20-22.

34. Глущенко В.Н. К вопросу обработки призабойных зон скважин катионными ПАВ/ Нефтяная и газовая промышленность.- 1995.-№1.-С.50-53.

35. Пат. РФ № 2039237. Кл. Е 21 В 43/27. Опубл. 09.07.95.

36. Пат. РФ № 2047756. Кл. Е 21 В 43/27. Опубл. 10.11.95.

37. Назыров P.P., Саунин А.В. и др. Предотвращение образования вторичных осадков при кислотных обработках скважин/Обзорнаяинформация «Газовая промышленность», серия: Разработка и эксплуатация газовых и газоконденсатных месторождений. Выпуск 11, М., 1989.

38. Логинов Б.Г. и др. Руководство по кислотным обработкам скважин. М.: Недра, 1966.-218с.

39. Пат. РФ № 2013530. Кл. Е 21 В 43/27. Опубл. 30.05.94.

40. Обобщить опыт применения кислотных обработок ПЗП на месторождениях Главтюменнефтегаза и определить область их применения: Отчет о НИР/ СибНИИНП. Рук. Даровских С.В.- Тюмень, 1986.

41. Стрелко В.В. Механизм полимеризации кремневых кислот/ Коллоидный журнал.- 1970.-№ 3.- 32с.

42. Фролов Ю.Г., Шабанов Н.А., Попов В.В. Влияние температуры и рН на поликонденсацию кремниевой кислоты в водной среде/Коллоидный журнал,- 1983,-том XLV, вып. 1.-С. 179-182.

43. Пат. РФ № 2095559. Кл. Е 21 В 43/27. Опубл. 10.11.97.

44. Пат. РФ № 2070287. Кл. Е 21 В 43/27. Опубл. 10.12.96.

45. Пат. РФ № 2095558. Кл. Е 21 В 43/25. Опубл. 10.11.97.

46. Пат. РФ № 2135755. Кл. Е 21 В 43/22. Опубл. 27.08.99

47. Пат. РФ № 1327594. Кл. Е 21 В 43/25. 0публ.20.03.95.

48. Клещенко И.И. Комплексное воздействие на прискважинную зону низкопроницаемых коллекторов/ Нефтепромысловое дело.- 1997,- № 10.-С. 18-19.

49. Носов В.Н., Зайцев Г.С. Интенсификация притока нефти акустическим воздействием на продуктивные пласты/Нефтепромысловое дело, серия «Отечественный опыт».- 1987.- № 5.-С.3-8.

50. Регламент по кислотным обработкам скважин/УРС ТПП «Лангепаснефтегаз».- Лангепас, 1999.

51. Сергиенко В.Н., Земцов Ю.В. Вопросы интенсификации притока нефти в юрских коллекторах/ Интервал.-2001.-№ 6.-С. 6-7.

52. СТП 5804465-117-2000. Технология изоляции водопритоков в скважинах кремнийорганическими реагентами. ООО «ЛУКОЙЛ-Западная Сибирь».-Когалым: КогалымНИПИнефть, 2000.- 40с.

53. Позднышев Т.Н., Санников В. А. и др. Новые технологии интенсификации работы добывающих и нагнетательных скважин/ Интервал.- 2001.- № 8.-С. 11-13.

54. Праведников Н.К., Маслянцев Ю.В. и др. Направления развития технологий повышения нефтеотдачи и интенсификации работы скважин в ОАО «ЛУКОЙЛ»/Интервал.-2001.- № 8.-С. 39-43.

55. Промысловые испытания устройства имплозионного полуавтоматического УИПА: Отчет о НИР/ ООО «КогалымНИПИнефть». Рук. Газаров А.Г. - Когалым, 2001.

56. Св-во на пол. мод. Пневматический глубинный насос замещения./ Газаров А.Г., Сергиенко В.Н. и др.- приоритет 07.02.99. Опубл. 2000.-Бюл.8.

57. Св-во на пол. мод. 19866. Устройство для гидродинамического воздействия на призабойную зону скважины/А.Г. Газаров, М.И. Галай, В.Н. Сергиенко и др. приоритет 21.02.01; Опубл. 10.10.01. Бюл. 28.117