ЭФФЕКТИВНОСТЬ ВНЕДРЕНИЯ ТЕПЛОВЫХ МЕТОДОВ ПОВЫШЕНИЯ НЕФТЕОТДАЧИ

Магистрант Абдинов А.Б.

Казахский национальный технический университет

имени К.И.Сатпаева

г.Алматы, Казахстан, 050013, ул.Сатпаева 22

Состояние ресурсной базы углеводородного сырья в России и мире в целом характеризуется значительным увеличением доли трудноизвлекаемых запасов в низкопроницаемых коллекторах с нефтями повышенной и высокой вязкости. В России доля таких запасов составляет - 50% остаточных запасов нефти, а в Удмуртии — 70%.

Для большинства месторождений региона характерны сильная геолого-литологическая расчлененность пластов, наличие нефтей повышенной и высокой вязкости при значительных содержаниях асфальтено-смолисто-парафиновых соединений, приуроченных к крайне неоднородным трещинно-порово-кавернозным карбонатным коллекторам.

Из-за применения в расчетах упрощенных гидродинамических моделей без учета осложняющих факторов оказались существенно завышенными проектные технико-экономические показатели разработки и особенно значения конечной нефтеотдачи, которые принимались проектами в пределах 34-45%.

Такие оптимистические оценки освоения ресурсов нефти Удмуртской Республики неблагоприятно отразились на оценке экономического потенциала месторождений, что в дальнейшем привело к дополнительным материальным затратам, пересмотру прогнозов и уточнению проектных документов, строительству дополнительных сооружений по подготовке обильно поступающей пластовой воды.

Накопленный мировой опыт разработки залежей с высоковязкими нефтями, содержащимися главным образом в терригенных коллекторах, доказывал эффективность использования тепловых методов (воздействие горячей водой — ВГВ и паротепловое воздействие — ПТВ). Однако для карбонатных коллекторов с тяжелыми вязкими нефтями подобных
разработок не было.

В Удмуртии разработка технологий освоения трудноизвлекаемых запасов велась в двух направлениях: 1) поиск и создание технологий физико-химического воздействия на пласт, 2) тепловое воздействие на пласт.

Итогом целенаправленных научно-практических исследований стало создание принципиально новых технологий и способов рациональной разработки и повышения нефтеотдачи для решения проблемы эксплуатации сложнопостроенных месторождений с карбонатными коллекторами.

Не имеющие аналогов в мировой практике термополимерные и термоциклические технологии воздействия на пласт научно обоснованы на уровне изобретений и патентов, испытаны и широко внедрены в производство.

Если традиционно применяемые технологии заводнения в карбонатных коллекторах с нефтями повышенной и высокой вязкости могли обеспечить конечную нефтеотдачу не более 20-25 %, то новые технологии позволяют довести нефтеотдачу до 40-45 %.

Новые технологии физико-химического воздействия на пласт успешно внедрены на Лиственском и Мишкинском месторождениях. Сущность нового подхода заключается в том, что при воздействии растворами полимера (полиакриламид концентрации 0,05-0,10%) удается существенно выравнивать профили приемистости в нагнетательных скважинах, а главное — значительно увеличивать коэффициент охвата неоднородного коллектора рабочим агентом. В технологии воздействия раствором полимера за счет выравнивания соотношения вязкостей вытесняемой и вытесняющей фаз происходит гашение вязкостной неустойчивости фронтов вытеснения — неконтролируемых прорывов воды к добывающим скважинам.

Лабораторные исследования и последующий промышленный опыт показали, что технологии полимерного воздействия повышают в 1,5-1,7 раза конечную текущую нефтеотдачу по сравнению с таковой от воздействия необработанной водой, т.е. при заводнении существенно ниже динамика обводнения добывающих скважин и выше их рабочие дебиты.

Разработанная новая технология термополимерного воздействия (ТПВ) предусматривает закачку в пласт нагретого до 80-90°С полимерного раствора той же концентрации, что и холодный раствор. Промысловые испытания этой технологии на Мишкинском месторождении позволили повысить все технологические показатели разработки более чем в 2 раза по сравнению с таковыми при обычном заводнении.

Существенное улучшение механизма извлечения нефти из пластов при ТПВ заключается в том, что закачиваемый горячий полимерный раствор после прохождения по пласту снижает свою температуру до пластовой, тем самым увеличивая свою вязкость на фронте вытеснения, что приводит к его выравниванию и увеличению коэффициента охвата пласта. Причем этот процесс в пласте оказывается саморегулируемым, что особенно важно в трещиноватых коллекторах.

Добавка тепловой энергии при ТПВ способствует снижению вязкости нефти, увеличивая ее подвижность, и резко активизирует механизм капиллярной пропитки блоков трещиноватого пласта.

Закачка нагретого полимерного раствора позволяет снизить гидродинамические потери давления как в стволе скважины, так и в прискважинной зоне пласта, что существенно упрощает и удешевляет процесс нагнетания.

Преимущества технологии ТПВ доказаны опытно-промышленными испытаниями с 1976 г. на Мишкинском месторождении. В настоящее время около половины залежи охвачено ТПВ. Достигнутая нефтеотдача на отдельных элементах залежи достигла 43 %. На Мишкинском и Лиственском месторождении месторождениях дополнительная добыча нефти за счет технологии ТПВ превысила 560 тыс. т. Так, 1 т сухого полимера позволяет дополнительно добывать 263 т нефти.

В целях совершенствования технологии ТПВ была разработана новая технология термополимерного воздействия с добавлением полиэлектролита (ТПВПЭ), способствующего замедлению возможной деструкции полимера и более глубокому проникновению его в пласт. Кроме того, используя данную технологию, удалось существенно сократить расход дорогостоящего полимера (на 15-20 %), снизив тем самым себестоимость добытой нефти. Дальнейшее совершенствование технологии ТПВ шло по пути значительного снижения энергоемкости и ресурсосбережения, что привело к разработке технологии циклического внутрипластового полимерно-термического воздействия (ЦВПТВ). Здесь закачка теплоносителя и раствора полимера осуществляется уже в несколько циклов, после чего предусматривается закачка обычной воды. Цикличность процесса ЦВПТВ приводит к увеличению охвата пласта рабочим агентом, интенсификации капиллярных и термоупругих эффектов и сокращению расхода химреагента.

В качестве теплоносителей для нагнетания в пласт с целью повышения нефтеотдачи в настоящее время используется перегретая горячая вода (t=260°C). Теплоперенос в пласте осуществляется конвективным и одновременно диффузионным путем, что позволяет прогреваться не только, жидкости и газам в каналах фильтрации, но и самой породе.

Термические методы на месторождениях высоковязких нефтейобеспечиваюткратное увеличение нефтеотдачи относительно таковой при естественных режимах разработки и методах заводнения. В механизме нефтеизвлечения выделяются три основных фактора:

- улучшение отношения подвижностей нефти и воды;

- тепловое расширение пластовой системы;

- улучшение проявления молекулярно-поверхностных сил в пласте.

Внедрение технологий термического воздействия было начато на Гремихинском месторождении, которое введено в промышленную разработку с середины 1981 г. на естественном режиме. Основной объект разработки — залежь пласта А4 башкирского яруса среднего карбона. Режим пласта упруговодонапорный. По данным геологического моделирования в разрезе пласта А4 выделяются три пачки нефтенасыщенных коллекторов, каждая из которых представляет собой сложную совокупность нефтенасыщенных пропластков с различной проницаемостью, разделенных плотными перемычками (рис. 3).

С самого начала было ясно, что эффективность разработки месторождения традиционными способами будет низкой. Теоретические, лабораторные и промысловые исследования по раскрытию механизма вытеснения вязкой нефти в сложных трещинно-порово-кавернозных крайне неоднородных коллекторах позволили полностью раскрыть сложный механизм нефтеизвлечения и количественно оценить потери запасов при традиционных подходах к разработке. Для месторождений повышенной вязкости конечная нефтеотдача не превысит 20-25 % от геологических запасов, а для Гремихинского месторождения, где нефть высоковязкая (150 мПа-с), менее 16%. Нефтеотдача на естественном режиме составляет не более 10-12%. Поэтому в 1983 г. были начаты экспериментальные работы по нагнетанию в пласт теплоносителя: горячей воды с температурой на устье скважин 260 °С.

Однако, эта технология весьма энергоемка, требует крупных материальных затрат, поэтому специалистами ОАО "Удмуртнефть" совместно с учеными ряда институтов проводились работы по созданию принципиально новых ресурсо- и энергосберегающих технологий, позволяющих вывести заведомо нерентабельные запасы высоковязких нефтей Гремихинского месторождения в разряд прибыльных.

Сравнение показателей себестоимости добычи нефти при различных вариантах разработки Мишкинского месторождения также наглядно демонстрирует преимущества внедрения физико-химических методов. Наименьшей себестоимостью характеризуется внедрение ТПВ - 259,9 р/т и ХПВ - 274,0 р/т (табл. 5)

Практический опыт разработки Гремихинского, Мишкинского и Лиственского месторождений и расчеты себестоимости добычи нефти при достижении конечных значений нефтеизвлечения показали, что себестоимость добычи нефти при использовании созданных в ОАО "Удмуртнефть" физико-химических и термических методов повышения нефтеотдачи пластов ниже, чем при естественном режиме и заводнении. В результате стало возможным рентабельное применение новых технологий при существующих ценах на нефть.

Внедрение данных технологий в других нефтедобывающих районах с аналогичными условиями и вязкими нефтями даст прирост добычи в сотни миллионов тонн нефти на уже обустроенных месторождениях.

Таким образом, новые технологии позволили устранить главное препятствие на пути применения тепловых методов при разработке месторождений вязких нефтей — большие затраты, поскольку традиционные тепловые методы по затратам примерно в 2 раза выше, чем при заводнении.