Обоснование и разработка комплексной гидромониторной технологии стимуляции скважин в терригенных коллекторах

На правах рукописи

ВОРОБЬЕВ Сергей Владимирович

ОБОСНОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА КОМПЛЕКСНОЙ ГИДРОМОНИТОРНОЙ ТЕХНОЛОГИИ СТИМУЛЯЦИИ СКВАЖИН В ТЕРРИГЕННЫХ КОЛЛЕКТОРАХ

Специальность 25.00.17Разработка и эксплуатация

нефтяных и газовых месторождений

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ

2011

Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования Самарском государственном техническом университете.

Научный руководитель:

кандидат технических наук, доцент

Живаева Вера Викторовна

Официальные оппоненты:

доктор геолого-минералогических наук, доцент

Петухов Александр Витальевич

кандидат технических наук

Сопронюк Нина Борисовна

Ведущее предприятие: ОАО «Гипровостокнефть»

Защита диссертации состоится 28 февраля 2012 года в 14 ч на заседании Диссертационного совета Д 212.224.10при Санкт-Петербургском государственном горном университете по адресу: 199106, г. Санкт-Петербург, В.О., 21 линия, д. 2, ауд. 1160.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Санкт-Петербургского государственного горного университета.

Автореферат разослан 27 января 2012 г.

УЧЕНЫЙ СЕКРЕТАРЬ

диссертационного совета

доктор технических наук,

доцент А.К. Николаев

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

Актуальность темы. Основной задачей нефтедобывающего производства является повышение эффективности выработки залежей углеводородного сырья. Данное обстоятельство обуславливает необходимость все более широкого использования технологий восстановления фильтрационных характеристик призабойной зоны и стимуляции скважин.

Большая часть разрабатываемых в настоящее время месторождений Урало - Поволжья характеризуется высокой степенью неоднородности, сложным геологическим строением, высокой средней обводненностью продукции, низким значением коэффициента продуктивности и невысокой эффективностью применяемых методов увеличения производительности скважин, связанной со сложностью решения задачи и несоответствием выбора скважины и технологической схемы проведения работ к геолого-физическим условиям объекта. Поэтому необходимо обоснованное применение существующих и разработка новых технологий воздействия на призабойную зону скважины (ПЗС), что позволит повысить эффективность выработки запасов за счет улучшения гидродинамической связи скважина – пласт путем увеличения темпа отбора и снижения темпа падения давления в залежи.

К настоящему времени установлены факторы, приводящие к снижению продуктивности скважин, исследованы и смоделированы процессы физико-химического воздействия, протекающие в ПЗС, разработаны технологии по восстановлению и увеличению дебита скважин. Однако, из-за несовершенства методологических подходов к изучению процессов и многообразия геолого-промысловых условий применение результатов исследований затруднено и часто неэффективно. Повышение успешности проведения геолого-технических мероприятий (ГТМ) связано с комплексным подходом, основанным на проведении более глубоких лабораторных исследований, обобщении опыта применения технологий в различных геолого-промысловых условиях, планировании, математическом моделировании и совмещении физических и химических методов воздействия на пласт.

Актуальность темы диссертации подтверждается тем, что основные направления и результаты исследований были использованы при выполнении хоздоговорных научно-исследовательских работ № 2Ж/05, № 117В по темам «Разработка и исследование новых составов для стимуляции скважин» и «Разработка и экономическое обоснование новых методов стимуляции скважин и повышение нефтеотдачи пластов для геолого-физических условия разработки Пеняченского месторождения», а также по госбюджетной теме 506101 “Совершенствование технологии и техники эксплуатации месторождений на поздней стадии их разработки”.

Таким образом, разработка комплексной технологии стимуляции скважин является актуальной.

Целью диссертационной работы является повышение эффективности эксплуатации терригенных коллекторов путем комплексного использования физико-химических методов стимуляции скважин за счет регулирования свойств технологических жидкостей и совмещения воздействия растворами химических реагентов с гидромониторным устройством.

Идея работы заключается в селективности проникновения кислотных составов, подобранных на основе минералогического состава породы, в нефтенасыщенную часть пласта за счет осаждения твердой мелкодисперсной фазы, образующейся при взаимодействии реагента РДН-У с ионами Caв водонасыщенном интервале и использовании, установленного в заданный интервал, скважинного гидромониторного устройства.

Задачи исследований:

1. Выявить критерии эффективного применения глино - кислотных обработок добывающих скважин нефтяных месторождений республики Татарстан, оценив влияние геолого-физических параметров пластов, физических свойств насыщающих их флюидов и технико-технологических параметров работы скважины и технологию проведения работ.

2. Разработать рецептуру кислотной композиции и провести исследование физико-химических и фильтрационных свойств, направленных на предотвращение осадкообразований при контакте с породообразующими минералами, нефтью, пластовой водой.

3. Разработать скважинное гидромониторное устройство для совмещения физического и химического воздействия на пласт.

4. Разработать технологию селективного воздействия на продуктивный коллектор.

5. Выполнить опытно-промышленные испытания комплексной гидромониторной технологии на скважинах.

Методы научных исследований включали в себя комплекс лабораторных и промысловых экспериментов, физическое и математическое моделирование, статистический анализ и оценку достоверности результатов исследований.

Научная новизна работы заключается в получении зависимостей кинетики растворения породообразующих минералов и нейтрализации кислотного состава, модифицированного полифосфатом - реагентом "Плав солей" (пиро-гекса-метофосфат натрия), а также установлении закономерностей количественного содержания и размера мелкодисперсной фазы в зависимости от концентраций реагентов РДН-У и раствора CaCl2 при их взаимодействии.

Защищаемые научные положения:

1. Разработанные кислотные составы, модифицированные поверхностно-активным веществом неонол Аф 9-12 и полифосфатом – реагентом "Плав солей" (пиро-гекса-метофосфат натрия), обладают интенсифицирующим эффектом, позволяющим глубоко проникать активному раствору кислотной композиции в пласт и предотвращать выпадение неорганических солей из нейтрализованных растворов.

2. Селективное воздействие кислотных составов на продуктивный коллектор достигается путем осаждения твердой мелкодисперсной фазы, образующейся при взаимодействии реагента РДН-У с раствором CaCl2 в водонасыщенном интервале и совмещения кислотной обработки с гидромониторным устройством, установленным в заданном интервале продуктивного пласта.

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается достаточной воспроизводимостью полученных результатов экспериментальных исследований, выполненных с использованием современного оборудования и вычислительной техники, а также сходимостью результатов лабораторных и опытно-промышленных экспериментов.

Практическая значимость работы:

1. Разработан кислотный поверхностно-активный состав для стимуляции добычи нефти (патент на изобретение РФ 2307149).

2. Разработано гидромониторное устройство для работы в скважине, позволяющее селективно воздействовать на интервалы перфорированной мощности высоконапорными струями кислотных растворов (патент на полезную модель №63714).

3. Установлено, что:

- значимыми факторами, влияющими на прирост дебита скважины при проведении технологии глино-кислотных обработок (ГКО) являются: величина дебита скважины по нефти и жидкости до обработки, удельный объем закачки кислотной композиции, начальное давление нагнетания реагентов в пласт, время выдержки кислотного состава в ПЗС, глубина пласта и нефтенасыщенность;

- выход скважины на постоянный режим после проведения ГКО осуществляется в течение 1 - 2 месяцев с учетом отбора жидкости более 150 м3;

- наиболее эффективной областью применения ГКО является скважины с обводненностью не более 30%;

- результаты проведения технологии ГКО в период с октября по март имеют эффективность на 20-30 % выше, чем в период с апрель по сентябрь.

4. Разработан программный продукт, позволяющий на основании статистических обработки промысловых данных обосновывать выбор скважин и технологию проведения работ (свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ №2007611697).

5. Разработана технология селективного воздействия на пласт, осуществляющаяся путем осаждения твердой мелкодисперсной фазы, образующейся при взаимодействии реагента РДН-У с раствором CaCl2 в водонасыщенном интервале и совмещения кислотной обработки с гидромониторным устройством, установленным в заданный интервал продуктивного пласта.

6. Разработанная комплексная гидромониторная технология реализована на скважинах № 263, 270, 295 Южно - Золоторевского месторождения ОАО «Самараинвестнефть». Дополнительная добыча нефти в результате проведения геолого-технических мероприятий составила 1150 тонн.

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на 3 Всероссийской научной конференции ученых и студентов (Самара, 2005 г.); 9 Международном симпозиуме студентов и молодых ученых «Проблемы геологии и освоения недр» (Томск, 2005 г.); Международной научно-практической конференции «Ашировские чтения» (Самара, 2006, 2009, 2011 г.); Международной научной конференции «Актуальные проблемы и инновации в экономике, технике, образовании, информационных технологиях» (Ставрополь-Кисловодск, 2011 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 14 печатных работ, в том числе 3 работы изданы в ведущих рецензируемых научных журналах, рекомендованных ВАК, 2 патента РФ, официально зарегистрированная программа для ЭВМ и 1 тезисы доклада конференции.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, выводов, списка используемой литературы, приложения и содержит 134 страницы машинописного текста, 50 рисунка, 36 таблиц, 177 библиографических ссылок, 4 приложения.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность выбранной темы, формулируется цель, определяются задачи исследований, научная новизна и практическая значимость, приводятся основные защищаемые положения, сведения об апробации и внедрении результатов работы.

В первой главе рассмотрены работы отечественных и зарубежных авторов по исследованию в области стимуляции скважин. Этому посвящены труды: К.Б. Аширова, Г.А. Бабаляна, Ю.П. Борисова, М.К. Гиматудинова, Р.М. Дияшева, Ю.В. Желтова, Ф.И. Котяхова, В.И. Кудинова, Б.Г. Логинова, Л.В. Лютина, М.М. Максимова, И.Т. Мищенко, Р.Х. Муслимова, М.К. Рогачева, Б.Ф. Сазонова, М.Л. Сургучева, А.Г. Телина, М.А. Токарева, D.R. Davies, G. Paccaloni, H. Perthuis, E. Touboul, R.L. Thomas и ряда других исследователей. Проанализированы основные причины ухудшения фильтрационных характеристик ПЗС, особенности изменения параметров ПЗС при стимуляции скважин, предложены перспективные направления по развитию исследований в области улучшения фильтрационных характеристик ПЗС.

Из проведенного анализа результатов исследований видно, что эффективность эксплуатации скважин во многом зависит от состояния ПЗС, которая является важнейшим звеном в единой гидродинамической системе «пласт - ПЗС - скважина». В околоскважинной зоне наиболее активно протекают физико-химические процессы естественного и техногенного характера, приводящие к ухудшению фильтрационных характеристик горных пород и, как следствие, снижению продуктивности скважин. К естественным процессам можно отнести: изменение термобарических условий, увеличение обводненности продукции, снижение проницаемости в процессе эксплуатации вследствие высокого содержания твердых взвешенных частиц (ТВЧ). Процессами техногенного характера являются проникновение бурового раствора и других технологических жидкостей в пласт, образование органических и неорганических осадков и эмульсии, увеличение неоднородности разреза скважины.

Наиболее широко применяемым методом воздействия на терригенные коллектора остаются кислотные обработки. В силу разнообразия минералогического состава терригенных коллекторов и сложностью протекания химических реакций кислот с минералами, в целях предотвращения выпадения осадков, необходимо обоснованно подходить к выбору технологической схемы проведения кислотной обработки. На первом этапе необходимо удалить всю карбонатную составляющую терригенного коллектора (для предотвращения образования фторидов кальция CaF2). На втором этапе идет обработка глинистых минералов смесью соляной и плавиковой кислот (для предотвращения выпадения гидроксида алюминия Аl(ОН)3 и фторида алюминия АlF3). На третьем этапе необходимо поддерживать кислую среду добавкой соляной кислоты (для предотвращения выпадения гидроксида алюминия Аl(ОН)3 и фторида алюминия АlF3). Для предотвращения образования осадков при контакте кислотных составов с пластовыми водами необходимо перед проведением кислотной обработки оттеснить пластовые воды буферными растворами.

Неоднородность продуктивных горизонтов влияет на выбор технологии обработки скважины. С ее увеличением необходимо применение селективных методов воздействия на пласт.

Анализ работ по физическому воздействию на продуктивный коллектор показал перспективность дальнейших исследований по совмещению физических и химических методов. При совмещении гидромониторного и химического воздействия происходит синергетический эффект, за счет чего и увеличивается эффективность применяемых технологических решений.

Во второй главе с целью определения основных факторов, влияющих на средний прирост дебита скважины по нефти после проведении ГКО, проведен анализ проведения данной технологии на месторождениях республики Татарстан. Основой послужили результаты 120 обработок терригенного разреза продуктивных пластов, проводимых в течение трех лет на Ромашкинском, Ново-Елховском, Бавлинском, Ямашкинском, Архангельском, Ерсубайкинском, Бахчисарайском, Бондюжском месторождениях. Анализ проводился с использованием пакета статистических программ «STADIA». В качестве влияющих факторов рассматривались:

  1. В. Ж. Аренс Богатство России

    Документ
    В подобранных материалах книги изложены результаты исследований новых аспектов горного дела, предлагаются возможные решения по строительству высшего горного образования и гражданского общества, способного выживать в этом сложном мире.
  2. К основной образовательной программе высшего профессионального образования

    Документ
    Основная образовательная программа бакалавриата, реализуемая вузом по направлению подготовки 280700.62 Техносферная безопасность и профилю подготовки Безопасность технологических процессов и производств
  3. Перечень основных публикаций за 2008 год

    Документ
    Абдеева (Идрисова) Л.Ш. Жилищная проблема молодых семей Социология и общество: проблемы и пути взаимодействия: Материалы третьего всероссийского социологического конгресса.
  4. Курс офтальмологии короев о. А. Курс лекций по глазным (2)

    Лекция
    Раздел медицины, изучающий этиологию, патогенез и клиническое течение нарушений зрения и болезней глаза называют офтальмологией (от греч. ophthalmos – глаз и logos – наука).

Другие похожие документы..