Анализ методов повышения нефтеотдачи на поздних стадиях эксплуатации месторождений



В статье приводятся результаты исследования, целью которого являлось сбор, систематизация и анализ теоретического материала по традиционным и инновационным геолого-техническим мероприятиям, направленных на повышение нефтеотдачи на поздних стадиях эксплуатации месторождения.

Ключевые слова: геолого-технические мероприятия, остаточные запасы нефти, интенсификация добычи, месторождение.

Актуальность исследования обусловлена тем, что по мере эксплуатации месторождения, часть запасов переходит в категорию трудноизвлекаемых, что на фоне общего снижения дебитов, по мере перехода к поздним стадиям эксплуатации приводит к тому, что для сохранения экономических показателей недропользователи вынуждены прибегать к различным методам повышения нефтеотдачи. Если сфокусироваться на ТРИЗах, то их можно поделить на две категории, а именно — обусловленные геологическим строением (объекты разработки, характеризующиеся низкой проницаемостью, высокой расчлененностью, малыми эффективными толщинами и невыдержанностью оных) и обусловленные физическими свойствами нефти (высоковязкие, битуминозные нефти). Это обусловлено, в первую очередь, тем, что в геологии нет изотропных сред, каждое месторождение уникально, поэтому невозможно подобрать такую схему эксплуатации, при которой можно было бы полностью исключить появление не охваченных разработкой участков коллектора, конечно, не последнюю роль в данном вопросе играет и рациональный подход к эксплуатации в целом. Неверно выбранные методы повышения нефтеотдачи на первых стадиях эксплуатации, или выбор в пользу интенсификации добычи, в ущерб нефтеотдаче, на поздних стадиях эксплуатации окажет существенное влияние на КИН. В любом случае, неравномерность заводнения и темпов отбора, увеличением вязкости нефти по мере выработки запасов, приводят к тому, что необходимо проведение геолого-технических мероприятий (ГТМ), которые представляют собой работы, направленные на повышение нефтеотдачи пластов и/или интенсификацию добычи. ГТМ позволяют нефтедобывающим предприятиям обеспечивать не только выполнять план по добыче, но и максимизировать КИН в целом, по объекту разработки.

От других работ ГТМ отличаются тем, что результатом, как правило, является прирост дебита нефти. Классификацию мероприятий, в части идентификации оных как ГТМ, каждое добывающее общество проводит самостоятельно, на основе собственных ЛНД. ГТМ подразделяются на традиционные (хорошо изученные, отработанные на практике, и много лет применяемые в нефтяной отрасли) и инновационные (находящиеся на этапе ОПИ или недавно внедренные в производство).

Традиционные ГТМ применяют на всех этапах разработки месторождения. На месторождениях, находящихся на 3–4 этапах эксплуатации проведение ГТМ позволяет минимизировать общее падение добычи. Поэтому одной из основных задач геологической и технологических служб предприятия является подбор наиболее эффективных ГТМ, отвечающих современным требованиям, позволяющих максимально увеличить нефтеотдачу пластов. В целом план по ГТМ закладывается в защиту бизнес-плана нефтедобывающего предприятия, однако, ежемесячно в него вводятся корректировки.

Одними из эффективных мероприятий по увеличению нефтеотдачи являются гидроразрыв пласта (ГРП), бурение горизонтально направленных скважин, забурка боковых стволов. Подробно эти, и другие мероприятия освящены в работах Р. Р. Ибатуллина [1], В. М. Осадчего [2], В. М. Теленкова [2], В. В. Попова [3] и др. Изучение и анализ работ этих и других учёных позволили сделать вывод, что ГРП представляет собой практически неотъемлемую операцию, при разработке месторождений с низкими ФЕС, даже в 1 стадии эксплуатации месторождений, по сути, в настоящий момент ГРП проводится буквально “из-под станка”. Кроме того, данный метод применяется для приобщения вышележащих пластов, для объединения объектов разработки.

Над методами повышения рентабельности и средней наработки на отказ работали Economides M. J., OligneyR., Valko P., которые сформулировали унифицированную методологию моделирования ГРП [4]. Практический подход к контролю разработки методом заводнения описан в работах Satter A., Thakur G. и др. Учёные доказали, что заводнение является одним из эффективнейших методов повышения нефтеотдачи [5]. Не мало внимания ТРИЗам уделили и отечественные ученые. Так Р. Р. Ибатуллин [1], С. Ф. Мулявин [6] и др. сформулировали научно-методическое обоснование разработки нефтяных месторождений.

Интенсификации добычи нефтяных месторождений с помощью ГТМ, посвящены работы А. Д. Савич [7], А. А. Семенцова [7], В. Ф. Сизова [8], А. А. Толстоногова [9]. Анализ их работ позволил сделать выводы о том, что, эффективность заводнения напрямую связано с качеством ГРП, как первичного, так и рефраков, таким образом, грамотное планирование и моделирование ГРП в первом этапе эксплуатации месторождения, позволит избежать многих проблем на более поздних этапах. Данные из статистики наблюдений за эффективностью довыработки нефти, на поздних этапах эксплуатации, подтверждают сделанные выводы. Мониторинг эффективности нефтеразработок был проведён и проанализирован А. Д. Савичем и другими учёными. Так, результатом их исследования являются статистические данные о том, что ГРП позволили в 2017 году дополнительно добывать нефти на 52 млн. тонн, или 41 % от всего довыработанной нефти по стране. В прочем, в 2018 г. этот показатель несколько снизился, но все равно, остался на довольно высоком уровне [7].

Бурение горизонтально-направленных скважин является ещё одним эффективным методом повышения вовлеченности запасов в разработку. Анализ статистических данных показал:

− средний прирост по дебитам, при бурении по данной технологии, в 2018 г. составил 42,2 т/скв.опер.;

− количество пробуренных горизонтальных и наклонно-направленных скважин ежегодно растёт, несмотря на определенные трудности с их эксплуатацией (низкие притоки, рост фонда АПВ)

По сравнению с 2008 г. в 2018 году число горизонтальных скважин увеличилось почти вдвое. Как следствие — дополнительная добыча нефти за счет этого, увеличилась кратно (более чем в 2 раза) [9].

Проводимые традиционные ГТМ, особенно с проведением гидравлического разрыва пласта (ГРП), не решают проблему снижения продуктивности по скважинам. Поэтому эффективная довыработка нефти является актуальной темой на сегодняшний день. К основным причинам снижения показателей добычи нефти являются: отложение солей, асфальтосмолопарафиновые отложения (АСПО), вынос механических примесей (в том числе, залповые выносы пропанта), ухудшение состояние призабойной зоны пласта (ПЗП), и как следствие — рост Скин-фактора(S).

Обозначенная проблема может быть решена повышением продуктивности скважин за счёт применения инновационных ГТМ. Такие учёные, как Moritis G., в своих работах показали, что значительная часть современных нефтяных месторождений являются давно разрабатываемые (зрелые), поэтому скорость из замещения непрерывно сокращается. Чтобы удовлетворить растущую потребность в энергии, извлекаемые запасы нефти в разработанных скважинах можно разрабатывать с помощью передовых инновационных технологий IOR и EOR [10].

Ряд исследователей (Т. К. Апасов [11], К. П. Латышенко [12] и др.) предложили для практического применения комплексный виброволновой метод воздействия на ПЗП, который применяются комплексно, с химическим и депрессионным методами воздействия. Данный метод создаёт условия для увеличения степени очистки от загрязнений призабойной зоны пласта, путём подачи упругих колебаний волновым гидромонитором, радиально направленными потоками жидкости, с низкими частотами и с разной амплитудой. Промышленные испытания виброволнового метода показали, что разно-частотные импульсы эффективно справляются с очисткой ПЗП, однако, для достижения максимального результата, не следует отходить и от классических методов ОПЗ. Виброволновой метод можно использовать комплексно при водоизоляционных работах, также этот метод эффективен в скважинах с низкими пластовыми давлениями, с низкопроницаемыми терригенными коллекторами, там, где были повторные кислотные обработки или ГРП.

Также ведутся работы над повышением эффективности ремонтно-изоляционных работ (РИР). Результаты работы по данному направлению представлены в публикации А. М. Киреева [13]. В работе, рассматриваются цели проведения изоляционных работ, а именно: восстановление герметичности цементного кольца для изоляции фильтра, от межпластовых перетоков; устранение в эксплуатационной колонне дефектов, которые могут привести к не герметичности, и как следствие — резкому росту обводненности; восстановление изоляции работающего фильтра скважины при возврате на вышележащие объекты разработки. На сегодняшний день наиболее актуальными инновациями в области РИР являются мостовые пробки: извлекаемая ПМ-И; электромеханическая ПМЭ; заливочная для открытого ствола ПМЗ-ОС.

Мостовые пробки были разработаны для проведения РИР с применением тампонажного материала, установки мостов, МГРП, ликвидации скважин или консервации залежи. Установка осуществляется с помощью гидравлической установочной компоновки ГУК, методом создания избыточного давления в НКТ.

Таким образом, изучение и анализ теоретического материала по традиционным и инновационным ГТМ для довыработки остаточных запасов нефти, позволили сделать ряд выводов:

− ГТМ от других мероприятий на нефтяных разработках отличаются тем, что именно при их реализации получается существенный прирост нефти;

− ГТМ подразделяются на традиционные и инновационные в зависимости от условий и сроков их применения;

− к эффективным мероприятиям по довыработке остаточных запасов нефти относятся гидроразрыв пласт (ГРП), горизонтальные скважины, бурение боковых стволов;

− к инновационных ГТМ относятся, в частности, комплексный виброволновой метод и разработки в области РИР: извлекаемая ПМ-И, электромеханическая ПМЭ, заливочная для открытого ствола ПМЗ-ОС мостовые пробки.

Подытожив, можно подчеркнуть важность грамотного планирования ГТМ уже на первых этапах разработки, любое технологическое решение, принятое на ранних этапах, начиная с бурения, и заканчивая ГРП на стадии освоения, неминуемо отразится на дальнейшей эксплуатации. За частую, интенсификация добычи на ранних этапах разработки, в ущерб рациональному недропользованию, приводит к общему падению показателей нефтеотдачи и КИН, и как следствие, к снижению накопленной добычи.

Литература:

1. Ибатуллин, Р. Р. Теоретические основы процессов разработки нефтяных месторождений: Курс лекций. Часть 2. / Р. Р. Ибатуллин. -Альметьевск: Альметьевский государственный нефтяной институт, 2009. — 200 с.
2. Состояние и перспективы развития технологий исследования горизонтальных скважин при испытании и эксплуатации / В. М. Осадчий, В. М. Теленков // НТВ Каротажник, Тверь. 2011. — № 79. — С. 107–119.
3. Попов, В. В. Геолого-технологические исследования в нефтегазовых скважинах: учебное пособие / В. В. Попов, Э. С. Сианисян. — Ростов-на-Дону: Южный федеральный университет, 2011. — 344 c.
4. Economides, M. J. Unified Fracture Design. Bridging the gap between theory and practice / M. J. Economides, R. Oligney, P. Valko — Texas.: Ora Press. 2014.
5. Satter, A. Integrated Petroleum Reservoir Manegment: A Team Approach. PennWell Publishing Company / A. Satter. Oklahoma. -2014. — P. 335.
6. Мулявин, С. Ф. Основы проектирования разработки нефтяных и газовых месторождений: Учебное пособие / С. Ф. Мулявин. Тюмень: ТюмГНГУ, 2012. — 215 с.
7. Савич, А. Д. Мониторинг разработки нефтяных месторождений геофизическими методами / А. Д.Савич, А. А. Семенцов, Б. А.Семенов // Геофизика. 2018. -Спец. вып. — С. 78–81.
8. Сизов, В. Ф. Управление разработкой залежей нефти с трудноизвлекаемыми запасами: учебное пособие / В. Ф. Сизов. — Ставрополь: Северо-Кавказский федеральный университет, 2014. — 136 c.
9. Толстоногов, А. А. Оценка эффективности геолого-технических мероприятий в области нефтедобычи /А. А. Толстоногов // Фундаментальные исследования. — 2018. — № 11–1. -С. 150–154;
10. Moritis, G., Special Report. Enhanced Oil Recovery. / G. Moritis // Oil&Gas Journal. April 15. 2010. -V. 100.15 — P. 71–83.
11. Апасов, Т. К. Комплексные схемы ультразвукового воздействия на пласты на Самотлорском месторождении / Т. К. Апасов // Наука и ТЭК. — 2011. — № 6. — С. 80–84.
12. Латышенко, К. П. Технические измерения и приборы. Часть 1: учебное пособие — 2-е изд. / К. П. Латышенко. — Саратов: Вузовское образование, 2019.
13. Киреев, А. М. Новые разработки для ремонтно-изоляционных работ / А. М. Киреев // Современные технологии капитального ремонта скважин и повышения нефтеотдачи пластов. Перспективы развития: X Международная науч.-практ. конф. 25 мая — 30 мая 2015 г. -Геленджик, 2015. -480 c.