книги из ГПНТБ / Поддержание пластового давления на нефтяных месторождениях

УДК 622.276

и внутриконтурного заводнения пластов на примере месторождений Татарии, Башкирии и Белоруссии.

Рассмотрена, история развития заводнения нефтя­ ных пластов в СССР и за рубежом. Описаны методы и техника водоснабжения систем заводнения, спо­ собы освоения, эксплуатации и исследования нагне­ тательных скважин и результаты изучения процес­ сов, происходящих в нефтяном пласте при закачке

а также может быть полезна студентам нефтяных факультетов вузов.

Таблиц 46, иллюстраций 71, список литера­ туры — 183 назв.

Авторы: В. А. ЕРОНИН, И. В. КРИВОНОСОВ, А. Д. ЛИ, А. Д. ГОЛИКОВ, А. А. ЛИТВИНОВ

ВВЕДЕНИЕ

Добыча нефти в 1975 г. будет доведена до 480—500 млн. т по сравнению с 353 млн.т, добытыми в 1970 г. Среднегодовой прирост добычи нефти за пятилетку составит 25—30 млн .т. Продолжитель­ ного роста добычи нефти в таких масштабах не знала еще ни одна страна в мире.

Намеченный темп роста добычи нефти будет достигнут не только в результате ввода в разработку новых месторождений и площадей, но и в результате интенсификации добычи и улучшения состояния разработки уже эксплуатируемых нефтяных месторождений.

Как и ранее, значительное место среди методов интенсификации добычи нефти будет занимать поддержание пластового давления путем законтурного и внутриконтурного заводнения пластов. В настоящее время заводнение применяется практически на всех

закачки воды, приходилось около 250 млн. т нефти, или более 70%

За восьмую пятилетку в эксплуатацию введено более 100 нефтя­ ных месторождений и большинство из них с поддержанием пласто­ вого давления путем законтурного и внутриконтурного заводнения пластов.

В настоящее время среди методов заводнения наиболее широкое распространение получил метод разрезания крупных и средних залежей рядами нагнетательных скважин. Этот метод обеспечивает

Г л а в а п е р в а я

РАЗВИТИЕ МЕТОДОВ ЗАВОДНЕНИЯ НЕФТЕНАСЫЩЕННЫХ ПЛАСТОВ

Заводнение продуктивных пластов с целью интенсификации добычи нефти и повышения коэффициента нефтеотдачи в настоящее время широко применяется в отечественной и зарубежной практике при разработке нефтяных месторождений.

Многолетний опыт внедрения этого метода показывает его вы­ сокую эффективность как на новых, так и на истощенных месторож­ дениях с однородными и неоднородными коллекторами, при малой и повышенной вязкости нефти. Благодаря этому масштабы приме­ нения заводнения пластов с каждым годом -возрастают.

Другие методы интенсификации добычи нефти (вытеснение нефти растворителями, термическое воздействие на пласт и т. п.) обеспе­ чивают более высокую нефтеотдачу пластов, но они более трудоемки и требуют больших затрат средств, которые зачастую превышают стоимость дополнительно добытой нефти [119].

Поэтому в настоящее время в СССР и за рубежом заводнение нефтяных пластов является основным методом интенсификации добычи нефти и повышения коэффициента нефтеотдачи.

В зависимости от расположения нагнетательных скважин на месторождениях различают площадное, законтурное, внутрцконтурное и очаговое заводнение пластов. Выбор того или иного варианта осуществляется с учетом конкретных геологических условий и со­ стояния разработки месторождения на основе гидродинамических исследований и технико-экономических расчетов.

Впервые заводнение нефтяных пластов было проведено в конце восьмидесятых годов прошлого столетия. Нефтепромышленники Северной Америки заметили, что проникновение воды в нефтяные пласты из вышележащих горизонтов через ликвидированные сква­ жины способствует повышению дебита окружающих эксплуата­ ционных скважин [58]. Преднамеренное заводнение в небольших масштабах было начато в конце 90-х годов X I X в. в штате Пенсиль­ вания (месторождение Бредфорд) [58]. Нагнетательные скважины располагались равномерно по всей площади нефтеносности. Впослед­ ствии такой способ заводнения был назван площадным. Для завод­ нения использовали воду аллювиальных пластов, залегающих

5

на глубине 100—150 м. В результате заводнения пласта на место­ рождении Бредфорд с 1907 г. начался рост добычи нефти. К 1937 г. годовая добыча нефти достигла 2,34 млн. т против 0,28 млн. т в 1906 г.

Характерной особенностью площадного заводнения является чередование нагнетательных и эксплуатационных скважин, причем между ними выдерживается определенное расстояние.

Более высокая эффективность площадного заводнения по сравне­ нию с закачкой в пласт газа или воздуха и наличие в стране боль­ шого количества старых месторождений способствовали быстрому

в 1943 г. на месторождениях Казахстана —Доссор и Макат. К моменту начала закачки воды эти месторождения были истощены и их эксплу­ атация проводилась в условиях гравитационного режима. На место­ рождении Доссор площадному заводнению подвергался I I юрский горизонт проницаемостью 0,2—4 д, на месторождении Макат — I юрский горизонт проницаемостью 0,5—2,5 д. Вязкость нефти в пла­ стовых условиях составляла 40 спз на Доссоре и 140 спз на Макате. Несмотря на высокую вязкость нефтей, заводнение юрских горизон­ тов минерализованной пластовой водой оказалось эффективным методом: уже в первые годы его применения возросла добыча нефти.

В 1947 г. площадное заводнение начали осуществлять на исто­ щенных площадях Балаханьг—Сабунчи—Романы в Азербайджане.

Большое влияние на эффективность процесса площадного завод­

циент охвата площади заводнением к моменту прорыва воды в эксплу­ атационные скважины сравнительно высок, в случае большой вязкости нефти коэффициент охвата к этому моменту сильно умень­ шается. В условиях неоднородного пласта происходят преждевре­ менные прорывы воды к эксплуатационным скважинам по более проницаемой части, что сильно снижает добычу нефти за безводный период эксплуатации скважин. Поэтому площадное заводнение при­

так как извлечение нефти из целиков возможно только при больших

кроме того, при этом методе требуется бурение большого числа нагнетательных скважин. Вследствие этого площадное заводнение целесообразно применять в основном при разработке новых место­ рождений, когда возникают очень большие сопротивления движе-

6

нию воды по пласту и давление не передается на большие расстоя­ ния, что позволяет эксплуатировать только один ряд скважин.

Законтурное заводнение пластов появилось значительно позднее, чем площадное. В 1930 г. в США в разработку вступило одно из крупнейших месторождений Ист Техас [75 ] с площадью нефтенос­ ности около 50 тыс. га. Продуктивный пласт (песчаник Вудбайн), представляющий собой моноклиналь мощностью около 50 м, имел среднюю проницаемость 2,5 д, пористость 25%. Начальное пласто­ вое давление в залежи составляло 114 кгс/см2 . Разработка место­ рождения осуществлялась при упруговодонапорном режиме. Краевые воды активно продвигались к эксплуатационным скважинам, и через три года после начала разработки в добываемой нефти появи­ лась вода.

В дальнейшем количество ее непрерывно возрастало и возникла проблема удаления соленой пластовой воды с территории месторож­ дения, так как соленая вода наносила ущерб землевладельцам, загрязняя водоемы и сельскохозяйственные угодья. Из представлен­ ных различных проектов удаления соленой воды (выпаривание, хра­ нение в огромных прудах с непроницаемым дном, отвод по трубо­ проводу или каналу в море и др.) было принято предложение закачи­ вать соленую воду в законтурную часть пласта Вудбайн. В 1936 г. приступили к пробной закачке, а с 1938 г. началось регулярное нагнетание соленой воды в законтурную часть пласта. Вскоре заме­ тили замедление темпа падения пластового давления. После этого увеличили объем закачки соленой воды с целью поддержания пла­ стового давления. К началу 1944 г. объем закачки воды в пласт Вудбайн составил 30 тыс. м3 /сут. В дальнейшем в этот пласт закачи­ вали всю соленую воду, добываемую из него вместе с нефтью. В ре­ зультате этого падение пластового давления практически прекра­

Законтурное заводнение в значительной степени лишено тех недостатков, которые характерны для площадного заводнения. Нагнетательные скважины при этом методе располагают в водо­

В 1948 г. на небольшом месторождении Уиссон в штате Арканзас с целью сокращения срока разработки и увеличения нефтеотдачи было применено внутриконтурное заводнение пласта. Особенностью внутриконтурного заводнения является поддержание пластового давления путем закачки воды в нагнетательные скважины, располо­ женные непосредственно на площади нефтяной залежи. Позднее подобный метод заводнения нашел применение и на других месторо­ ждениях США, в том числе и таких больших, как Келли-Снайдер [75] и Спраберри [119]. Однако частная собственность на нефтеносные

7

Для устранения перетока и вовлечения в активную разработку

всего через скважины, расположенные вдоль зон наблюдаемых перетоков. В дальнейшем рядами внутриконтурных нагнетательных

на пласт. С этого времени объем закачки воды во внутриконтурную часть залежи Туймазинского месторождения резко увеличили: к 1971 г. до 18 млн. м 3 год, что составило более 52% от общего объема

Опыт разработки Туймазинского месторождения позволил ре­ шить многие вопросы заводнения нефтяных пластов. Прежде всего, были снижены требования к закачиваемой воде. На опыте было доказано, что для заводнения нефтяных пластов типа Туймазинских можно применять подрусловую и речную воду с содержанием взве­ шенных частиц 10 мг/л и более. В дальнейшем при подготовке воды для заводнения отказались от ее хлорирования, коагуляции, освет­ ления и обескислороживания. Было определено оптимальное рассто­ яние нагнетательных скважин от контура нефтеносности и показано, что с увеличением давления закачки эффективность заводнения повышается.

На примере Туймазинского месторождения было установлено также, что на крупных нефтяных месторождениях целесообразно проводить внутриконтурное и законтурное заводнение пластов.

Классическим примером успешного применения методов внутриконтурного и законтурного заводнения пластов с самого начала эксплуатации является разработка Ромашкинского месторождения, крупнейшего в СССР. Оно открыто в 1948 г. Основные запасы нефти на этом месторождении сосредоточены в пластах пагпийского гори­ зонта Д : . В пределах горизонта Д г условно выделено пять песчаноалевролитовых пластов, составляющих единую гидродинамическую систему. Водо-нефтяной контакт прослеживается в северо-восточ­

9