Глава 10

ОСНОВНЫЕ ТЕНДЕНЦИИ РАЗВИТИЯ МЕТОДОВ ПОВЫШЕНИЯ НЕФТЕОТДАЧИ В РОССИИ И ЗА РУБЕЖОМ

Не всякое продолжение есть развитие.

Бальтасар Грасиан

Новая идея завоевывает право на жизнь неубеди­тельностью доказательств и весомостью фактов, а после вымирания авторитетов и корифеев, бывших ее противниками. Молодое поколение воспринимает идею как само собой разумеющееся.

Безымянное правило

10.1. Основные тенденции применения методов увеличения нефтеизвлечения в мире

В мировой практике существует корреляция между ценами на нефть и числом проектов по МУН: снижение цен на нефть приводит к сокращению числа проектов, и наоборот. В это время усилия научных кадров концентри­руются на выполнении поисковых, теоретических и лабораторных исследо­ваний, изучении разрабатываемых и вводимых в эксплуатацию месторож­дений с точки зрения наиболее оптимальных технологий для каждого из

424

I'hi.um i pel nil

Проск!пропиши' it оценка техники-жмночнческон кффектинносш

425

них. >го позволяет определить перспективу и сохраним, научные кадры. В период высоких цен па нефть возрастаю! число проектов МУИ и объем научных исследований.

В мировой практике принято выделять 3 основные фуппы МУН: терми­ческие, газовые и химические. В конце прошлого столетия распределение общего количества действующих проектов и их успешность, по данным Р.Н.Дияшева, выглядели следующим образом (табл. 10.1).

Таблица 10.1 Успешность проектов по основным МУН за рубежом

МУН	Всего проектов		Успешные
	число	%	число	%
Термические: пар горяч, вода горение	249 213 17 20	100 85,5 6,83 8,03	202 177 10 15	81,1 83,1 58,8 75,0
Газовые: углеводородные СО2 N2 газы горения	164 82 70 10 2	100 50 42,68 6,1 1,2	135 73 56 5 1	82,3 89 80 50 50
Химические: мицеллярно-полимерные полимерные полимерные щелочи	68 7 56 4	100 10,3 82,35 5,9	48 4 41 2	70,6 57,1 73,2 50
Тепловые-51,8%; газовые-34,1%; химические - 14,1%

Около 52% проектов - термические, успешность которых составляет 81,1%. В группе термических основная доля (85,57) приходилась на закач­ку пара с успешностью 83,1 %.

Вторая большая группа МУН - это газовые (около 34%), успешность которых составляет 82,3%. В составе газовых методов 50% приходилось на закачку углеводородных с наиболее высокой эффективностью 89% и около 43% на закачку СО₂ с эффективностью 80%.

Наименьшая доля - чуть более 14% - от общего числа проектов МУН приходится на химические способы, в числе которых около 83%> занимает полимерное заводнение. Общая эффективность химических методов состав­ляет около 71%, в том числе полимерного заводнения 73,2%.

В общем массиве данных упоминаются один успешный проект по при­менению поверхностно-активных веществ и единицы проектов по микроби­ологическому воздействию.

В табл. 10.2 приведены данные о масштабе проектов и стадии примене­ния различных МУН.

Тиолици 10.2 Стадии и масштабы применения основных МУН за рубежом

Масштаб проекта, стадия применения	Методы (% %)
	термические (215 проектов)	газовые (154 проекта)	химические (70 проектов)
Масштаб применения: пилотный расширение на месторождение расширение на арендн. участки расширение на все месторождения ожидается расширение не ожидается расширение	10,7 49,8 20 5,6 10,2 3,7	5,8 63,0 5,8 14,3 7,1 3,9	11,4 64,4 7,1 1,4 8,6 7,1
	100%	100%	100%
Стадия применения: первичный после заводнения после пароциклики после иных методов	74 5,3 16,9 5,8	50,7 47,3 2,0	34,9 63,5 1,6
	100%	100%	100%

Видно, что по всем трем МУН основная часть проектов имеет больший масштаб «расширение на месторождение». Главная доля проектов, реали­зуемых на «все месторождения», приходится на газовые МУН (14,3%). Из химических МУН на «все месторождения» реализуется лишь 1 проект из 70 (1,4%). Термические методы применяются преимущественно как первич­ные, газовые - в равном соотношении как первичные, так и после заводне­ния и химические - в большей степени после заводнения.

Закономерности изменения во времени числа проектов по МУН и добы­чи нефти за счет них интересно проследить па примере США (рис. 10.1). Начиная с 1986г. произошло сокращение числа проектов по всем трем МУН: катастрофически - по химическим, но весьма незначительно - по газовым. Несмотря на это, суммарная добыча нефти за счет МУН продолжает расти, главным образом за счет газовых методов. Поскольку в общей добыче доля за счет химических МУН весьма небольшая, ее резкое уменьшение не мог­ло повлиять на общую картину. Рост общей добычи за счет МУН при сокра­щении числа проектов объясняется увеличением масштабов внедрения до­казавших свою эффективность МУН: газовых и термических.

На основании приведенных данных можно утверждать, что в мире опреде­лены приоритетные МУН: это закачка пара, углеводородных газов и СО,. Из химических методов наибольшая доля приходится на полимерное заводнение.

В табл. 10.3 показано применение указанных фуппМУН по основным ха­рактеристикам нефтей (плотность, вязкость), коллекторов (пористость, прони­цаемость) и глубине залегания пластов. Анализ, проведенный Р.Н.Дияшевым, позволил установить области применения распространенных на Западе МУН.

0,005-5 820-960

<100

не ограничив-ся

450-2500

0,700-0,500 965-1030 80-15000

3-6 300-900

ретров пластов „ „ефтей для у и обещающих быть успешными проектов МУН

<12 (60% проектов)

12-30(30% проектов)

0,005-5(76% проектов)

800-900

Табли

Диапазон изменения параметров пластов „ „ефтей для успешных и обещающих быть успе

13-32

426

[Проницаемость, мкм² Плотность, кг/м³ Вязкость, мПа ■ с (Толщина пласта, м ^дубина залежи, м

мпедночтите ^Д°^{СТаТОЧ11}° отделенные закономерности: газовые методы ™нлл Г -7 ^{ЛеГКИХ И Маловяз}™^х «ефтей, тепловые - преимуще- "^{ефТеИ Се} "^Л0Т"^{ЫХ И ВЯЗКИХ}'^а —ические применяются в ^(РС ' °'²⁾- ^{ТеШЮВЫе мето}™ в основном при- ^К°^{ЛЛе1СГОрОВ с 6oJIee в}ь-сокими значениями проницаемости и киеметоль ^Га3°^ВЫе " "^ре™У^ще™»<о Для худших пластов. Химичес­кие методы занимают промежуточное положение (рис 10 3)

пах гя1оГ^{Ые МСТ}Т' "Р^еимУ^ществе""о применяются „а небольших глуби-

ам такжеаГ "" "^^ ™^т' * ^химиче^ие методы но глуби-

95% успешн Г" ^11р°^МежУ^точ"^ое положение (рис. 10.4). При этом 85-

в Ук^анныхГ ^И °^{беЩаЮЩИХ 6ЫТЬ} Успешными прое^в оказываются именно

в указанных интервалах параметров. Они могут быть приняты как критерии

первичного выбора тех или иных МУН для конкретных месторождений

Промышленные испытания МУН начались в США с начала 50-х годов

боТчем ГлГ™" ° ^ "°^{Р МеТ}°^{ДЫ УВе}™^ЧеНИЯ нефтеотдачи пластов за этапов с« ⁵°-^{ЛеТНИИ пе}Р^и°Д «учения и реализации прошли через несколько этапов своего развития[242, 243].

Первый этап охватывает период от начала испытания до начала 1970-х

ZolZZ^T'" ^{ВШМОЖ11ОС}™ применения и проводились опытно-промышленные работы на нефтяных месторождениях, составлялись и были начаты крупные проекты по внедрению в основном тепловых и газовых МУН

когда22Г^П ~ °^{Т НЗЧаЛа 7}°"^{Х Д}° ^{СереДИНЫ 80}"^{Х ГОДОВ П}Р°^{ШЛОГО сто}™, когда „ашли широкое применение ранее отработанные технологии и бурно

развивались исследования по разработке и испытанию большого количе-ставл лис ^{ТеХНОЛОГИИ}- ^{В ЭТ}°^{Т ПерИ0Д} -репе™, внедрения МУН нред-лГь без ви ^{ВССЬМа 0ПТИМИС}™⁴»⁰- Масштабы их применения прогнозирова­лись без видимых технологических и экономических осложнений. Основ-

2учитГ^ЦИЯ "^РИМе"^е"^{ИЯ ТаКИХ мет}°Д°^{в в} ™ ~ДЬ. заключалась в стремлении получить максимальный технологический эффект.

Считалось, что высокие коэффициенты вытеснения нефти теплоносите­лем, химреагентом или различными газами, получаемыми в лабораторных

427

Проектирование и оценка гсхннкоокономнческой эффективное!н

условиях на физических моделях, могут обеспечить высокий технологи­ческий эффект при применении них методов в реальных промысловых условиях. В этот период число действующих проектов выросло более чем в 5 раз-с менее 100 (в конце 1960-х) до 512 в 1985г. Этому в значительной степени способствовала тенденция роста цен на нефть на мировом рынке с 14-15 долл./т до 50-300 долл./т в начале 80-х годов. Делались весьма опти­мистичные прогнозы о будущем МУН, которые находили поддержку на са­мых высоких уровнях.

С ледующий этап связан с падением цен на нефть на мировом рынке до 110-130 долл./т. Ситуация на мировом рынке отразилась не только (и не столько) на текущем состоянии дел в области внедрения МУН, но и - что более важно - на стратегии развития этих методов. Если раньше приоритет­ными считались процессы, доказавшие свою технологическую эффектив­ность, то в условиях низких цен на нефть основные усилия ученых и про­мышленников были переориентированы на снижение удельных затрат. Не случайно на всех последних мировых нефтяных конгрессах и международ­ных нефтяных симпозиумах состояние развития новых методов и их перс­пективы рассматриваются, прежде всего, в контексте с уменьшением затрат и повышением их экономической эффективности. По мнению экспертов, минимальной, благоприятной ценой на нефть для начала внедрения этих про­цессов считается 20-23 долл./барр. (140-160 долл./т).

Компании по-разному искали пути выхода из кризиса, охватившего прак­тически все сферы мирового нефтегазового бизнеса и приведшего к суще­ственному сокращению активности в области внедрения МУН. Решения, принятые в те годы, оказались своевременными и радикальными. Они по­зволили не затормозить процесс изучения МУН и, главное, вселили в пред­ставителей компаний и научных кругов оптимизм.

Прежде всего была проведена переоценка приоритетных технологий. Дорогостоящие процессы, требующие огромных вложений на приобрете­ние химреагентов, а также процессы, длительные во времени и дающие не­значительный эффект (мицеллярно-полимерное заводнение, щелочное и по­лимерное заводнение, внутрипластовое горение, закачка в пласт пара), были переориентированы на технологии воздействия не на весь пласт, а на огра­ниченную призабойную зону, дающие результат сравнительно быстро. Были закрыты многие мелкие проекты. В других случаях проекты, реализуемые разными компаниями на одном и том же месторождении, объединялись под руководством одного оператора, что давало возможность высвобождения Дорогостоящего оборудования и более эффективного его использования.

Приоритетность внедрения МУН объясняется особенностями геологичес­кого строения месторождений, свойствами нефтей и ранее применяемыми системами разработки. Преимущественное внедрение тепловых МУН в США ^и Канаде объясняется большим количеством неглубокозалегающих месторож-

428

r pel ни

ПрПСКГМрОНИПНС II ШК'МКЯ I CXIIIIKO-ЖНИОМН'иЧ'КОЙ >ффС'М IIHIKK III

424

денин тяжелой нефти, разбуренных ранее плотной сеткой скважин. Плотность сетки скважин на объектах теплового воздействия была ниже 10 га/скв., из которых около половины с сеткой менее 1-2 га/скв. Это предопределило широкое применение тепловых МУН, наиболее эффективных для этих усло­вий. 11рнчем основная добыча получена за счет закачки пара и существен­ная доля - за счет пароциклическога воздействия на призабойную зону до­бывающих скважин. Весьма незначительна доля внутрипластового горения.

Тепловые МУН широкое применение нашли в Румынии на старых место­рождениях, которые были разбурены плотной (менее 4 га/скв.) сеткой сква­жин. Широкое применение тепловые методы для разработки залежей высо­ковязких нефтей нашли в Венесуэле, где перспективы их применения оцени­ваются весьма высоко, так как основные нефтяные запасы страны приходятся на тяжелые нефти.

В настоящее время в этой группе новыми технологическими процессами являются:

- циклическое внутрипластовое горение;

-развитие линейного фронта горения с учетом строения нефтяной залежи;

• применение пенных систем для увеличения охвата вытеснением;

• оптимизация нагрева пластов токами высокой частоты и др.

Незначительные объемы внедрения химических МУН объясняются тради­ционным отставанием применения заводнения. Этот метод начал значительно шире применяться лишь с конца 60-х годов прошлого столетия, и по масшта­бам его применения США и другие зарубежные страны существенно отстают от России, где эти методы традиционно применялись массово и с самого на­чала разработки нефтяных месторождений, т.е. не как вторичный, а даже фак­тически как первичный метод эксплуатации. Небольшие объемы применения химических МУН также объясняются неотработанностью этих методов и до­роговизной химпродуктов. Несмотря на отмеченные выше неоднозначные результаты исследований, химические методы повышения нефтеизвлечения продолжают применяться и проводятся в следующих направлениях:

-применение комплекса реагентов-растворов полимерных, щелочных и поверхностно-активных веществ с получением синэнергетических эффек­тов (прирост коэффициента нефтеизвлечения может быть выше в 2—3 раза, чем при применении каждого из реагентов в отдельности);

- использование химических реагентов для ограничения водопритоков путем образования гелей в удаленных от забоя нагнетательных скважинах в промытых высокопроницаемых объемах залежи за счет температуры и ми­ нерализации пластовых вод.

Газовые методы нашли достаточно широкое применение в Канаде и США для разработки залежей в слабопропицаемых терригенных и карбонатных коллекторах. Из них внедрение закачки СО, оказалось эффективным про­цессом, но требующим не только специального оборудования, но, что имеет

решающее значение, близости дешевых источников получения СО,, так как транспортировка его на большие расстояния требуетспециальных трубопро­водов высокого качества для работы под высоким давлением. Соответству­ющие благоприятные условия оказались в США и на многих венгерских промыслах. В Канаде, поскольку таких условий не было, широкое примене­ние нашли методы смешивающегося вытеснения за счет закачки под высо­ким давлением углеводородных газов.

В настоящее время ведутся интенсивные исследования по совершенство­ванию газовых МУН, которые включают:

- смешивающееся вытеснение газом, которое чередуется с закачкой воды (этот процесс может быть дополнен закачкой тощего газа, а также поверх­ностно-активных веществ);

-теоретическое и лабораторное изучение поведения многофазных сис­тем, а также влияния на процесс особенностей строения коллекторов.

Учитывая трудности разработки и реализации эффективных МУН, их до­роговизну, позднюю стадию разработки крупных месторождений, на кото­рых преимущественно применялись и давали основную добычу третичные МУН, в конце прошлого столетия в США стали широко применяться методы заводнения и расширился процесс бурения уплотняющих скважин (инфилл дриллинг). Этот процесс принял массовый характер. С его помощью, во-первых, обеспечивалась стабилизация или снижение темпов падения добы­чи, во-вторых, происходило увеличение извлечения нефти из недр. В США даже были крайние высказывания, что метод уплотняющего бурения пред­почтителен по сравнению с МУН. Другие специалисты утверждали, что этот метод надо внедрять, но не взамен, а вместе с внедрением МУН. Тем более что ряд МУН (особенно тепловые, да и часть физико-химических) для полу­чения достаточного эффекта требуют более плотных сеток скважин. Поэто­му целесообразно месторождения разбуривать первоначальной сеткой сква­жин, которая по плотности будет близкой к плотности, необходимой для при­менения третичных МУН.

Ряд крупных специалистов США утверждали, что быстрого прогресса в нефтедобыче следует ожидать не от внедрения МУН, а от улучшения техни­ки и технологии бурения. В какой-то мере они оказались правы. Развитие техники и технологии горизонтального и разветвленно-горизонтального бу­рения ускорили прогресс в нефтедобыче. В конце прошлого столетия бук­вально наблюдается бум во внедрении этих технологий. Безусловно, это боль­шой прогресс в эксплуатации нефтяных месторождений, и горизонтальные технологии нужно совершенствовать и широко применять. Но даже при са­мом удовлетворительном решении проблем бурения, эксплуатации и ремон­та горизонтальных скважин мы сможем достичь нефтеотдачу, лишь прибли­жающуюся к коэффициенту вытеснения. Совершенно очевидно, что наряду с viviintrnucM техники и техиочо'ин бурения необходимо широко внедрять

432