Baybakov_N.K._Effektivnye_metody_povysheniya_nefte-kondensatootdachi_plastov

MlNlSTRY OF GENERAL AND PROFESSIONAL EDUCATION

OF RUSSIAN FEDERATION

GUBKIN STATE ACADEMY

OF OIL AND GAS

N. К. ВАУВАКОV

EFFEKTIVE METHODS OF OILAND CONDENSATE RECOVERYIMPROVEMENT

Moscow

Oil and Gas

1997

МИНИСТЕРСТВО ОБЩЕГО И ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО

ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ НЕФТИ И ГАЗА им. И. М. ГУБКИНА

Н. К. БАЙБАКОВ

ЭФФЕКТИВНЫЕ МЕТОДЫ

ПОВЫШЕНИЯ НЕФТЕ­ И КОНДЕ~САТООТДАЧИ·

ПЛАСТОВ

Москва

Нефть и газ

1997

УДК 622.276.344

Байбаков Н. К. Эффекпtщше методы повышения нефте- и коttдевсатоотда­ чи пластов.- М.: Нефть 11 газ. 1997. - 35 с. (Сер. •Академическ11с чтения•.

Оып. 12).

Доклад состоялся 27 февраля 1997 года. Докладчик - Герой Социалистиче­ ского труда, лауреат Ленинской лремии, почетный академик Российской ака­ демюt естественных наук, доктор техtщческих наук, nрофессор Н. К. Баiiбако11.

ПрооедеН аналИЗ СОВреМеННОГО СОСТОЯНИЯ ЭКО/IОМИКИ И TOIIЛИIIIIO-ЭIIC[II'C­ ТitЧCCKOГO комлекса. На ОСI\01131\ИН проведеНJюrо aii<IJIHJ.;t сдсла11 111~1кщ о том.

что значительный прирост добычи нефти н газового кo11дe1tcar.t может бытt.

достигнут за счет nовышения нефте- и конденсатоотдачи пластов.

В докладе рассматриваются персnекrивные методы повышения нефтеотда­ чиприменсине физико-химических реагентов, rоризонrальноrо бурения,

волновой технологни и rидроразрывов.

Редакционная коллегия

А. И. Владимиров И. Н. Стрижов

И. Г. Фукс Г. М. Сорокин

Редакпюр серии С. /1. БОБРОВ

© Государственная академия нефти и газа

. им. И. М. Губкина, 1997

Все 65 лет моей трудовой деятельности, где бы я ни работал,

тесно связаны с развитием родной для меня нефтегазовой про­

мышленности. Меня всегда волновала малая отдача нефти и конденсата из открытых нефтяных и газоконденсатных месторо­ ждений. Ведь нельзя мириться с тем, что более половины геоло­

гических запасов нефти и конденсата при существующих методах разработки остаются неизвлеченными.Такого положения нет ни в одной отрасли горной промышленности, где коэффициент

извлечения полезных ископаемых составляет минимум 80-90%.

Меня, как бывшего Председателя Госплана СССР, прорабо­

тавшего в этой должности более 20 лет, волнует также тяжелая

общая экономическая обстановка в стране, что в большой степени обусловлено н состоянием топливно-энергетического комплекса. Полm.tу II<!'IHY СВОЙ дОКЛ<!Д С ОСНОВНЫХ ПОЮПателеЙ ЭKOHOMIIKII, а

затсJ\t остановлюсь н<~. топливно-энергетическоr-.t комплексе 11

повышсн11и коэффициента нефте- и конденсатаотдачи пластов.

По данным Министерства экономики Российской Федерации,

динамика развития экономию! страны в настоящее время

х<~рактеризуется следующими основными показателями. Вмовый

внутренний продукт (ВВП) в 1996г. по отношению к 1990 г. в

сопоставимых ценах составил 58,4%, объем промышленноi1 продукции- 46,8%, продукция сельского хознйства- 62,5%, ин­ веспнши в осноuной капитал- 25,2%, общий объем розничного товарооборота- 85,8%. В топливно-энергетическом комплексе вы­ работка электроэнергии снизилась до 78%, добыча нефти и газо­ вого конденсата составляет 58%, а природного газа- 94%, угля - 64%. Как видите, особого комментария не требуется. Цифры весь­

ма негативные, страна находится в тяжелом кризисном состоянии.

Как известно, в России и во всем мире развитию нефтяной

промышленности придаетсн большое стратегическое значение.

5

И не случайно И. В. Сталин в беседе со мной в 1944 г. по поводу

состояния нефтяной промышленности (а тогда было о чем беспо­ коиться, так как добыча 11ефти снизилась с 33 млн.т в 1940 г. до 19 млн.т в 1944 г.) сказ<UJ: <<Нефтьэто душа военной техники>>.

А относительно моего добавления о том, что это и душа всей эко­

номики, заметил: <<Это правильно>>. И после длительной беседьt он

дал указание руководителям Совнаркома всемерно содействовать

Наркомату нефтяной промышленности. Реализуя его указание, до­ бычу нефти повели быстрыми темпами вверх.

К настоящему времени в мире насчитываем 48 нефтедобываю­

щих стран с суммарной годовой добычей нефти 3 млрд.т, тогда

как в 1920 г. добывмось всего 94 млн.т. Из указанного числа десять стран имеют сегодня объемы годовой добычи более 100 млн.т, а их суммарная годовая добыча превышает 60% общемировой.

Советский Союз в течение многих лет являлся ведушей нефте­

газодобываюшей страной мира, с преимущественно растущим уров­

нем добычи нефти и газа. Наибольшая добыча нефти (с газовым конденсатом) в СССР была достигнута в 1988 г.- 625,3 млн.т, агаза-в 1990 г.- 815 млрд. куб.м. Затем добыча нефти начинает быстро снижатьси, особенно после распада СССР, и в 1995 г. составила (по СНГ) менее 350 млн.т. В России же в 1988 г. было добыто 570 млн.т, а D 1996 г.- 301 млн. т.

Как было отмечено на Всероссийской научной конференции,

прошедшей в Москве в январе 1996 г., одной из главных причин

такого большого паденин добычи нефти в России нвляется сниже­

ние объема геологоразведочного буренияс4,2 млн.м в 1991г.до 1,2 млн.м в 1994 г., что привело к уменьшению годового объема прироста запасов нефти и конденсата за этот период с 930 до 196 млн.т, газа- с 1,7 до 0,3 трлн.куб.м. В наибольшей степени сокращение объемов подготовки промышленных запасов нефти и конденсата проявилось в Западной Сибири, где объеl\t буровых работ

уменьшился в 3,5 раза. Не улучшилось положение дел в разведочном

бурении и в 1995-1996 rr. В результате с 1993 г. по настоящее время идет <•проедание>> накопленных ранее запасов нефти и газа. Ухудшаются и другие показатели добычи нефти. Средний дебит скважин умень­ шился с 25 т/сут в 1980 г. до 9 тjсут в 1994 г., а дебит новых

скважин за этот же период с 40 до 11 т/сут, а в 1996 г. до 7-8 тjсут.

На разрабатываемых месторождениях постепенно образовмен

огромный фонд бездействующих скважин (36 тыс. скв. при норма-

б

тиве 13 тыс.), ввод которых задерживается из-за отсутствия у неф­

тедобывающих предприятий необходимых материально-технических и финансовых средств или из-за экономической неиелесообразно­

сти эксплуатации этих скважин. Последнее обстоятельство не только приводит к текущей потере в добыче нефти, но и деформирует

запроектированные системы разработки соответствующих месторождений, что ведет, в свою очередь, к уменьшению конеч­

ной нефтеотдачи пластов.

Следует отметить, что распад СССР отрицательно сказался на деятельности нефтяных отраслей стран СНГ и во многом стал

причиной снижения в них добычи нефти в 1,3-1 ,5 раза. Нарушение

производственных связей особенно остро дало о себе знать в 19911993 rr., пока не были сформулированы новые партнерские отношения нефтедобывающих предприятий с нефтеперерабатываю­

щими заводами, а также производителями необходимого

нефтепромыслового оборудования, приборов, реагентов и т.п.

Сложности возникли и в связи с переходом нефтедобывающих

предприятий на рыночные отношения.

Однако не только это привело к определенным трудностям

в развитии нефтяной промышленности России в последние годы. Значительную роль сыграло также постепенно накапливавшееся изменение структуры разрабатываемых запасов как вследствие особенностей разработки месторождений в прошлые годы, так

11 в результате существенного изменения качества открываемых

месторождений нефти. В структуре запасов нефти все большую

долю стали занимать так называемые <<трудноизвлекаемые•> за­

пасы.

К настоящему времени в отрасли сложилась крайне неблаго­ приятная геолого-технологическая структура, в которой доля ак­

тивных заласов не достигает и половины общего объема остаточ­

ных запасов нефти. По даннвiм Минтопэнерго, <•Основная часть­

трудноизвлекаемые запасы нефти (ТИЗ), которые должны рас­

сматриваться как ресурсная основа перспектинного развитии неф­

тедобывающей промышленности•>. «Доля активных остаточных из­ влекаемых запасов нефти на начало 1995 г. составила 48%, а труд­ ноизвлекаемых- 52%. Укрупненная структурная характеристика трудноизвлекаемых запасов нефти свидетельствуют о том, что 43% из них относится к низкопроницаемым, а 34%- к остаточным запасам обводненных зон>>. А что это значит?

7

Если в тр<щиционных условинх среднее значение конечного

коэффициента нефтеотдачи составляет 38-45% геологических за­

пасов, то при разработке низкопроницаемых nродуктивных nла­

стов- 10-35, высоковязких нефтей- 5-25%.

В результатерезкое, в 3-6 раз, увеличение капиталаемкости и трудоемкости добычи нефти. Прирост запасов нефти в России

в последние годы обеспечиваетсн за счет открытии мелких месторо­

ждений с трудноизвлекаемыми запасами нефти. Так, в Западной

Сибири объем запасов нефти, приходяшихся на одно открытое ме­

сторождение, снизился в 18 раз, а в Урала-Поволжье более чем

в 100 раз. При этом открываемые месторождения характеризуются

преимущественно трудноизвлекаемыми нефтями.

За последние 5 лет прирост nромышленных запасов нефти

сократился в 2,7 раза по сравнению с предыдущим пятилетием, что

характеризуется, главным образом, резким сокращением объема

геологоразведочных работ.

В соответствии с существующей в России классификацией к трудноизвлекаемым относятся запасы высокообводненных объек­ тов, подгазовых зон пластов, внзких и высоковязких нефтей, низко­ проницаемых коллекторов, карбонатных пластов, аномально слож­

ных залежей нефти.

Применение обычных технологий заводнения не может обеспе­

читьдостаточно высокой эффективности выработки таких запасов нефти.

За последние 25 летдоля остаточных извлекаемых заnасов нефти

в подгазовых зонах, в низкопроницаемых коллекторах, а также

высоковязких нефтей увеличилась с О, 17 до 0,5 и более. Постоянно возрастают запасы нефти, содержащейся в обвод­

ненных пластах, доразработка которых по обычным технологиям

также становится нерентабельной.

Учитывая сложившуюся тяжелую ситуацию в нефтяной про­ мьшленности, крайне необходимо уделить больше внимания проб­ лемам увели<Iения нефтеотдачи пластовэто крупный резерв.

Как известно, в мировой nрактике применяется много методов воздействия на нефтяные nласты с целью более полного извлече­

ния из них нефти. К числу этих методов относятся: законтурное и

внутриконтурное заводнение, физико-химические методы, тепло­

вые, гидроразрывы, волновая технология, горизонтальное и раз­

ветвленно-горизонтальное бурение.

8

В докладе сделан акцент на совершенствование метода заводне­ ния пластов с nрименением физико-химических реагентов на гори­

зонтальном и разветменно-горизонтальном бурении.

~етод заводнения и его соверiUенствование

В России в разработке находится около 900 нефтяных месторо­

ждений, на которых пробуреноболее J50 тыс. скважин. На nротя­

жении длительного nериода нефтяная nромышленность России

благодаря усилению геологоразведочных работ развивалась очень

интенсивно за счет ввода в разработку в 1950-1970-х годах круп­ ных высокопродуктивных месторождений в Урало-Поволжье и За­ nадной Сибири. На лодавлнюшем большинстве месторождений с

самого начала их освоения nрименялея nроцесс заводнения. Доля

нефти, добываемой с использованием методов заводнения, пре­ вышает сейчас 95%.

Метод заводнения в значительной i\tepe способствовал развитию нефтяной nромышленности Советского Союза. Необходимо сказать

и о том, что этот метод освоения нефтяных месторождений был

создан российсКIJМИ учеными. Иногда мне задают воnрос: «Как математики могли оказать такое большое содействие в разработке

нефтяных месторождений, не будучи нефтяниками?>> Я всегда

отвечаю: <•А вы задайте этот воnрос Владимиру Николаевичу Щелкачевуматематику, отдавшему всю свою жизнь нефтяной nроl\tышленности и внесшему значительный вклад в науку этой отрасли>>. И сейчас, несмотря на свой nреклонный возраст, он

продолжает nлодотворную работу. Я знаю его с 1944 r., когда он начал заниматься вопросами разработки нефтяных месторождений

и другими nроблемами нефтяной промышленности. О нем и его деятельности следует, нu i\ЮЙ взгляд, написаТI, книгу.

Россия, nервая в мировой практике nрименившан заводнение

для nовышешrя нефтеотдач1r пластов, Иi\rеет уникальный опыт его

примененин в различных геолого-фJIЗJf'lеских условиях месторож­

дений нефти.

Как известно, главным образом именно этот метод позволил

нам достичь коэффиuиентu нефтеотдачи 46%. Наша страна по

данному nоказателю не отставала от других государств, добываю-

9

щих нефть, и даже несколько опережала их. К большому сожале­

нию, в связи с резким сокращением объема разведочных работ и

открытием малого числа новых нефтяных месторождений, особенно

высокодебитных, коэффиuиент нефтеотдачи снизился до 40%.

Миритьсн дальше с таким положением нельзя. Наше новое

поколение не простит нам, если мы не добьемся лучших показателей.

Примеров малого извлечения нефти из пластов много. Приведу лишь один, наиболее характерный. Так, на нефтяных месторожде­ ниях Апшеронского полуострова Азербайджана (без шельфа Кас­

пийского моря) за 100 лет разработки извлечено нефти лишь 38%

геологических запасов.

Есть и в России такие залежи, но немало месторождений и с

более высокими показателями коэффиuиента нефтеотдачи. Пример томуТуймазинекое месторождение (Башкортостан), где этот показатель за 50 лет разработки девонских пластов составил почти 56% геологических запасов, или Ромашкинекое месторождение (Татарстан) - 48%. Такие высокие показатели нефтеотдачи дос­

тигнуты главным образом благодаря активному внедрению закон­ турного и особенно внуrриконтурноrо заводнения нефтяных пластов.

Для подтвержденин эффективности этого метода приведу сле­

дующие данные. На<tальные геологические запасы нефти Туйма­ зинекого девонского месторождения, открытого в сентябре 1944 г., составили 517 млн.т, в том числе начальные извлекаемые запасы- 304 млн.т, то есть коэффиuиент извлечения составлял 59%. С начала разработки, а это относится к 1946 г., из недр этого месторождения в основном методом законтурного заводнения добыто 286 млн.т, ил11 55,4% геологических запасов и 94,3% проектных начальных извле­ каемых запасов. При этом вместе с нефтью извлечено 972 млн.т

воды, т.е. в 3,4 раза больше, чем нефти. На Туймазинеком месторо­

ждении пробуренооколо 1800 скважин.

Вторым наиболее крупным нефтяным месторождением. где с

апреля 1950 г. применяются законтурное и главным образом внут­

риконтурное заводнения, является Ромашкинекое месторождение

с геологическими запасами нефти 3,9 млрд.т и начальными из­ влекаемыми запасами 2,1 млрд.т, или 53,1 %. В период разработки ( 1950-1 996) из этого месторождения извлечено 1,9 млрд.т, или 48% геологических запасов и 91% проектных начальных

извлекаемых запасов.

10