Интенсификация отборов нефти из добывающих скважин

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Пермский национальный исследовательский политехнический университет»

В.А. Мордвинов, В.В. Поплыгин

ИНТЕНСИФИКАЦИЯ ОТБОРОВ НЕФТИ ИЗ ДОБЫВАЮЩИХ СКВАЖИН

Утверждено Редакционно-издательским советом университета

в качестве учебного пособия

Издательство Пермского национального исследовательского

политехнического университета

2013

elib.pstu.ru

УДК 622.276 М79

Рецензенты:

канд. техн. наук, доцент А.В. Распопов (ООО «ЛУКОЙЛ-Инижиниринг» «ПермНИПИнефть»),

канд. техн. наук, доцент А.А. Злобин (Пермский национальный исследовательский политехнический университет)

Мордвинов, В.А.

М79 Интенсификация отборов нефти из добывающих скважин : учеб. пособие / В.А. Мордвинов, В.В. Поплыгин. – Пермь : Изд-во Перм. нац. исслед. политехн. ун-та, 2013. – 75 с.

ISBN 978-5-398-01057-2

Рассмотрены основные методы интенсификации отборов нефти. Приведены материалы, доказывающие успешность применения технологий увеличения продуктивности добывающих скважин в зависимости от геолого-технологических условий.

Предназначено для студентов очной и заочной форм обучения, обучающихся по направлению 131000 «Нефтегазовое дело».

УДК 622.276

2

elib.pstu.ru

ВВЕДЕНИЕ

Интенсивность в производственном процессе – показатель, которым измеряется выпуск продукции за определенный период времени. По отношению к работе нефтедобывающей скважины под интенсивностью следует понимать количество добываемой из нее нефти за некоторый промежуток времени. Этот показатель называют дебитом скважины (единица измерения – т/сут) или производительностью.

Интенсификация – увеличение производительности. Интенсификация производства – процесс его развития, основанный на рациональном использовании технических и других ресурсов и достижений научно-технического прогресса. Интенсификация отборов нефти из добывающей скважины – это увеличение ее производительности за счет проведения геолого-технических мероприятий, совершенствования технических средств эксплуатации, оптимизации технологических режимов работы скважинного оборудования и др.

Добыча нефти в России осуществляется в условиях постоянного увеличения доли трудноизвлекаемых запасов, усложнения геоло- го-физических условий эксплуатации добывающих скважин. Себестоимость добываемой нефти при том или ином способе эксплуатации скважины напрямую зависит от их производительности. Повышение эффективности добычи нефти на месторождениях с трудноизвлекаемыми запасами является одной из важнейших задач нефтедобывающей отрасли. Решение этой задачи требует проведения и обобщения результатов теоретических и экспериментальных исследований в области технологии разработки и эксплуатации нефтяных месторождений в заданных геолого-физических условиях.

Учебное пособие издано при поддержке Министерства образования и науки Российской Федерации, соглашение 14.B37.21.0600.

4

elib.pstu.ru

1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ТРУДНОИЗВЛЕКАЕМЫХ ЗАПАСАХ

Состояние нефтедобывающей отрасли в основных нефтегазодобывающих регионах России характеризуется истощением высокопродуктивных залежей и ухудшением структуры запасов. С ростом доли трудноизвлекаемых запасов снижаются дебиты добывающих скважин по нефти. В связи с этим постоянно возрастает роль геолого-технических мероприятий, направленных на восстановление и увеличение продуктивности скважин.

К трудноизвлекаемым относятся запасы месторождений, отдельных залежей или их частей, отличающихся неблагоприятными для извлечения геологическими условиями залегания и (или) физическими свойствами нефти. Для добычи трудноизвлекаемых запасов требуется увеличение финансовых, материальных и трудовых затрат, более сложные технологии и оборудование. По экономическим критериям эффективности разработки запасы трудноизвлекаемой нефти занимают промежуточное положение между балансовыми и забалансовыми запасами.

Приведем структуру извлекаемых запасов нефти России с учетом возможности их промышленного освоения:

Считается, что на большинстве месторождений активными являются около 20 % запасов, которые обеспечивают 50–60 % общего объема добычи нефти. Интенсивность выработки активных запасов более чем в 4 раза превышает этот же показатель для трудноизвле-

5

elib.pstu.ru

каемых запасов. В связи с этим ежегодно возрастает количество скважин, эксплуатация которых становится нерентабельной из-за низких дебитов или из-за высокой обводненности продукции.

В настоящее время не существует единой классификации трудноизвлекаемых запасов нефти (ТИЗ). В табл. 1.1 приведена классификация, основанная на учете особенностей нефтяных залежей.

Таблица 1.1

Классификация трудноизвлекаемых запасов

6

elib.pstu.ru

Высоковязкие нефти занимают 9 % в общей структуре запасов России и 14 % среди трудноизвлекаемых запасов. Различные способы теплового воздействия на пласт с целью уменьшения вязкости нефти отличаются высокой капиталоемкостью. Газовый фактор ≥ 200 м3/т осложняет добычу и требует повышенных затрат на обустройство промыслов. Повышенное содержание Н2S и CO2 также осложняет добычу, требует специальных мер безопасности и дорогостоящего антикоррозионного оборудования.

Залежи в пластах с проницаемостью < 0,05 мкм2 составляют 65 % среди трудноизвлекаемых запасов. Разработка этих залежей требует значительно (более чем в два раза) более плотных сеток скважин, чем для залежей с активными запасами.

Залежи в пластах с начальной нефтенасыщенностью < 55 %, глинистостью > 2 % также требуют более плотной сетки скважин

иприменения методов вытеснения, отличающихся повышенной сложностью технологий.

Залежи в двух или более типах коллекторов с пористостью

ипроницаемостью, различающихся на два порядка, требуют тщательной изоляции в скважинах проницаемых пластов от слабопроницаемых. То же относится к пластам прерывистым и расчлененным, а также к малотолщинным пластам, запасы которых достига-

7

elib.pstu.ru

ют 5 %. В этот же раздел можно отнести и залежи в трещинных карбонатных коллекторах, отличающихся повышенной неоднородностью коллекторских свойств.

Залежи контактных зон, в том числе подгазовые залежи, занимают значительное место в некоторых регионах (например, в Западной Сибири их запасы достигают 16 %), но не имеют эффективной технологии разработки.

При больших глубинах залегания продуктивных пластов увеличиваются затраты на бурение и эксплуатацию скважин. В пластах

снизкими температурами нефти ухудшаются условия притока ее

кскважинам, эксплуатация которых может осложняться образованием органических или неорганических осадков на скважинном оборудовании. Эксплуатация месторождений с аномально высокими давлениями требует усиленного устьевого оборудования. В условиях низких пластовых давлений увеличиваются энергетические затраты при эксплуатации скважин.

Техногенные остаточные запасы, доля которых в недрах неуклонно возрастает, часто требуют для извлечения применения сложных в технологическом отношении физико-химических методов добычи.

8

elib.pstu.ru

2. РЕЗУЛЬТАТЫ ПРОМЫСЛОВЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ПО ИЗМЕНЕНИЮ ПРОДУКТИВНОСТИ СКВАЖИН

2.1. Факторы, влияющие на продуктивность добывающих скважин

Теоретические и экспериментальные исследования в области восстановления и сохранения фильтрационных характеристик нефтяного пласта показывают, что факторы, вызывающие ухудшение этих характеристик, можно условно разделить на две группы: естественные (природные) и искуственные.

К естественным относятся факторы, проявление которых обусловлено самим процессом извлечения нефти из пласта при изменении термодинамических и других условий. Например, уменьшение нефтепроницаемости призабойных зон пластов (ПЗП) происходит за счет увеличения газонасыщенности, водонасыщенности и гидрофилизации породы, а также роста капиллярных сил в процессе естественного обводнения пласта; в результате образования органических и неорганических отложений и др. Искусственные факторы имеют техногенный характер и обусловлены загрязнением пустотного пространства при первичном вскрытии продуктивного пласта, цементировании, перфорации, освоении и ремонте скважин, а также при их нерациональной эксплуатации.

Одной из причин ухудшения продуктивной характеристики скважин является образование в призабойной зоне пласта так называемой «водяной блокады». На поздних стадиях разработки в призабойную зону вместе с нефтью поступает пластовая и закачиваемая с поверхности вода. Вблизи скважин в пласте формируются зоны с высокой водонасыщенностью и образованием на поверхности горных пород пленки рыхлосвязанной воды, существенно снижающей объем эффективного порового пространства. Фильтрационные каналы частично или полностью блокируются, что ограничивает поступление нефти в скважину. В первую очередь это характерно для низкопроницаемых гидрофильных пород, в которых с ростом

9

elib.pstu.ru

водонасыщенности проницаемость призабойной зоны для воды растет, а для нефти снижается в силу капиллярных явлений и определенного характера смачиваемости стенок фильтрационных каналов.

Решением проблемы интенсификации притока нефти к добывающим скважинам и увеличения их продуктивности является удаление воды из призабойных зон продуктивного пласта. Рассматриваемая задача большей частью решается путем гидрофобизации пород ПЗП, которая заключается в обеспечении особых физико-хими- ческих условий на границах раздела фаз, при которых вода в горной породе ПЗП вытесняется нефтью из мелких пор в более крупные, из которых естественным образом удаляется.

Появление воды в продукции нефтедобывающих скважин может привести к образованию водонефтяных эмульсий. Глобулы воды в нефти быстро стабилизируются содержащимися в ней поверх- ностно-активными соединениями и механическими примесями (частицы глины, песка, продуктов коррозии стали, сульфида железа), а затем дополнительно диспергируются. Образующиеся водонефтяные эмульсии характеризуются высокой вязкостью. Установлено, что наиболее стойкие эмульсии образуются при обводненности продукции 35–75 %. Кроме того, обводненение нефти может вызвать более интенсивное образование асфальтеносмолопарафиновых отложений (АСПО). Эти высокомолекулярные органические соединения, образуясь в зоне продуктивного пласта, приводят к закупорке поровых каналов.

Установлено, что основным фактором, способствующим образованию высокомолекулярных органических отложений в призабойных зонах пласта и в скважинах, является изменение термо-

игидродинамических условий при движении флюида из пласта

кзабоям скважин и при подъеме жидкости и газожидкостных сме-

сей в скважинах, в частности снижение температуры, давления и разгазирование потока.

При фильтрации полярных и парафинистых нефтей в пористых средах может происходить интенсивное затухание фильтрации. Снижение температуры горых пород в ПЗП ниже температуры на-

10

elib.pstu.ru