Совершенствование эксплуатации скважин на поздней стадии разработки нефтяных месторождений с заводнением пластов

 

 

 

На правах рукописи

 

 

 

 

 

 

Тахаутдинов Шафагат  Фахразович

 

 

Совершенствование эксплуатации скважин

на поздней стадии разработки нефтяных месторождений с

заводнением пластов

 

 

 

 

 

 

 

 

Специальность 05.15.06 – Разработка и эксплуатация нефтяных

и газовых месторождений

 

 

 

 

 

 

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание  ученой степени

кандидата технических  наук

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Уфа - 2000

 

Работа выполнена в  Татарском научно-исследовательском  и проектном институте «ТатНИПИнефть» ОАО «Татнефть», Уфимском государственном нефтяном техническом университете, в нефтегазодобывающих управлениях «Джалильнефть» и «Альметьевнефть» акционерного общества «Татнефть»

 

 

 

 

 

 

 

 

Научный руководитель:  доктор геолого-минералогических наук, профессор Токарев М.А.

 

Научный консультант: 

 

 

Официальные оппоненты: 

 

 

 

 

Ведущее предприятие: АНК «Башнефть»

 

 

 

 

 

 

Защита состоится ______________ на заседании диссертационного совета ДО63.09.02 в УГНТУ по адресу: 450062, г. Уфа, ул Космонавтов, д.1

С диссертацией можно  ознакомиться в библиотеке УГНТУ.

Автореферат разослан ____________ 2000 г.

 

 

 

 

 

 

 

 

Ученый секретарь диссертационного

Совета, доктор физико-математических

наук, профессор Р.Н. Бахтизин

 

Общая характеристика работы

 

Актуальность  проблемы. Основные нефтяные месторождения Татарстана, обеспечивающие более 80 % текущей добычи, вступили в позднюю стадию разработки, характеризующуюся низкими темпами и высокой обводненностью, низкими дебитами и ростом различного рода осложнений, что обуславливает увеличение простаивающего фонда, как по технологическим, так и по экономическим причинам. Более половины эксплуатационного фонда можно отнести к так называемому малодебитному фонду (менее 1,5-2 т/сут. нефти в зависимости от обводненности). Ведется активная разработка «краевых» площадей и залежей верхних горизонтов, содержащих сероводород, что вызывает ряд осложнений при добыче нефти, снижая эксплуатационную надежность скважин и коммуникаций. В основном, они связаны с отложениями в трубах и насосном оборудовании асфальто-смолисто-парафиновых образований (АСПО) и солей, коррозией оборудования и ухудшением коллекторских свойств призабойной зоны пласта, прогрессирующими обводнением скважин.

Проблема борьбы с  отложениями АСПО была и остается постоянным спутником технологии нефтедобычи  в Урало-Поволжье и, особенно, в Татнефти. В 1970-1990 гг. она успешно решалась на основе использования остеклованных насосно-компрессорных труб. Они и сегодня применяются, особенно изготовленные по новой технологии – нанесением покрытия расплавом из гранулированного стекла вместо традиционного баллонного способа остеклования, но проблему в целом уже не решают.

Многие учёные и практики считают, что процесса парафиноотложения  при высокой обводненности добываемой продукции АСПО в НКТ быть не должно. Однако практика добыча нефти на месторождениях Татарстана показывает, что проблема борьбы с АСПО остается весьма острой, даже при обводненности продукции 85 %, Объяснением этому может быть как изменение химического состава нефтей в результате длительного применения гидродинамических методов воздействия на пласт, так и состава и структуры АСПО. Все это, безусловно, снизило эффективность традиционных методов борьбы с АСПО и обусловило необходимость поиска новых и модернизации существующих методов.

Образование осадков  комплексного состава на забое и  в призабойной зоне пласта при производстве ряда технологических операций в скважине (глушение, промывка, смена насоса и др.) значительно снижает добывные возможности скважин, особенно в малодебитном фонде. Как показывает практика, значительное количество негативных факторов может быть успешно предотвращено или более эффективно преодолены последствия их проявления при тщательном изучении механизма формирования и природы этих факторов и дифференцированном подборе методов предотвращения и борьбы с АСПО с учетом экономических критериев.

 

Цель  работы. Повышение эффективности эксплуатации скважин на поздней стадии разработки нефтяных месторождений с заводнением пластов на основе изучения взаимосвязи физико-химических свойств продукции скважин с природой осложнений и разработки комплекса технологических методов их предотвращения.

 

Основные  задачи исследований.

1. Анализ особенностей эксплуатации скважин на поздней стадии разработки нефтяных месторождений с заводнением пластов и разработка комплекса мероприятий по повышению эффективности нефтедобычи.

2. Исследование взаимосвязей физико-химических свойств продукции скважин и ее технологических параметров с целью прогноза и районирования содержания АСПО на современной стадии разработки нефтяных месторождений Татарстана.

3. Оптимизация комплекса методов борьбы с АСПО применительно к конкретным условиям скважины.

4. Разработка мероприятий по сохранению и восстановлению коллекторских свойств призабойной зоны пласта (ПЗП) и повышению добывных возможностей скважин.

 

Методы решения поставленных задач.

Поставленные в работе задачи решались с помощью обобщения  промысловых материалов по скважинам и детальным анализом состава добываемой продукции.

Классификация и идентификация  скважин по составу и количеству АСПО проводились в многомерном пространстве геолого-промысловых параметров методами факторного анализа и статистического моделирования.

Вопросы борьбы с осложнениями при эксплуатации скважин решались с помощью лабораторных и промысловых  экспериментов.

 

Научная новизна.

1. Выявлена генетическая взаимосвязь между содержанием АСПО и другими физико-химическими и промысловыми параметрами по площадям Ромашкинского месторождения и их достаточная информативность для прогнозирования содержания АСПО по конкретным скважинам.

2. Показано, что за время разработки основных месторождений Татарстана в составе АСПО увеличилось содержание окисленных высокоактивных компонентов, изменилась микроструктура АСПО ввиду увеличения мехпримесей и связанной воды, что привело к созданию техноприродного композиционного материала с высокой адгезией к металлу.

3. Обоснован механизм образования АСПО в скважинах на поздней стадии разработки нефтяных месторождений Татарстана..

4. С учетом техноприродных свойств АСПО и параметров скважины дана дифференциация методов борьбы с отложениями по их технологической и экономической эффективности.

5. Показано, что превалирующее влияние на степень ухудшения фильтрационных характеристик призабойной зоны пласта в процессе эксплуатации скважин оказывают блокирующее действие столба воды, находящейся на забое, глушение и промывка скважины, в том числе и пластовой водой.

 

Практическая  ценность и реализация работы.

1. Разработана методика прогнозирования содержания АСПО по геолого-физическим и промысловым данным для районирования и интегральной оценки количества скважин с максимальным содержанием АСПО и вероятной характеристики возможных осложнений.

2. Предложен и широко испытан оптимальный комплекс методов борьбы с АСПО в зависимости от интенсивности их отложения и способов эксплуатации скважин.

3. Разработаны и испытаны конструкции забойных отсекателей для проведения ремонтов без "глушения" скважин, уточнены критерии выбора скважин, установлено, что превышение давления перелива над пластовым должно быть не менее 3 МПа, составлен регламент технологического процесса по ремонту скважин без "глушения".

4. Разработана и испытана технология групповой эксплуатации малодебитных скважин, показавшая высокую экономическую и технологическую эффективность.

 

Апробация работы.

Материалы диссертационной работы докладывались на: совместном заседании Президиума Академии Наук Татарстана и техсовета АО «Татнефть» (1994 г.); Международном симпозиуме "Наука и технология углеводородных дисперсных систем" (г. Москва, 1997 г.); Международном конгрессе "Новые технологии" (г. Казань, 1998 г.); Четвёртой Всероссийской Школе-Коллоквиуме по Стохастическим методам (г. Уфа, 1998 г.); научно-технической конференции "Проблемы нефтегазового комплекса России", посвящённой 50-летию УГНТУ (г. Уфа, 1998 г.); V международной научной конференции "Методы кибернетики химико-технологических процессов" (г. Уфа, 1999 г.); ученых советах и секциях ТатНИПИнефть(г. Бугульма); научно-технических совещаниях АО «Татнефть» (г. Альметьевск).

 

Публикации.

Основные результаты диссертации изложены в      печатных работах, в том числе      изобретениях.

 

Объем работы.

Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения, содержащего выводы и рекомендации, списка литературы из       наименований. Общий объем работы составляет       страниц, включая      таблиц,      рисунков и приложений на      страницах.

 

Автор выражает глубокую признательность своему научному руководителю, сотрудникам ТатНИПИнефти и кафедры разработки УГНТУ за советы и консультации, а также работникам АО «Татнефть», оказавшим неоценимую помощь в проведении промысловых испытаний.

 

Содержание работы

 

Во  введении обоснована актуальность темы, определены цели и задачи исследований, выбраны методы их решений, сформулированы научная новизна и практическая ценность работы.

В первой главе приводится физико-химическая характеристика нефтей площадей Ромашкинского и сопредельных месторождений, а также геолого-физическая характеристика залежей нефти и показатели геологической неоднородности по ним.

Для изучения условий  образования АСПО разработана форма "Характеристики эксплуатационных скважин…", включающая физико-химические свойства флюидов в пластовых и поверхностных условиях, содержание серы, асфальтенов, смол и парафинов, ионно-солевой состав попутно добываемой воды, промысловые характеристики скважин. Каждая скважина характеризуется 43-мя геолого-промысловыми параметрами. Для анализа условий образования АСПО взяты скважины по Миннибаевской, Южной, Акташской, и Павловской площадям с общим фондом 1123 скв., причём в 662 из них анализ показал присутствие комплексных отложений АСПО. По всем анализируемым скважинам приведено дифференциальное распределение физико-химических параметров на дату ввода и текущее состояние разработки.

Рассмотрение особенностей текущего состояния разработки нефтяных месторождений АО «Татнефть» с заводнением пластов показало, что оставшиеся запасы относятся к категории трудноизвлекаемых, имеющих низкую начальную продуктивность, малые дебиты, высокую вязкость нефти. Имеет место качественное изменение углеводородной составляющей продукции скважин. Так, доля трудноизвлекаемых запасов нефти Ромашкинского месторождения, по сравнению с первоначальной, увеличилась с 30 до 80 %, в том числе в слабопроницаемых пластах – с 7 до 29, ВНЗ – с 18 до 38, линзах – с 3 до 13 %. В настоящее время темп выработки слабопроницаемых пластов в 6,8 раза,  
ВНЗ – 1,8, линз – 2,3, а в целом в 3,9 раза ниже, чем высокопроницаемых пластов. Изменения свойств нефти при разработке залежей – хорошо известное явление и, причем довольно существенные изменения могут происходить уже в процессе эксплуатации. Так, по скважинам терригенного девона Ромашкинского месторождения содержание АСПО колеблется от 10 до 40 %.

Во  второй главе диссертационной работы рассмотрены физико-химические основы состава и строения АСПО, дана краткая характеристика входящих компонентов. Приводится анализ влияния внешних факторов на интенсивность отложений, а также изменение состава нефти во времени и в процессе разработки. Вопросами изучения геохимии АСПО и изменения их количественного и качественного состава при разработке в различное время занимались: Г.А. Бабалян, Ф.Н. Багирзаде, П.П. Галонский, В.В. Девликамов, М.К. Калинко, А.А. Карцев, А.Г. Милешина, А.Х. Мирзаджанзаде, Н.Н. Непримеров, О.А. Радченко, М.С. Разамаш, Г.С. Степанова, В.П. Тронов, В.А. Успенский, З.А. Хабибуллин и др.

Результаты компонентного  состава АСПО по месторождениям Татарии  показал значительные изменения  качественного и количественного  их состава в период с 1960-х по 1990-е  годы. При некотором уменьшении количества парафинов, наблюдается рост количества смол и асфальтенов.

Проведённые лабораторные исследования фильтрации нефти через  различные пористые среды позволили выделить факторы, влияющих на изменение свойств нефтей и интенсивность образования АСПО. По результатам многочисленных исследований, на изменение состава АСПО влияет изменение термодинамических условий, фактор времени, фильтрационные характеристики пород-коллекторов и их минералогический состав, геохимический состав закачиваемых вод и пр.

Для успешного решения вопроса о прогнозе изменения состава АСПО в процессе разработки, необходимо учитывать при дальнейшем анализе практически возможное количество геолого-промысловых параметров, определяющих вышеперечисленные факторы.