автореферат диссертации по разработке полезных ископаемых, 05.15.06, диссертация на тему:Методы добычи жидких углеводородов из газоконденсатных месторождений в условиях аномально низких пластовых давлений

На правах рукописи

ПОДЮК ВАСИЛИЙ ГРИГОРЬЕВИЧ

УДК 622.279.6

МЕТОДЫ ДОБЫЧИ ЖИДКИХ УГЛЕВОДОРОДОВ ИЗ ГА30К0ВДЕН-САТНЫХ МЕСТОРОВДЕНИЙ В УСЛОВИЯХ АНОМАЛЬНО НИЗКИХ ПЛАСТОВЫХ ДАВЛЕНИЙ

Специальность: 05.15.06 - Разработка и эксплуатация

нефтяных и газовых месторождений

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 1у97

Работа выполнена в ДП Севергазпром и Всероссийском научно-исследовательском институте природных газов и газовых технологий (ВНИИГАЗ)

Научный руководитель - доктор технических наук,

профессор Тер-Саркисов P.M.

Официальные оппоненты - д.т.н.,с.н.с. Островская Т.Д.

к.т.н..доцент Исаев В.И.

Ведущее предприятие - Институт проблем нефти и газа

Российской Академии наук (ИДНГ РАН!

Д 070.01.01 по защите диссертаций на соискание ученой степени доктора наук при Всероссийском научно-исследовательском инсти туре природных газов и газовых технологий (ВНИИГАЗ).

Адрес: 142717 Московская область,Ленинский район, пос. Развилка,ВНИИГАЗ.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ВНИИГАЗа.

Защита диссертации состоится

часов на заседании диссертационного совета

Автореферат разослан

Ученый секретарь диссертационного совета д.г.-м.н.

0Б1ЦАЙ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

Актуальность работы. Разработка газоконденсатных месторож-,ений без воздействия на пласт обусловливает потери жидких угле-одородов'в продуктивных коллекторах. Эти потери объясняются,как звестно,ретроградными явлениями при снижении давления в системе, .нализ разработки месторождений свидетельствует о том,что потери г пласте фракции углеводородов Сс^ составляют многие десятки и 1аже сотни миллионов тонн. Снижение давления Р в залежи до уров-и порядка 0,1 от начального пластового давления,то есть до дав-гения максимальной конденсации углеводородной смеси Рмк и ниже, ¡оздает также проблемы отбора газоконденсатной смеси при эксплуатации скважин и подготовке углеводородного сырья к транспорту в тромысловых условиях с пониженными устьевыми давлениями.

В этой связи эффективность доразработки газоконденсатного лесторождения при низких пластовых давлениях связана с необходимостью создания и внедрения новых прогрессивных технологий.

Диссертационная работа посьящена созданию методов повышения < онде не ат о о тдачи в условиях аномально низких пластовых давлений л методов добычи жидких углеводородов на конечном этапе эавершаю-цей стадии разработки газоконденсатных месторождений.

Цель работы. Разработать методы добычи жидких углеводородов из газоконденсатных месторождений на завершающей стадии эксплуатации в условиях аномально низких пластовых давлений.

Основные задачи исследований.

1. Обосновать концепцию доразработки газоконденсатных месторождений типа Вуктыльского на конечном этапе завершающей стадии эксплуатации остаточных запасов углеводородов.

2. Создать метод повышения углеводородоотдачи глубоко

(Р<РЫК) истощенного газоконденсатного пласта с использованием эффектов испарения ретроградного конденсата в прокачиваемый низконапорный неравновесный газ,переноса испарившегося конденсата по пласту и извлечения на поверхность в составе газовой фазы.

3. Исследовать механизм испарения фракций конденсата раз -личной молекулярной массы в газовую фазу низкопроницаемой порист среды при низких ( Р<Рмк) пластовых давлениях.

4. Обосновать выбор газообразного агента для нагнетания в пласт в бескомпрессорном варианте при низких пластовых давления? (Р<РМК) с целью испарения углеводородного конденсата и извлечения его из пласта в составе газовой фазы.

5. Исследовать влияние размера оторочки легкого углеводорс дного растворителя на эффективность извлечения ретроградного кон денсата.

6. Усовершенствовать существующую систему промысловой подготовки газа и конденсата для более глубокого извлечения жидких углеводородов из добываемого пластового газа в условиях низких устьевых давлений.

7. Обосновать параметры полигона и выбрать участок на Вук-тыльском месторождении для опытно-промышленной апробации предложенных в диссертационной работе технологических решений,направленных на повышение конечного коэффициента газоконденсатоотдачи пласта.

6. Осуществить опытно-промышленную апробацию технологии разработки истощенного газоконденсатного пласта с нагнетанием су хого неравновесного газа,обеспечивающей повышение конечной газоконденсатоотдачи .

Научная новизна.

В диссертационной работе обобщены результаты теоретических

экспериментальных и опытно-промышленных исследований,выполненных соискателем.

Основные защищаемые положения:

1. Обоснована концепция доразработки газоконденсатных месторождений типа Вуктыльскэго на конечном этапе завершающей стадии эксплуатации остаточных запасов углеводородов.

2. Создан метод повышения углеводородоотдачи глубоко истощенного (Р< Рмк) газоконденсатного месторождения,основанный на использовании эффектов испарения ретроградного конденсата в закачанный в пласт неравновесный газ.массопереноса испарившихся компонентов по пласту в составе фильтрующейся газовой фазы,извлечения этих компонентов с газом из пласта на поверхность.

3. Исследован механизм испарения ретроградного конденсата

в низкопроницаемом пористом пласте при преде-

льно низких давлениях от 5 до I МПа, в том числе после закачки углеводородного (метан) и неуглеводородного (азот) газа в количествах до 5-6 объемов пор.

4. Обоснован состав газообразного агента, который следует закачивать в пласт при реализации созданного метода повышения углеводородоотдачи .

5. Исследовано на основе математического моделирования влияние размера оторочки легкого углеводородного растворителя на эффективность извлечения ретроградного конденсата.

6.Обоснованы гараметры полигонов на газоконденсатном месторождении для опытно-промышленной апробации способов повышения углеводородоотдачи пласта в условиях низких пластовых давлений.

7. Обоснована усовершенствованная для условий низких пластовых и устьевых давлений промысловая система извлечения жидких углеводородов из добываемой газоконденсатной смеси и подготовки

газа и конденсата к транспорту.

8. Осуществлена опытно-промышленная апробация созданного при участии автора метода повышения углеводородоотдачи путем нагнетания в газоконденсатный пласт низконапорного неравновесного газа.

Практическая ценность результатов работы состоит:

- в разработке методов повышения конденсатоотдачи пласта и добычи жидких углеводородов из газоконденсатных месторождений в условиях аномально низких пластовых давлений (Р<Р„„ и ЫЄ„);

МК Мл

- в обосновании выбора газообразного агента для нагнетания в пласт в бескомпрессорном варианте с целью извлечения из пласта остаточных запасов жидких углеводородов;

- в усовершенствовании системы промысловой подготовки газа и конденсата,обеспечивающей более глубокое извлечение из продукции пласта жидких углеводородов при низких устьевых давлениях;

- в обосновании параметров полигона и выборе участка на йукты-льском месторождении для опытно-промышленной апробации технологических решений.направленных на повышение конечного коэффициента газоконденсатоотдачи пласта;

- в опытно-промышленной апробации технологии разработки истощенного газоконденсатного пласта с нагнетанием сухого неравновесного газа,обеспечивающей существенное повышение конечной газоконденсатоотдачи.

Реализация работы в промышленности. Результаты исследований и обобщений диссертанта использованы при составлении проектов и технико-экономическом обосновании перспектив разработки газоконденсатных месторождений Тимано-Лечорского региона ( йуктыльское и Заладно-Соплесское).

Разработки диссертанта использованы в методических мате-

риалах ЗНИИГАЗа и СеверНИШгаза.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались и получили одобрение на ряде международных и отраслевых научно-практических и научных совещаний:

- Заседаниях секции по разработке НТО Мингазпрома ( ныне РАО "Газпром",1986-1992 гг..г.Москва);

- Заседаниях Центральной комиссии по разработке газовых,газо-конденсатных,нефтяных месторождений и эксплуатации ПХГ Мингазпрома (ныне РАО "Газпром", 1986-1992 гг., г. ¿Москва);

- Семинаре "Создание новых высокоэффективных технологий и технических средств,обеспечивающих повышение извлечения конденсата и нефти"(1988г..г.Москва, ВДНХ);

- Международной конференции по разработке газоконденсатных месторождений (1990 г.,г.Краснодар);

- Научно-практической конференции "Разработка и эксплуатация газоконденсатных месторождений на завершающей стадии"(1992 г.,

г. Ухта);

- Конференции "Разработка и эксплуатация газоконденсатных месторождений на завершающей стадии"(1993г.,г. Вуктыл).

Основные результаты диссертации опубликованы в 15 статьях и тезисах докладов.

п

Диссертация выполнена в Дочернем предприятии РаО " ГАЗПРОМ "Севергазпроме" и Всероссийском научно-исследовательском институте природных газов и газовых технологий (ВНИИГАЗ).Автор признателен к.т.н.Р.И. Вяхиреву, д.т.н. А.И. Гриценко,к.т.н. В.И. Ре-зуненко,д.т.н. Г.А. Зотову,д.т.н. В.А. Николаеву, к.т.н. Б.В.Макееву за помощь в проведении исследовательских работ и в подготовке диссертации.

С благодарностью автор отмечает помощь в обсуждении мате-

риалов диссертационной работы сотрудников Дочернего предприятия РАО "Газпром"-"Севергазпром",Вуктыльского газопромыслового управления,институтов "СеверНИГШгаз" и "ВНИИГАЗ".

Объем работы. Диссертационная работа содержит четыре главы, введение,основные выводы,список использованной литературы из 92 названий.Содержание изложено на 121 странице машинописного текста, в том числе 33 рисунках и 12 таблицах.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ, tío введении показано,что к настоящему времени в России и других странах Содружества независимых государств сформировалась большая группа газоконденсатных месторождений,пластовая энергия которых предельно истощена вследствие предшествующей разработки на режиме использования естественной энергии пласта. Потери жидких углеводородов в пластах таких месторождений достигают 60-70% от начальных запасов.Этим обусловливается актуальность проблемы повышения конденсатоотдачи в условиях аномально низких пластовых давлений и создания методов добычи жидких углеводородов на конечном этапе завершающей стадии разработки месторождений газокон-денсатного типа.

В первой главе анализируются физико-геологические факторы, влияющие на пластовые потери жидких углеводородов при разработке газоконденсатных залежей без воздействия на пласт.

На полноту извлечения углеводородного конденсата (фракции С5+) влияют фильтрационно-емкостные свойства пород-коллекторов и их неоднородность,состав углеводородной пластовой смеси,температура залежи,другие физико-геологические факторы.

Так.промысловые данные по конденсатоотдаче пласта на режиме истощения свидетельствуют о явной связи между средней проницаемостью пласта и коэффициентами извлечения фракции С^+:мини-

мальные коэффициенты характерны для низкопроницаемых пластов. Основной причиной такой связи являются капиллярные эффекты,обусловливающие увеличение капиллярно-удерживаемого породой объема жидкой углеводородной фазы с уменьшением среднего размера пор и увеличением удельной ее поверхности.

Далее, приведенные в опубликованных отечественных и зарубежных исследованиях данные, в том числе по выработанным ГКМ США и Канады,показывают,что чем больше величина начального содержания фракции С-+ в пластовом газе,тем меньше в среднем удается отобрать ее из пласта к концу разработки.

Неоднородность пласта-коллектора,характерная для карбонатных трещиноватых пород,приводит к увеличению потерь конденсата в. хуже охватываемых разработкой низкопроницаемых зонах (блоках) продуктивных отложений.

С увеличением температуры в залежи пластовые потери углеводородов заметно снижаются. Это объясняется тем,что переход большей части углеводородной массы в паровую фазу уменьшает удерживающее влияние пласта-коллектора как дисперсной пористой среды по отношению,в частности, к высокомолекулярным компонентам пластовой смеси, образующим конденсатные фракции (^о^.Сг^Сс^).

Энергетическое состояние истощенного газоконденсатного месторождения и эксплуатационных скважин определяется низким пластовым давлением 10-15% от начального) и не дает возможности отбирать кощенсат в объемах,которые бы обеспечили приемлемую конечную конценсатоотдачу пласта. Даже при высоком содержании в поровом пространстве пласта жидкой углеводородной фазы ( рассеянных жидких углеводородов и выпавшего конденсата) нельзя уже ориентироваться на внедрение методов воздействия,основанных на фильтрации жидкой фазы,из-за ограниченных энергетических возможностей добывающих скважин.

По мнению автора, в условиях предельно истощенного газо-конденсатного месторождения методы воздействия на пласт с целью повышения его конечной углеводородоогдачи должны быть максимально технологичными - не требовать для реализации значительных энергозатрат и дополнительного оборудования. В нашей стране низконапорные технологии как методы повышения углеводородоотдачи в опытном масштабе реализовывались на ряде истощенных газоконденсатных месторождений.Например,А.И.Гриценко,P.M.Тер-Саркисовым, Б.Б.Макеевым и др. специалистами ВНИИГАЗа был обоснован и внедрен в опытно-промышленном масштабе на Совхозном ИХГ метод совместного хранения газообразных и жидких углеводородов в пористоы пласте при низких пластовых давлениях ( порядка 3-5 Ша),обеспечивающий частичное доизвлечение остаточных запасов жидких углеводородов объекта,представляющего истощенное газоконденсат-ное месторождение.

Известно,что при низких пластовых давлениях порядка 5-10 Ша, характерных для истощенных ГКМ,константы фазового равновесия компонентов выпавшего конденсата (Сд+) составляют лишь десятые и сотые доли единицы. Поэтому для извлечения промышленных количеств конденсата с помощью испарения потребуется прокачивать через пласт большие объемы газа. Доразработка такого типа объектов возможна на практике лишь в конкретных региональных ситуациях - при наличии постоянного источника газа вблизи месторождения .

Для доразработки остаточных запасов углеводородов истощенного ГКМ требуется:

- перевести в подвижное состояние жидкую углеводородную фазу (ретроградный конденсат + рассеянные жидкие углеводороды);

- заместить углеводороды в поровом пространстве пласта на менее

цорогой внешний агент;

- отобрать углеводороды (возможно,в смеси с внешним агентом) из пласта через систему добывающих скважин.

Выполненный анализ физико-геологических факторов,влияющих на потери жидких углеводородов, и рассмотрение существующих методов повышения конденсатоотдачи при низких пластовых давлениях позволили сформулировать конкретные задачи исследований диссертационной работы.

Вторая глава посвящена исследованию особенностей межфазного массообмена при нагнетании внешних агентов в пласт,обладающий остаточными запасами углеводородов,для повышения углеводоро-доотдачи объекта.

Термодинамические исследования Дж.Амикса,Д.Катца,Б.Сейджа, 'Г. П.Йузе, Г. С. Степанов ой, Р. М. Тер-Саркисо па и других авторов показали, что существование области максимальной конденсации пластовых углеводородных смесей газоконденсатного типа обусловливается зависимостями констант фазового равновесия углеводородов от давления.Чем ниже молекулярная масса компонента,тем большему давлению соответствует область максимальной конденсации и тем раньше ( при снижении давления) начинается процесс нормального испарения. Смеси углеводородных компонентов характеризуются некоторыми средними значениями давлений максимальной конденсации: так,для вуктыльской смеси это значение близко к 0,15 Рпл нач (или 5-6 МПа).

В работах В.А. Николаева,Г.С.Степановой,Р.М.Тер-Саркисова и других исследователей было показано,что на смещение фазового равновесия в газоконденсатной системе влияет состав системы,в частности,присутствие в пласте рассеянных жидких углеводородов. При наличии последних равновесие в системе смещается в сторону

жидкой фазы. В условиях истощенного до давлений максимальной конденсации Рмк газоконденсатного пласта содержание фракции в равновесной газовой фазе минимально.

Смещение равновесия в двухфазной углеводородной системе может быть обусловлено также нагнетанием в пласт газообразного агента,по составу отличающегося от пластовой равновесной газовой фазы.

Основная часть конденсата при разработке типичного газоконденсатного месторождения на режиме истощения извлекается из пласта,когда пластовая углеводородная смесь находится в области ретроградной конденсации процесса фазовых превращений. Именно в этой области давлений применяются обычно методы поддержания пластового давления типа сайклинг-процесса для предотвращения дальнейших потерь конденсата в пласте.

Аналитические и экспериментальные исследования показали, что нагнетание в пласт газа при давлениях от давления начала конденсации Р,,„ до давления максимальной конденсации Р,,„ не только

rite Мл

замедляет снижение содержания конденсата в извлекаемой газовой фазе,но и позволяет извлечь часть уже выпавшего ретроградного конденсата благодаря смещению равновесия в системе от конденсации к испарению. Исследованный нами совместно с А.И.Рриценко, P.M. Тер-Саркисовым,Б.Б.Макеевым эффект испарения жидких углеводородов за фронтом вытеснения может быть использован для улучшения показателей сайклинг-процесса на тех месторождениях,где проектируется его осуществление.Однако реализация этой технологии и у нас,и за рубежом зачастую сдерживается в силу технико-экоко-

I

мических причин:необходимости консервации значительных объемов газа в условиях его возрастающего дефицита и использования комплекса дорогостоящего промыслового оборудования высокого давле-

ния. В этой связи представляет интерес исследование эффективности процесса закачки сухого газа в газоконденсатный пласт при низких давлениях воздействия как метода повышения конденсатоотдачи пласта.

Именно область низких давлений привлекает в последние годы исследователей проблемы доразработки газоконденсатных месторождений. Это связано с энергетической доступностью методов воздействия на пласт при таких давлениях. В силу неподвижности жидкой фазы все возможные методы воздействия на пласт с целью повышения конденсатоотдачи в этой области давлений могут быть основаны на процессе массопереноса конденсата только в составе газовой фазы. Преимуществами методов воздействия на пласт при относительно низких пластовых давлениях, соответствующих области давлений максимальной конденсации пластовой смеси.являются:

- возможность нагнетания газообразного агента воздействия в бескомпрессорном варианте;

- стабильность величин конденсатосодержания добываемого газа в течение длительного периода времени;

- устойчивая работа эксплуатационных скважин при умеренном содержании в продукции пласта высокомолекулярных углеводородных компонентов.

Автором,совместно с Р.М.Тер-Саркисовым,Б.В.Макеевым,В.А. Николаевым изучены предпосылки такого "низконапорного"бескомпрес-сорного процесса,касающиеся испаряемости ретроградного конденсата в прокачиваемый газ при низких пластовых давлениях. Результаты экспериментов свидетельствуют о наличии эффекта испарения жидких углеводородов даже в пористых средах с низкими проницаемостями.С этой точки зрения в газоконденсатном пласте,как и в газовом,процесс прокачки более эффективен при меньших давлениях и ограниче-

нием может являться только энергетическое состояние пласта и добывные возможности скважин.

Эффективность применения как углеводородных,так и,возможно, неуглеводородных газов для вытеснения пластовой смеси на завершающей стадии разработки месторождений в значительной мере будет определяться коэффициентом охвата пласта при нагнетании.Поскольку в этот завершающий период разработки пласт обычно разбурен большим количеством скважин,а объем информации о строении и геолого-физических характеристиках максимален,то выбор участков обработки,нагнетательных и эксплуатационных скважин по сравнению с аналогичной задачей при проектировании сайклинг-процесса об-легчен;кроме того,коэффициент охвата в процессе воздействия на пласт газом будет относительно высок.

Неуглеводородные газы - азот и диоксид углерода,которые возможно использовать на завершающей стадии разработки газовых и газоконденсатных месторождений,целесообразно получать вблизи места их применения.

Теоретические и экспериментальные исследования процесса испарения применительно к условиям Вуктыльского газоконденсатно-го месторождения показали,что:

- ретроградный конденсат при низких пластовых давлениях (1-5 Ша] достаточно интенсивно испаряется в сухой углеводородный газ;

- величина давления максимальной конденсации пластовой углеводородной смеси снижается с уменьшением проницаемости пористой сре-

-ТЧ 15 2

ды в исследованном диапазоне проницаемостей 10 * Юм;

- чем ниже молекулярная масса компонента ретроградного конденсата, тем полнее и при меньшем объеме прокачиваемого газа испаряется этот компонент;

- испаряемость ретроградного конденсата повышается по мере сни-14

ения пластового давления в исследованном диапазоне давлений -5 МПа.

Созданная с использованием полученных результатов техноло-ия воздействия на пласт легла в основу подготовленного при учас-■ии автора проекта "Конденсат-2", а в настоящее время после обу-:тройства опытно-промышленного полигона на Вуктыльском месторож-1ении начата реализация закачки в пласт неравновесного сухого 'аза.

Выполненные совместно с В.А. Николаевым,Б.В.Макеевым,М.И. Фадеевым технико-экономические исследования показывают,что на >пытном участке месторождения,включающем порядка десяти эксплуатационных скважин,за первые пять лет бескомпрессорной прокачки зухого (тюменского) газа будут дополнительно извлечены десятки тысяч тонн жидких углеводородов,в том числе пропан-бутановой фракции.

В третьей главе рассматриваются результаты физического моделирования процесса извлечения жидких углеводородов из пласта при давлениях ниже давления максимальной конденсации смеси.

Были исследованы такие варианты доразработки газоконден-сатной залежи, как глубокое истощение (до Р=Р„_=1 МПа); изоба-

KUH

рическое вытеснение остаточных запасов углеводородов метаном,а также азотом при давлении Р=5 МПа, восстановленном за счет нагнетания необходимого количества газа;вторичное истощение ( по окончании изобарического вытеснен/я) до давления P=P„r,„=I Mila.

Кип

Во всех экспериментах темп отбора углеводородной смеси из модели пласта соответствовал условиям равновесного межфазного мас-сообмена, согласно исследованиям ВНЖГЛЗа.

Разработка газоконденсатных месторождений основана на эффекте высокой подвижности пластового флюида,состоящего в основ-

ном из низкомолекулярных газов ( метан или неуглеводородные га ■ зы), и эффекте хорошей растворяющей способности этих газов по отношению к углеводородам С2+.

Работы Дж.Амикса,Д.Басса,Д.Катца,Т.П.л1узе,С.Я.Закса,Б.Сей-джа,Г.С.Степановой,Р.М.Тер-Саркисова,Р.Уайтинга и др. исследователей показали,что испаряемость компонентов характеризуется константами межфазного равновесия,величины которых зависят от молекулярной массы пластовой смеси,абсолютных давлений и абсолют ных температур системы.Поскольку при разработке гаэокоцденсатно{ залежи на режиме истощения пластовое давление постоянно снижается, соответственно меняются и константы фазового равновесия. Поэтому как состав равновесной пластовой газовой фазы истощенно? залежи,так и интенсивность испарения углеводородных компонентов в прокачиваемый неравновесный газ являются функциями давления, при котором осуществляется воздействие на пласт путем нагнетания газа. Давление максимальной конденсации компонентов пластовой газоконденсатной смеси имеет тенденцию к уменьшению по мере увеличения молекулярной массы компонента. Особенно это проявляется у легких фракций пластового конденсата. Следовательно, в зависимости от давления воздействия на истощенную залежь сухим газом в процесс испарения будут вовлекаться те или иные компоненты ретроградного конденсата. С.Н.Бузинов и Р.М.Тер-Саркисов.Т.П. лузе,С.л. Закс.Г.Ример и Б.Сейдж.Г.С.Степанова подробно исследовали растворимость фракций углеводородного конденсата в газах как функцию давления в системе и молекулярной массы фракции.

Результаты исследований свидетельствуют о том,что при пластовых давлениях порядка 5 МПа испаряемость жидких углеводородов хотя и существенно ниже,чем при более высоких давлениях,однако остается достаточно значительной для организации промышленных

роцессов доразработки остаточных запасов жидких углеводородов..

Автором совместно с сотрудниками ВНИИГАЗа В.А. Николаевым, .Г.Рассохиным,В.А.Кобилевым выполнено физическое моделирование роцесса низконапорной (Р<5 Ша) прокачки сухого газа через мо-ель истощенного газоконденсатного пласта типа вуктыльского для ценки испаряемости ретроградного конденсата различной молеку-ярной массы. Результаты таких исследований необходимы для про-ктирования промышленной переработки добываемого конденсата при го добыче из истощенного месторолщения с прокачкой сухого газа, арактеризующейся небольшими,но достаточно стабильными объемами ,обычи жидких углеводородов.

Моделирование выполняли по совместной программе на экспе-|Иментальной установке ВНШГАЗа. Первым этапом экспериментов был |роцесс истощения модели при постоянной температуре 62°С от на-[ального давления 35 Ша (выше давления начала конденсации сме-:и) до давления 5 МПа.За время истощения из пористой среды изв-ккалось от 20 до 25% стабильного конденсата.Затем моделировали Фоцесс изобарической прокачки сухого газа - метана. Из резуль-'атов экспериментов следует,что после прокачки одного объема гор газа из модели пласта извлекается до 80-90% компонентов С ¡4, до 10% £5-% и лишь 1% С^-Стц. Следует отметить,что сум-«арное содержание фракций в продукции модели пласта при этом :а период прокачки пяти поровых объемов метана практически не гзменяется,составляя приблизительно 20-30 г/м3.Как показали экс-юрименты,углеводороды с большей,чем у С^,молекулярной массой фактически не извлекаются при низконапорной прокачке газа.Од-1ако содержание этих углеводородов в пластовой смеси незначительно: для Вуктыла - доли %, и практического влияния на конденса-гоотдачу это не оказывает.Таким образом, в условиях типичного

истощенного газоконденсатного пласта изобарическая прокачка сухого газа позволяет длительное время получать в промышленных количествах легкие бензиновые фракции стабильного конденсата,состоящие из углеводородов от пентана до октана-нонана.

В четвертой главе дается оценка добычи жидких углеводородов при низких пластовых давлениях на завершающей стадии разработки Вуктыльского месторождения,где начата опытно-промышленная реализация процесса прокачки неравновесного сухого газа как метода повышения степени извлечения из пласта углеводородов Сд+. Пред варительно рассматриваются результаты опытно-промышленного эксперимента на Полигоне № I Вуктыльского месторождения по вытеснению выпавшего конденсата оторочкой жидкого растворителя (НШУ) .Проект был подготовлен ВНИИГАЗом при участии автора и рассчитан на достаточно высокие пластовые давления (0,20-0,25 от начального). С использованием данных физического моделирования процесса установлено,что в охваченной растворителем зоне пласта коэффициент вытеснения конденсата растворителем составил около 20%. Суммарный коэффициент обратного извлечения закачанной ШЙХУ оказался равным приблизительно дО-^5%. Опытные работы на Полигоне № I дали возможность перейти к следующему этапу - реализации метода воздействия на пласт путем прокачки низконапорного неравновесного газа с целью повышения конденсатоотдачи при аномально низких пластовых давлениях ( ниже Рык), в обосновании которого принимал непосредственное участие автор диссертации.

Реализуемые опытные работы находятся в полном соответствии с концепцией доразработки Вуктыльского месторождения, в основу которой положено использование технологии прокачки через пласт низконапорного газа. Концепция разработана специалистами ВНИИГАЗ, под руководством Р.М.Тер-Саркисова при непосредственном участии

втора диссертационной работы.

В качестве опытного участка для прокачки неравновесного ухого газа при участии автора был выбран Полигон № 2 в районе КПГ-8 Вуктыльского промысла. Критериями выбора полигона явля-шсь:

*рактерные для месторождения коллекторские свойства пород,эффективные толщины продуктивного пласта,сетка скважин;

- оптимальные по площади и остаточным запасам углеводородов зазмеры участка,позволяющие подобрать группы нагнетательных и эксплуатационных скважин для реализации центральной или галле-эейной схемы закачки газа и отбора продукции;

- возможность осуществления бескомпрессорной прокачки сухого газа на базе существующей промысловой сети трубопроводов,имеющегося оборудования и инфраструктуры газодобывающего предприятия в целом.

Предварительная оценка технологических показателей дораз-работки опытного участка в районе скважин УШ1Г-8 с применением метода активного воздействия на газоконденсатный пласт путем закачки из магистрального газопровода тюменского газа,состоящего из метана,выполнена ранее в работе "Коцденеат-2".Предложенная нами совместно с ВНИИГАЗом технология основана на увеличении коэффициента охвата пласта путем регулирования объемов закачки через группу скважин,что обеспечивает эффективность процесса вытеснения.

Для повышения глубины извлечения жидких углеводородов из добываемой продукции в условиях низких пластовых и устьевых давлений, а также улучшения подготовки газа и конденсата к транспорту под руководством автора была усовершенствована существующая промысловая схема на УШ1Г-8 Вуктыльского месторождения.

Улучшения качества подготовки газа,подаваемого в магистральный газопровод при существующей технической оснащенности промысла,можно достигнуть,если охлаждение и сепарацию газа производить при высоких давлениях,соответствующих давлениям в магистральном газопроводе. Как показывают расчеты,при этом резко увеличивается выход не только фракции С^.но и пропан-бутановой фракции.

Благоприятное стечение таких обстоятельств,как:

- территориальная близость ДКС и головных сооружений;

- расположение практически на одной строительной площадке ХС и замерного пункта,состоящего из 16 объемных сепараторов диаметроь 2400 мм,которые впоследствии будут выполнять функции низкотемпературных сепараторов;

- позволило создать единый комплекс ДКС-ХС.

Этому способствовало доукомплектование холодильной станции блоком входных теплообменников,прокладка дополнительных трубопро водов (около 500 м) для поворота газа после дКС на ХС.Таким образом,была создана единственная в СНГ система охлаждения газа при высоком давлении. Ввод в эксплуатацию этой системы позволил:

1. Улучшить качество подготовки газа,подаваемого непосредственно в газопровод и резко увеличить извлечение фракции (от 12 до 16 г/м3 добываемого газа).

2. повысить выработку пропан-бутановой фракции на заводе.

3. Упростить систему подготовки газа и конденсата. Подготовка газа на УКПГ стала производиться по одноступенчатой схеме. В качестве сепаратора используется 50 м3 емкость, в которую через общий входной коллектор поступает газ из скважин.

4. Благодаря упрощению технологических схем УКПГ высвободить большое количество сепарационного и теплообменного оборудования,

пользуемого для обустройства новых вводимых в разработку мес-<рождений.

В ходе опытно-промышленной апробации подтверждены все те зфекты,которые определяют сущность предложенной при участии ав->ра технологии:

нагнетание газа обеспечивает поддержание пластового давления стабилизирует работу добывающих скважин;

за фронтом вытеснения происходит активное испарение ретроградно конденсата;

жирный пластовый газ замещается на сухой менее плотный газ.

На 1.01.97 на опытном участке закачано 1285 млн.м3 су-ого тюменского газа. Суммарный отбор газа на участке составил 504 млн.м3,в том числе обратно отобрано53? млн.м3 тюменского аза.Добыча ретроградного нестабильного конденсата (фракции С£+) оставила 51,ХЗтыс,т,то есть приблизительно 10%общей добычи фракции.Добыча стабильного конденсата (фракции С^) в том числе 1б,48 ыс.т, то есть свыше 1Ъ% общей добычи фракции.

Результаты экономической оценки вариантов разработки опыт-юго участка в районе УКПГ-8 свидетельствуют о том,что,несмст-)Я на большие затраты на добычу газа и жидких углеводородов, реа-шзация варианта с регулируемой прокачкой сухого газа позволит )беспечить значительный экономический эффект.

5. ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ.

Разработка практически всех отечественных газоконденсатных иесторождений на режиме истощения привела к тому,что в настоящее время имеется целый ряд уже истощенных или близких к истощению месторождений с остаточными запасами жидких углеводородов,превышающими их суммарные отобранные количества. Типичным примером такого месторождения является Вуктьшьское ГКМ.

Эти месторождения представляют потенциальные объекты добычи этана,пропана,бутана,пентана и других ценных углеводородных компонентов,однако энергетическое состояние собственно истощенных месторождений не позволяет осуществлять промышленную дораз-работку остаточных запасов жидких углеводородов. В связи с этим возникла важная народнохозяйственная проблема создания новых малоэнергоемких методов повышения углеводородоотдачи пласта и методов добычи жидких углеводородов в условиях аномально низких пластовых и устьевых давлений.

В диссертационной работе исследованы вытекающие из вышеизложенного задачи и получены соответствующие научные и практические выводы и результаты.

I. Обоснована концепция доразработки газокодденсатных месторождений типа Вуктыльского на конечном этапе завершающей стадии эксплуатации остаточных запасов углеводородов. Концепция построена на учете энергетических особенностей системы пласт-скважина истощенного объекта добычи газа и конденсата.

2. Создан метод повышения углеводородоотдачи глубоко (Р< Рмк) истощенного газоконденсатного пласта,в котором используются эффекты испарения ретроградного конденсата в прокачиваемый низконапорный неравновесный газ,переноса испарившегося конденсата га пласту и извлечения на поверхность в составе газовой фазы. Показано, что испаряемость в газ фракций конденсата в условиях аномал: но низких пластовых давлений обратно пропорциональна молекулярно! массе фракции, в результате чего после прокачки одного объема по] газа из пласта извлекается до 80-90% компонентов С^-С^до 10% С^-С^ и около 1% С^-С^.

3. Исследован механизм испарения фракции конденсата различной молекулярной массы в газовую фазу при низких (Р<РМК) пластовых давлениях. Показано,что при глубоком истощении газоконденсат-22

: системы (Р = 5*1 Ша).содержащейся в низкопроницаемой -Ю"14 - ю-15 м ) пористой среде,благодаря эффекту испаре -; в продукции возрастает содержание фракций и С5-С7 при

дтически неизменной молекулярной массе добываемого сырого кон-юата.

4. Обоснован выбор газообразного агента для нагнетания в 1СТ в бескомпрессорном варианте при низких пластовых давлениях еРмк) с целью испарения углеводородного конденсата и извлече-[ его из пласта в составе газовой фазы. Показано,что в услови-Вуктыльского промысла в качестве нагнетаемого агента может быть юльзован сухой тюменский газ из магистрального газопровода Сияние Севера".

5. Изучено влияние размера оторочки легкого углеводородно-растворителя на эффективность вытеснения ретроградного конден-

га в условиях газоконденсатного месторождения с большим этажом зоносности.

6. Обоснованы параметры полигона и выбран соответствующий юток на Вуктыльском месторождении в районе УКПГ-8 для опытно-эмьшшенной апробации предложенных в диссертационной работе тех-погических решений,направленных на повышение конечного коэффи-энта газоконденсатоотдачи пласта.

7. Усовершенствована существующая система промысловой подговни газа и конденсата,что позволяет осуществлять более глу-кое извлечение жидких углеводородов из добываемого пластового за в условиях низких устьевых давлений.

8. В условиях Вуктыльского НГКМ успешно апробирована соз-нная при участии автора технология разработки истощенного плас-

с нагнетанием сухого неравновесного газа,обеспечивающая суще-венное повышение конечной газоконденсатоотдачи.

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ .

Основные положения диссертации отражены в следующих печ ных работах.опубликованных автором лично или в соавторстве:

1. Использование хурбодетандерных агрегатов на месторождениях падающей добычей газа/Разработка нефтегазокодденсатных местор дений/Докл.международной конференции.Секция 4.Технология добы природного газа и конденсата.-Краснодар,1990.-С.37-44( в соав торстве с Тер-Саркисовым Р.М..Самариным A.A.).'

2. Исследование эффективности доразработки Вуктыльского газо-конденсатного месторождения с закачкой сухого газа в пласт/ Докл.на научно-практ.конф."Разработка и эксплуатация ГКМ на з. вершающей стадии".-Ухта,1992(в соавторстве с Тер-Саркисовым Р Гужовым H.A.,Макеевым Б.В..Фадеевым М.И.).

3. Методическое руководство по применению методов извлечения конденсата,выпавшего в пласте в процессе разработки (вторичны методы повышения конденсатоотдачи).-М.:ВНИИГАЗ,1987.-СД06

( в соавторстве с Гриценко А.И.,Тер-Саркисовым P.M..Андреевым 0.и др.).

4. Новая технология газового воздействия на пласт и перепек вы ее внедрения на завершающей стадии разработки Вуктыльского месторожчения//Проблемы повышения углеводородоотдачи пласта г: зоконденсатных месторождений.-М. :ВНШГA3,1991.-С. 165-176.

о. Повышение эффективности работы технологических установок// Газовая промышленность.1992.№6.-С.30-31 ( в соавторстве с Бе-кировым Т.М.,Тер-Саркисовым P.M.,Самариным A.A.). 6. Прогноз динамики отбора пластовых углеводородов при изобарическом вытеснении газа на опытном участке Вуктыльского Н1Щ Проблемы повышения углеводородоотдачи пласта газоконденсатных

!СТоровдений.-М. :ВНИИГАЗ,19Э1.-С.80-ЗД( в соавторстве с Тер-фкисовьш P.M.,Николаевьш В.А..Соловьевым О.Н..Макеевым Б.В., ¡деевым М.И. .Трегуб H.H.).

. Реконструкция газосепараторов на Вуктыльском месторождении// !зовая промышленность.1978,№1.-С.22-23 ( в соавторстве с Хариным .И..Шиховым ¿.М. и др.).

. Совершенствование методов подготовки газа на завершающей гадии разработки месторождения//Создание новых высокозффектив-лх технологий и технических средств,обеспечивающих повышение звлечения конденсата и нефти/Тезисы докл.М. :ВШИЭгазпром,1Э88.-.13 ( в соавторстве с Соловьевым О.Н..Самариным A.A.). . Эксплуатация газовых и газоконденсатных скважин на поздней гадии разработки месторождения//Разработка нефтегазоконденсатных эсторождений//Докл.международной конференции.Секция 4. Техноло-ия добычи природного газа и конденсата.Краснодар,1990.-С.35-37 в соавторстве с Г^ревичем A.M..Добровым Ю.В..Козловым В.Н.).

0. Эксплуатация установки искусственного холода//Газовая про-ышленность.1979,№ 7.-С.25-26 ( в соавторстве с Булейко М.Д.. тародубцевым A.M..Хариным И.И.).

1. Исследование эффективности доразработки Вуктыльского газо-онденсатного месторождения с закачкой сухого газа в пласт// еотехнологические проблемы разработки месторождений природного аза.-М.:ВНИИГАЗ.1992.-С.175-187.

2. Извлечение остаточных запасов промежуточных углеводородов ри разработке истощенного гаэокодденсатного пласта//Вопросы азработки и эксплуатации газовых и газоконденсатных месторож-ений.-М. .-ВНИИГАЗ, 1993.-С. 14-22 ( в соавторстве с Пешкиным М.А., ер-Саркисовым P.M.).

3. Концепция изучения газоконденсатной характеристики крупных

месторождений с высоким содержанием конденсата/'/Вопросы разработки и эксплуатации газовых и газоконденсатных месторождений.-М.:ВНИИГАЗ,1У93.-С.В?-^5 ( в соавторстве с Долгушиным Н В., Юдиным А.Е.).

14. Особенности добычи жидких углеводородов при газовом воздействии на Вуктыльскую залежь в условиях аномально низких плас

товых давлений//Сб.трудов.-М.:ВНИИГA3,1991 ( в соавторстве с Тер Саркисовым P.M..Николаевым В.А.).

15. Способ разработки газокондечсаткого месторождения.Патент Рч> № 2055980, 1996.

Соискатель

В.Г. Додюк