автореферат диссертации по разработке полезных ископаемых, 05.15.06, диссертация на тему:Особенности разработки месторождений парафинистых и вязких нефтей Западного Казахстана в условиях реализации энергосберегающих технологий

П О им

5 и П'!П Г'""

ВСЕРОССИЙСКИЕ НЕФТЕГАЗОВЫЕ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЕ ИНСТИТУТ ' (ВНИИнефть) имени академика А.П.Крылова

На правах рукописи УДК 550.8.072.553.98

КИИНОБ ЛЯЗЗАТ КЕТЕБАЕВИЧ

ОСОБЕННОСТИ РАЗРАБОТКИ МЕСТОРОЕДЕНИИ ПАРАФИНИСТЫХ И ВЯЗКИХ НЕФТЕИ ЗАПАДНОГО КАЗАХСТАНА-В УСЛОВИЯХ РЕАЛИЗАЦИИ ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИХ ТЕХНОЛОГИИ

Специальность 05.15.06 - "Разработка и эксплуатация

нефтяных и газовых месторождений"

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 1994

Работа выполнена е ПО "Мангистаумунайгаз"» БНИИнефтк.

Научный руководитель - доктор технических наук, заслуженный деятель науки и техники Р5, профессор Розенберг К.Д.

Официальные оппоненты - академик АЕН РФ, доктор технических

наук, профессор Горбунов А.Т. - кандидат технических наук Палий А.О.

Ведущее предприятие - КазНИШнефть.

Защите диссертации состоится " ^" января_хдд^- Г-

б 10^2 часов на заседании Специализированного Совета Д.104.02.01 ВАК России при Всероссийской нефтегазовом научно-исследовательском институте (ВНИИнефть) им. академика А.П.Крылова по адресу: 125422, г.Москва, Дмитровский проезд, 10.

С диссертацией мовно ознакомиться в библиотеке ВНИИнефть.

Автореферат разослан " 26 " декабря_ 1994 г.

Ученый секретарь Специализированного Совета кандидат геолого-шнера-логических наук

к. 1!. Максимов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. В Западном Капахстане, на полуостровах Мангышлак и Бузачи, выявлено более 30 месторовдений, на которых имеются залежи высокопарафинистых и вязких нефтей. Наиболее крупные из них Узень, Еетыбай, Каламкас, Карааанбас, ■Северный Вузачи содержат более 90Ж всех запасов нефти. Нефти месторождений Узень и Неты-бай предельно насыщены растворенным парафином при высоком его содержании, а также смолами и аефальтенами; нефти остальных из указанных месторождений, особенно Каражанбаса и Северного Бузачи, отличаются высокой вязкостью, большой смолистостью при высоком содер-аании сернистых соединений и малым содержанием легких углеводородов.

Разработка таких месторовдений связана с большими трудностями, использованием нетрадиционных способов воздействия на нефтяные залежи, не имеющих аналогов за рубежом, больших энергетических затрат и соблюдением исключительных мер по сохранению экологии на поверхности и охране геологических недр.

Проблема разработки перечисленных месторовдений осложняется к тому же исключительной сложностью геологического строения залежей нефтей, различием начальных термобарических условий насыщения пластов-коллекторов флюидами, трудностью природных Факторов: пустыня, отсутствие пресных вод, жаркое лето, песчаные бури, низкие температуры зимой.

Текушее состояние разработки месторождений требует постоянного совершенствования применяемых технологий с целью повышения нефтеотдачи пластов и сбережения ресурсов при эксплуатации скважин.

Основная идея, которое посЕясена ребота. Изучение геологических и термобарических условий залегания основных разрабатываемых месторождений полуостровов Мангышлак и Бузачк, анализ состояния ра: работки и методов воздействия на залежи высокопарефинистых к вязкга нефтей, выбор основных направлений совершенствования технологий и путей их реализации на базе использования внергетического принципа теплового воздействия на нефтяные пласты, которые могут использоваться в настоящее время.

Основными задачами исследований являлись:

1. Анализ геологических и теркобарических условий залегания нефтяных месторождений полуостровов Иангыилак и Бузачи, состава и свойств пород-коллекторов и пластовых нефтей.

2. Изучение методов воздействия на продуктивные пласты и технологических особенностей разработки месторождений Узень, Еетыбай, Калаыкас к Караханбас.

2. Обобщение опыта термозаводнения на месторождении Узень.

4. Исследование эффективности воздействия на нефтяные пласты месторождения Каламхас и термовоздействия на месторождении Кара-канбас.

5. Совершенствование и создание новых технологий разработки залежей высокопарафинистых и вязких нефтей.

Методы решения поставленных задач. Составленные задачи решалис: путем обобщения опыта эксплуатации введенных в разработку месторождений. Методологической основой является комплексный анализ промысловых данных, учитывающих особенности разработки залежей парафинис-тых и вязких нефтей в условиях реализации энергосберегающих технологий, в сочетании с аналитическими исследованиями по прогнозированию применения ресурсосберегающих процессов.

Научная новизна работы. В соавторстве с учеными ВНИИнефть и представителями ПО "Мангистаумунайгаз" получены патенты Р5 на новые энергосберегающие технологии по разработке залекей нефтей, насыщенных парафином, не имеющие аналогов за рубеяом.

Проведено теоретическое обоснование целесообразности перехода на месторождении Узень от закачки в нефтяные зелени горячей воды на закачку неподогрегсй воды для поддержания пластового давления и пластовой температуры.

Для месторождения Узень совместно с сотрудниками ВНИИнефть разработана энергосберегаюиая технология, основанная на применении энергетического критерия, составлена программа перехода на продзи-иение в нефтяных залевах оторочки закачанной ранее горячей воды с помощью нагнетаемой неподогретой воды.

Проведены теоретические и лабораторные исследования с сотрудниками Гипровостокнефть по выбору оптимальной технологии разработки месторовдения Каламкас, основанной на использовании полимерных компонентов; разработана рецептура трехномпонентных композиций, обладающих вязкоупругими свойствами, для воздействия на пласты, насыщенные вязкой нефтью, а такге модифицированные полимерные системы, способные в отличие от ВУС проникать в пласты на значительное расстояние от нагнетательных сквааин.

Практическая ценность и реализация работы. Результатами проведенных исследований является обобщение опыта разработки месторовдения Узень, уникального не только в Казахстане, но и з мире, по запасам зысокспарафинистых нефтей, слоякссти геологического строения продуктивных горизонтов, аномальным свойствам пород-коллекторов, физико-химическому составу и свойствам пластовых нефтей. Опыт эксплуатации этого месторовдения использован при проектировании разработки залеяей нефтей, насыщенных парафином, в Архангельской

- б -

области к других районах России, а также на зарубежных месторождениях. '

Работа автора способствовала переходу на месторождении Узень на энергосберегающую технологию, разработки нефтяных залежей, основанную на закачке в пласты неподогретой воды. В итоге этого сэкономлены сотни миллионов кубометров нефтяного газа, который использовали на нагрев закачиваемой вод», различные ресурсы и оборудование, связанные с процессом термозаводнения.

Обобщены особенности и эффективность воздействия не продуктивные пласты с вязкой нефтью не месторождении Каламкас путем применения полимерного заводнения. Масштабы внедрения этой технологии не имеют аналогов в мире. В результате проведения опытно-промышленных работ увеличена нефтеотдача пластов при значительном снижении обводненности добываемой продукции. Полученный опыт может быть использован не других месторождениях, сходных по геолого-физическим характеристикам к свойствам пластовых нефтей.

Обобщены результаты лабораторных гкспериментов, на основании которых проведены на месторождении Караванбас опытно-промышленные испытания двух способов термического воздействия на залежи высоковязких нефтей: внутрипластового влажного горения (ВВГ) и паротепло-вого воздействия (НТВ). Получена стабилизация темпов отбора нефти, большая генерация тепла; предложен метод инициирования горения с дообогащением призабойной гоны пласта твердым топливом, что привода? к инициированию ВВГ в 5-6 раз быстрее. В результате внедрения НТВ на опытном участке достигнут высокий теш отборе НИЗ в течение 5 лет.

Работа в объеме, указанном в названии диссертации, выполнена впервые. Бе значение неоценимо для проектирования разработки месторождений высокопарафинистых и вязких нефтей, независимо от их на-

хождения.

Апробация работа. Основные положения диссертации обсуждались на центральной комиссии по разработке нефтяных месторождений РФ, заседаниях технико-экономических советов объединения и ученых Советов институтов, на УП международной Конференции по нефти и газу в Москве (1994 г.).

Публикация. По материалам диссертации опубликовано'24 печатных работы.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, шести глав и заключения. Общий объем работы составляет 244 страницы,включая 38 рисунков, 22 таблицы и список литературы из 51 наименования.

Автор выражает глубокую благодарность научному руководителю д.т.н., профессору М.Д.Розенбергу, соавторам ряда опубликованных работ - к.т.н. С.В.Сафронову и к.т.н. Е.В.Геслюку, а также к.т.н. Н.Д.Федоровой, к.т.н. Е.К.Огаю, к.г-м.н. Герштанскому за научные консультации и помошь в. подготовке диссертационной работы, руководству НГДУ "Узеннефть", "Комсомольскнефть", "Каражанбастермнефть" и "Негыбайнефть" за участие в проведении промысловых и опытно-промышленных работ на месторождениях Узень, Каламхас и Каражанбас.

СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

Во введении кратко сформулирована общая характеристика проблемы * указаны структура работы и ее значение для нефтяной промыи-ленности республики Казахстан.

. В первой главе представлена обобщенная характеристика геологических условий залегания, особенностей коллекторов и физико-химических свойств насыщающих их нефтей месторождений полуостровов Мангышлак и Бузачи.

- Б -

Показано, что рассматриваемые месторождения имеют слокное геологическое строение; для них характерна многопластовость, значитель ная толиинная к прокшаемостная неоднородность пластов-коллекторов.

Промышленная нефтегазоносность на Макгыслаке выявлена в отложениях различного возраста: от меловых до палеозойских. Первостепенное значение для добычи нефти имеет юрский нефтегазоносный комплекс, так как с ник связано 96& начальных или 51£ остаточных извлекаемых запасов нефти.

Характерными особенностями пород-коллектороЕ являются высокая глинистость, которая уменьшается с глубино';, и некоторое увеличение содержания песчаных фракций вниз по разрезу.

Открытая пористость пластов-коллекторов изменяется от 9 до 33л для юрской продуктивной тодии она уменьшается с глубиной. Проницаемость пластов -изменяется в пределах от 0,001 мкм' (нижний предел) до 3 мкм'. Для полимиктовых, сильно глинистых коллекторов юрской толщи характерны невысокие начальные коэффициенты нефтенаскденнос-ти порядка 0,6-0,65 л большой процент связанной воды.

На местороЕдениях Мангышлака выделены залежи углеводородов, различающиеся размерами, характером насыщения пород-коллекторов, типом природного резервуара. Высоте отдельных залежей замерена в пределах-10-300 м, размеры по пловадк изменяются от С,6 до 225 гаг'.

Отличительная особенность большинства месторождений Мангышлака заключается в высоком содержании в нефтях высокомолекулярных парафинов (до 29%) и асфальто-смолистых веществ (до 20%).

Эти компоненты являются структурно-обрагуюцими к при благоприятных условиях могут приводить к резкому изменению реологических и фильтрационных свойств нефтей, застыванию дегазированных не{-тей при положительных температурах (30-36°С).

- э -

При различии отдельных характеристик Пластовых нефтэй об шаг являзтся критические термодинамические условия, а именно: небольшая разница как меяду начальный яявстозык дазлением и давление« насыщения нефти газом, так и меаду начальной пластовой температурой к температурой насыщения нефти парафином.

Основные геслого-фязические факторы и свойства пластовых неф-тей, обусловливавшие особый подход к разработке нестаро адений полуострова Мангышлак, более подробно э представленной работе рассмотрены на примере местсроадения Узень, уникального по запасам нефти.

3 отличие от маягьшакскях нефтяные аесторсздения полуострова Зузачи характеризуются относительно небольшими глубинами залегания. 3 пределах Зузачинского свода наиболее изучена тектоника греко-мелового коакэкса. Верхняя часть осадочного чехла з значительной — мере ослогняется тектоническими нарушениями. зыделязтея протялен-ные системы сезеро-зсстзчнсгэ и субаирстного простирания. X ним тяготей поленительные локальные структуры, з число которых относят наиболее изученные Харазаябас, Сезерс-Зузачияское, Залгигтзбе и др.

3 эрско-меловсм комплексе Зузачинского свода зыязлены промышленные залеги нефти и газа, открыты Харананбассксе, Сезеро-Зузачинское и 2алпотабинское нефтяные и Халамкасское нефтегазовое мес-тороаления.

Ссдерзаяиеся з них нефти обладают большой зязкостьо, ймолис-гостьл, ивнъаяи садерааяием парафина (3-4Х) и Зсльсгш количеством сернистых соединений (до 2Х).

Отмечено своеобразие зязксстяо-температурных характеристик: резкое увеличение зязкостк нефтей при сниаеник температуры и заметное проявление при зтоьг их структурных свойств. 3 рамках представленной работы рассмотрены особенности наиболее крупных агсторогде-ний полусгтрсза Зузачи - Халамкас и Карааанбас: нгл:1чие зслоиняэ-

- J.W -

вг. фехтороь обусловливает невсзмоЕность аффективного применения на гтю: «естсрогденияг. традиционных способов разработка.

Бг stopp* главе изложены основные принципиальные положения, обусловливавши применение тоге юн: иного методе воздействия не продуктивные плести, содержавие высокопЕрафинистые клк вязкие не£-тк.

Не полуострове Мекгыплек неходятся в экспгуетЕши: нефтегазовые местороменвя УзеЕЬ, КарамЕНДЫбас, Еетыбь'., ЕжныГ: ЕетыбЕ£, Тенге, Западное Тенге, ТесеулЕТ, Аетас, Atsp, Оймепе, Есласш;-£уеге-Ес-пелисаГ. у. др. На полуострове Бузачк резрвбггывегг нефтегазовое месторождение Келемкес, нефтяное КарежЕНбЕС.

Показано (не примере местсроыенкГ. Узень, ЕетыбаЛ, Калаисес, КараЕЕНбас), что г каддом конкретное случае необходим индивидуель-кыГ. подход ъ выборе методе воздействия г зависимости от сочетания особенностей геолого-физичееюк характеристик продуктивных пластов х свойств плестовыг. вефтей.

Обоим для .местороЕдениГ:, содержась: нефти, предельно насывек-ные парафином (Узень, Караиаядыбас), является сочетание поддерже-ния пластового ДЕвления с поддержанием пластовой температуры во избежание выпадения парафива в продуктивные пластах, в виде твердой фазы. Не.месторождениях высоЕОшрвфккистку. нефтеГ: с высокой качельной пластовой температурой, значительно превываввей теьяературу не-сывенвя нефти парафином (например, Еетыбай), для поддержания пластового давления достаточно применять неподогретув воду. Выбор система ЩД осуществляется, исходя из геологических особенностей кее-догс вксплуетелионного объекта.

Улучшению состояния разработка месторождения БетыбаГ: содейст-вовелс совервенствование способов добычи нефти, обеспечивавших эксплуатацию МЕЛодебитного Фонде добывающих скважин (более 502 все-

го действующего фонда): применение периодического газлифта с автоматическим режимом откачки нефти иг скванин и продувкой ее из выкидных линий.

Месторождение Каламкас расположено в северной прибрежной части полуострова Бузачи. Нефти являются тяжелыми, высокосмслистыми, сернистыми, отличаются низкой температурой застывания С-12сС), имеют повышенную вязкость (до 25 мПа-с) в пластовых условиях.

Месторождение Караванбас открыто в северо-западной части полуострова Бузачи. Нефти меловых и юрских продуктивных горизонтов тяжелые, высокосиолистке, сернистые, с температурой застывания -25°С, еязкостью 156-6С0 1,'Ла-с в пласте (в среднем 250 кПа-с), газонасы-секность:: 5-12 к:3/т, давление насысения нефти газок: 1,5-4,2 МПа.

Для месторождений вязких нефтей, как показал промышленный опыт, аффективными методами являются полимерное заводнение (Каламкас) и термические методы, такие как внутрипгасговое влажное горение к па-ротепловое воздействие (Каражанбас). Выбор способа обусловлен совокупностью геслого-фкзическкх особенностей продуктивны;: коллекторов и свойств пластовых нефтей.

Представлена аргументация выбора того или иного метода воздействия для каждого из перечисленных выше месторождений.

5 третьей главе рассматриваются вопросы, касавциеся обоснования применения энергосберегающей технологии теплового воздействия на месторождении Узень.

Проблема энергосбережения при тепловых методах воздействия на интуитивно« уровне обсуждалась в нефтяной литературе уже дагно. Однако сложность механизма к теории мнсгопараметрическсгс процесса долгое зре;.:я не давали возможность сколько-нибудь эффективно продвинуться в данной направлении.

Е последних работа:: Розенберга , Теслюка Е.Е., Ушакова Е.Е. V. др. эта проблема получила количественное решение для процессов термозаводнения вязких к высокопарафинистых нефтей. Е работа;:, относящихся к данной проблеме, одним из аЕТороЕ которых является диссертант, рассмотрены вопросы обоснования, создания и внедрения энергосберегающей технологии для условий месторождения Уэень. Ери этом, совместно с группой соавторов проведена правовая завита предложенной энергосберегающей технологии термозаводнения.

Общая теория оптимального управления предполагает, что из множестве технологических вариантов выбирается тот, который обеспечивает экстрему).: коренного качества, обеспечивавшего наибольший положительны:": эффект.

Оптимизация процесса при разработке нефтяногс месторождения может вестись по целому ряду критериев. Такими критериями могут быть: максимумы темпа добычи нефти к выработки запасов, получение наибольшего экономического эффекта к прибыли, макету!.: энергоэффекта ст добываемой нефти и минимум энергозатрат е процессе производства и др.

Указанные критерии имеют различный уровень универсальности и глубину отражения оптимальности.

Так,- при всей важности экономического критерия, последний содержит параметр цены, которая, как известно, зависит от текущей конъюнктуры и социально-политических условий (ситуации), т.е. имеются условия, когда цене устанавливается чисто волевым путем (решениями) .

Показано, что при добыче нефти (энергоносителя) е условиях термозаводнения наиболее естественные к фундаментальны).: критерием оптимизации процесса является энергетический критерий, а именно: максимум разности мевду получаемой энергией при добыче нефти и

энергией, затрачиваемой на произзсдстзс.

Приводится критериальное соотношение, которое долено удовлетворяться при создании энергосберегающей технологии. Оно включает все основные элементы и параметры процесса термозаводнения: технологические параметры, геолого-фильтрационные характеристики к пред-историю разработки месторождения (залежи).

Приводятся основные уравнения, леаашие в основе расчетной модели при определении фильтрационных и технологических характеристик энерго- и ресурсосберегающей технологии термозазоднения: уравнения неразрывности, уравнения тепло- :: массспереноса с основными зходя-сики е них функциям;:. 5 использованной расчетной модели учитываются все необходимые параметры и функции: параметры технологических условий разработки, физико-химические свойства парафинистой нефти, неоднородность продуктивных пластов, системы размещения добывающих и нагнетательных скважин.

Энергосберегающее териозггсляение связано с определение!.: оптимального времени перехода на нагнетание ненагретой воды для продвижения ранее закачанной оторочки горячей воды.

Рассмотрены методологические вопросы определения оптимальных параметров при этой технологии для конкретных геслого-промысловых условий.

Следует особо подчеркнуть, что при обосновании энергосберегающей технологии, как и при принятии принципиального решения о разработке месторождения Узень с поддержанием пластовой температуры и пластового давления, репзюсш элемент он яел ?тся проведение комплексных тер:.:с- гидродинамических расчетов, показывающих преимущество (эффективность) энергосберегающей технологии по сравнению с обычным термозаводнением. Причем, саь: расчетный комплекс является неотъемлемой частью энергосберегающей технологии, поскольку

- и -

ь каток: конкретно!.: случае устанавливается свой определенны' кокл леке технологически: параметроЕ, отступать от которых нельзя вви ду возможности получения отрицательны;: последствкГ. при разработке Другими словами, переход не закачку непедогретой воды требует стр| гого регламен ированкя технологических параметров, которые дол?-нк устанавливаться г касдок: конкретном случае.

Основные результаты расчетов для месторождения Узень, получе! кые совместно с Е.ЕЛеслюкок и К.Д.Роэенбергок, рассматриваются и обсуждаются в соответствующих разделах четвертой главк.

Четвертая главе посвяшена анализу внедрения технологий термозаводнения не месторождении Узень, их совериенстБованию к разработке новых модификаций, обусловливавших экономит энергозатрат на подогрев воды.

Представлен краткий обзор теоретических и экспериментальных исследований, не основе которых была обосноване необходимость поддержания пластовой температуры (наряду с педдерванием пластового давления) на месторождении Узень. На примере историк проектирована v. разработки месторождения показано, как по мере накопления гео-лого-промысловкх материалов уточнялись основные полевения к принимались дополнительные решения, направленные на улучшение системы воздействия и состояния эксплуатации продуктивных горизонтов; в какой степени невыполнение запроектированных мероприятий отрицательно повлияло не общее состояние продуктивных плестое к, как следствие, на характер изменения основных технологических показателей.

Особое вникание уделено анализу состояния разработки месторождения Узепь б последние годы (начиная с 1ВВ8 г.), когда в силу объективных причин: осложнения обшей экономической ситуации, ухудшения финансового полевения, удорожания бурения скважин, ремонтных

работ и т.д. произошло сувественное снижение добычи жидкости и нефти.

Ка основании результатов технико-экономического анализа состояния эксплуатации месторождения установлено, что определяющим фактором этого ухудшения является неудовлетворительное состояние технической оснаяенности иесторондения (наземного и подземного оборудования, коммуникаций).

Таким образом, особенности реализации разработки месторождения в последние годы обусловлены з первую очередь организационно-хозяйственными факторами и ухудсениеы обсего состояния экономики отрасли.

В плане совершенствования технологии разработки месторождения в работе представлены характеристики ступенчатого зеркального заводнения (СТЗ) и фигурного заводнения (СЗ) - гидродинамических методов воздействия, направленных на вовлечение э разработку низко-прснииаемых пород-коллекторов, увеличение нефтеотдачи. Новыми технологиями охвачено около полсзины фонда добывеюаю: скзасин; суммарная добыча нефти со всех площадей, на которых эти технологии внедряются, составляет около 40 л добычи из месторождения. Несмотря на снижение технологической эффективности и неустойчивость экономической ситуации, новые технологии обеспечивают дополнительную добычу (в 1993 г. - 700 тыс.т) к остаются в общем экономически эффективными (хотя конкретный уровень экономического эффекта колеблется от конъюнктурных условий).

В разделе 4.5 данной главы изложен комплекс вопросов, связанных с переводок месторождения Узень на энергосберегающую технологию путем нагнетания ненагретой воды с целью продвижения ранее закачанной оторочки горячей воды.

Принятие этого ответственного решения после 10-летнего перио-

да закачки горячей водь: потребовало проведение большого комплекса исследовательских работ, связанных с оценкой последующей динамики добычи нефти v. нефтеотдачи и определения энергетического эффекта от перехода не данную технологию. Бри этом предварительно были рассмотрены фактические термогидродинамические и технологические показатели разработки месторождения Узень за весь предшествующий период.

Максимальная закачке горячей воды приходится на период 19831987 гг., в тот же период отмечена к наибольшая добыче нефти за счет нагнетания горячей воды - П29-Ю90 тыс.тонн в год.

В период 1973-1993 гг. энергозатраты на нагрев водк составили от обшей добычи нефти 2,8«, от дополнительно добытой нефти - 35,3«. Определена предельная дополнительная добыча нефти при существующих условиях, обеспечивающая положительный энергобаланс с учетом затрат энергии не подогрев воды, которая составила порядка 380 тыс.тонн б гол.

Исследования по определению оптимального времени перехода на нагнетание холодной водк показали необходимость перехода не энергосберегающий вариант технологии. Е связи с этим была составлена (под руководством автора диссертации) специальная программе переходе на энергосберегающую технологию не месторождении Узень. Е указанной программе рассмотрено две варианте перехода, отличающиеся темпами переводе месторождения не ненагретую воду.

Исследования по переходу не новый температурный режим вытеснения нефти осуществлены с учетом фильтрационных и теплофизических характеристик ХЕ-ХУ1 горизонтов месторождения, при 3-х рядной системе расположения скважин, которая вначале была принята как основная для месторождения Узень.

Расчетная модель учитывала двумерную фильтрацию двухфазной жидкости при трехмерном температурном поле. Рассматривались случаи: продолжение нагнетания горяей воды; переход на закачку ненагретой воды и для сравнения разработка при нагнетании только холодной воды.

Продолжительность разработки рассматривалась для всех случаев до моменте обводнения на 98«.

Приводится сравнение основных технологических к энергетических показателей для указанных случаев по горизонтам к б целом по месторождению,' показано, что переход не закачку ненагретой воды е текущих условиях уже не приведет к существенному снижению конечной нефтеотдачи. Так, по ХП1 горизонту указанное снижение достигнет 1,7«, по Х1У горизонту - 2,6л, по ХУ горизонту - 2,9%, по ХУ1 горизонту -

С гчв/ С, (я.

Хотя при технологии продолжения нагнетания горячей воды получается несколько более высокая конечная нефтеотдача, этот процесс приводит к существенны).: энергозатратам на длительно продолжающийся нагрев нагнетаемой воды, что ведет к энергетическому проигрыщу.

Энергосберегающий вариант разработки обеспечивает по ХШ горизонту энергетический эффект,равный Б2.499 Пета Де., по Х1У горизонту соответственно - 131,206 Пете Де. Е целом по основным ХЕ-ХУ1 горизонта!! энергетический эффект составит 228,794 Пета Де. Это очень значительная величина, обеспечивающая большой экономический эффект.

Комплексный технико-энергетический анализ разработки ХЕ-ХУ1 горизонтов месторождения Узень при различных технологиях термозаводнения показал, что от обшей добычи нефти энергетический эквивалент составляет:

при технологии продолжения закачки горячей воды - 10,686 Бкса Де. (10,686-Ю18 Дж);

при энергосберегающей технологии - 9,97 Экса Де.; при закачке только ненагретой воды - 6,051 Экса Де. Общие энергозатраты при указанных технологии: соответственно составляют: 1,533; 0,59; 0,126 Экса Де.

Хотя при продолжении закачки горячей-воды получаек наибольший энергетический эквивалент от добываемой нефти, тем не менее энергетический эффект разработки указанных горизонтов оказывается наибольшим при энергосберегающем варианте. Для данной технологии он составляет 9,381 Зкса Дж., в то время как при продолжении закачки горячей воды он составляет 5,153 Экса Дк.

При закачке только холодной воды он составил бы всего 5,925 Экса Дк.

Если рассматривать соотношение обоих энергозатрат при сравниваемых технологиях, то они соответственно.составили бы: 68,2; 26,2 5,65! (здесь за ЮСЙ принята их сумма).

Таким образом, реализация энергосберегающей технологии обеспв' чивает в конечном счете существенную экономию ресурсов и средств, а,значит, и большой экономический эффект для нефтегазодобывающего управления.

Осуществляемый переход на указанную технологию позволил уже в текущее время получить значительную экономию газа для нагревательных установок.

Переход на энергосберегающую технологию на месторокдении Узен: сегодня является основным направлением совершенствования технологии его разработки, идущее в русле современной концепции развития Мировой нефтедобывающей индустрии - в направлении энерго- и ресурсосбережения.

В пятой главе рассмотрены результаты применения полимерного заводнения на месторокдении Каламкас.

Представлен краткий обзор проектных документов, анализ текущего состояния разработки месторождения, в котором значительное внимание уделено оценке энергетического состояния пластов.

Обоснован выбор оптимальной технологии воздействия: показано,

чтс при обычно;.: водно).: воздействии нг месторождении Каламкас кет возможности достичь высоки: значени:": КИИ вследствие незначительного охвата плэстое процессом заводнения кэ-за высокой еязкостк Пластовы;: нефтей (20 мВе-с) к большой пронкцаемостной неоднородности пород-ксллектороЕ (0,001-5,000 ¡¿км к белее).

Проведены теоретические к лабораторные исследования по поиску оптимальной технологии с использованием полимерных компонентов применительно к конкретные условиям месторождения. Одним иг перспективных методон является применение химических композиций не основе полимеров, способны:: в течение некоторого индукционного периода фильтроваться в пласт без значительны;: сопротивлений к образующих нетекучую гелеобразную мессу после зевервения периоде поликонден-сецик.

Для условий месторождения Каламкас разработаны рецептуры трех-компоненткых композиций не основе полиакриламаде Р.ЕЛ-1020, смолы ТС-1С V. формалине, которые обледают вязкоупругими свойствами - так называемые вязкоупругие составы ЧБР'Й). Была предложена периодическая закачка е пласт БУС, позволяющая регулировать распределение потоков путей ограничения водопритоков е добывающих скважинах и выравнивания профилей приемистости в нагнетательных скважинах.

Учитывая, что доля высокопроницаемых пластов е продуктивном разрезе месторождения довольно велика (до 20%), были разработаны модифицированные полимерные системы, способные, б отличие от ВУС, проникать в пласт на значительные расстояния. Модификация полимерного раствора осуществлена путем введения трехвалентного хроме (в качестве реагенте использовены хромово-калиевые квасцы).

Опытно-промышленные работы пс внедрения полимерного способа воздействия начаты б 1961 г. не первоочередном участке, включающем 40 добываюиих к 14 нагнетательных скважин. Первонечально было ис-

пытано чисто полимерное заводнение (закачка 0,1% полимерного раствора) , однако эффективность этого процесса оказалась невысокой иэ-гг большой доли высокопроницаемых пластов в продуктивном разрезе. С

1983 г. на опытном участке осуществлялся вариант полимерного воздействия с использованием ВУС (0,5-0,8% раствор полиакриламида с добавлением "сшивателя" - 0,01-0,12« хромово-калиевых квасиов); наряду с закачкой полимерного раствора с концентрацией 0,1« проводились периодические обработки нагнетательных и добывающих скважин ВУС. В результате к 1986 г. была создана оторочка полимерного раствора, занимающая 30,8« объема пор, первоначально насыщенных нефтью, дальнейшее вытеснение которой в пористой среде начали осуществлять минерализованной альбской водой. Обработка скважин ВУС продолжается в настоящее время с периодичностью Г раз в год.

Результатом полимерного воздействия явилось снижение месячных темпов обводнения продукции добывавших скважин с 1,5 до 0,255. Е

1984 г. по сравнению с 1981-1983 гг. обводненность увеличилась лишь на 3,2«, в 1985 г. - не 5,2%, а в 1986-1987 гг. - снизилась соответственно на 4,8 и 3,Эй. С 1989 г. при проведении опытно-промышленных работ использовалась новая модификация ВУС (полимер РДА 10/40 - 0,5%; конденсированная сульфит-спиртовая барда - КСОБ-1,2 -0,15л,- бихромат калия К2С20г, - 0,15%). Следствием использования полимерного заводнения на опытном участке явилось снижение темпов роста обводненности и увеличение текущего КИН. К концу 1990 г. на первоочередном участке была достигнута нефтеотдача, равная 33%,

при обводненности продукции 56%; в случае обычного водного воздействия такую нефтеотдачу можно было получить при обводненности 98%, т.е. к концу разработки.

На основании положительных результатов опытно-промышленных работ на первоочередном участке полимерное воздействие было рас-

прострелено не восточное поле месторождения (1Е£ добывающих к 31 нагнетательных скважин), начиная с августа 1ВЕ7 г.

Основные результаты обработки скважин "свитыми" полимерными системами, заключаются в следующем:

- снижение коэффициентов приемистости нагнетательных сквавин (на 40-605»); изменение профилей приемистости и направления фильтрационных потоков;

уменьшение темпов обводненности добываемой продукции; увеличение текущего КИН;

удельная технологическая эффективность за Еесь период реализации процесса составила белее 500 т/т.

Анализ результатов гидродинамических к геофизических исследований скващик показал, что за счет закачки "спитых" полимерных систем произошло как изменение гидродинамических характеристик продуктивных пластов, так к перераспределение интервалов поглощения в нагнетательных скважинах; то есть использование полимерных систем позволило не только перераспределить сбъеьк закачиваемого агенте по пластам, но к выровнять их поглощающие характеристики.

Таким образом, проведенные опытно-промышленные работы объективно свидетельствуют об эффективности воздействия на пласты и при-забойные зоны скважин полимерными системами в конкретных условиях месторождения Каламкас. Полученный опыт может быть использован не других местороаденкях полуострова Бузачи и других районов, сходных по геолого-физическим характеристикам к свойствам плестовых неф-тей.

Еестая глава Посвяшена особенностям и эффективности применения термовоздействия на нефтяные пласты местсроадения Каражанбас.

Выбор термических методов как наиболее предпочтительных, обусловлен значительной вязкостью пластовых нефтей (до 260 мПв.с), низ-

«та пластовыми давлениями (£.6-4,6 !.Ша) и температурами (26-35°С) к небольшой глубиной залегания (23С-460 I.'.).

Для отработки технологи': на двух опытных участках с 19ЕС г. начато испытание двух методов термического воздействия: внутриклассового влаяного горения (ВВГ) и паротеплового воздействия (ПТВ>.

Б настоясее время разработка месторождения ведется в соответствии с проектом, составленным в 1964 г.; практически осуществлены промышленные испытания всех модификаций термического воздействия, запланированных в проекте.

Проведен краткий анализ показателей разработки месторондения в целом, на основании которого выявлены следующие характерные особенности процесса: высокие темпы отбора; резкое обводнение добызак них скважин в начальный период закачки пара и воды, а затем сниже-кие темпов роста обводненности; большая изменчивость всех технологических показателей эксплуатации скважин в динамике; большой расход окислителя у. теплоносителя на добычу I т нефти; снижение годовых отборов нефти (после достижения максимального уровня е 1990 г. 1300 тыс.т), несмотря на ввод в эксплуатацию новых скважин к новых мощностей по закачке теплоносителя.

Отдельно проанилизировано состояние разработки опытных участков БВГ и НТВ.

На участке ЗВГ реализована трехрядная система размещения ряде добывающих и нагнетательных скедаин вкрест простирания залежи. Технология осуществляется путем раздельной закачки окислителя в пласты и совместного отбора флюидов. Рост добычи нефти наблюдался до 1987 г., затем после трехгодичной стабилизации отборы нефти постоянно снижаются.

Основные результаты промышленного осуществления ВВГ на' опытном участке заключаются в следующем:

головые отборы нефти более стабильны по срезнекип с гтух показателей для месторожденн.1: г целом: при одинаково:.: максимальном теше отборЕ hks (2,5-2,5«! ее участке БЕГ величине ег: выдержкве-лась с годе;

более сухое горение, по сравнение с запроектированный, позволило осуществить большую генералке тепла;

положительное влияние закачго: в пласты окислителя обусловле-нс наличием фонтанного способе вксплуетаци!:.

Вследствие недостатка мовностей по зекечке г пласты окислителя метод ВВГ освоен тслькс не опытнои участке; за егс пределам;: зе-кгчкЕ ведется г единичные скважины.

Не участке ETE опробовано весколькс модификаци!: технологии прк различных плотностях сети: скважин (при интенсивны:: жестких системе?. - трехрядных к однорядных), безкруввихся не закачке теплоносителя - пере в продуктивные шесты (сочетение с зееечт.о' окислителя, чередование закачки паре к неподегретой воды к т.д.); не восточно!: чести участке осувествлялн закачку только горячеГ. воды.

Основные результата внедрения ETE не опытно;.' участке зекзче-втея в следувием: достигнут высокий темп отборЕ HKS (£,£-2,8«), который сохранялся в течение Б лет, начиная с I98E г.; высокие темпы отборе к жесткая системе воздействия привели к неустойчивости процессе выработки запасов к высокому темпу падения добычи нефти иг переходящего Фонде скважин; до организации ИГЕ в период резре-ботхи участка ве естественном режиме пластовое давление повсеместно снизилось ниже давления насыщения нефти газом, что в значительной степени повлияло не задержку реагирования севежкн не зекечку теплоносителя и осложнкле процесс выработки зелессв нефти.

Е отдельном разделе главы изложены результаты теоретически: г лаборЕТорнш: исследований процесса внутркплЕстовогс горения.

- 24 -

Основными факторами, обусловливающими усяепнуэ реализацию знутрипластовсго горения, являются создание зыссгсте'лтэратурногз очага горения и борьба с песхспроязленияии з добывающих сквадина2

Лабораторные исследования прозодмиеь на опытной установке, моделирующей скзаяину и призабойятз зону адаста. Использован мете электронного парамагнитного резонанса, позволяющий достаточно на-дезно определять температуру зсспламенения твердых теплив. Найден пропорциональная зависимость скорости распространения фронта горе ния и массозой скорости горения нефтяного кокса от скорости филы рации зоздуха. Тахзэ определена зависимость температуры зоспламея ния топлива от интенсивности теплового потока.

На основании экспериментальных исследсзаний для местсрогдени предлоаен метод инициирования горения с дообогащзнием лризабойной зоны твердый гсешвск Суглеаелочным реагентом). 3 этом случае при соблюдении технологии инициирование знутрипластозогс горения происходит з З-о раз быстрее.

На основании результатов опытных испытаний для условий место рождения для поджигания твердого топлива лредлезено использовать пирсфсрный никель-скелетный катализатор, который при нагнетании з пласт зоздуха воспламеняется з дрсцессз зысупивания; для промысло зьсс условий рекомендованный расход зосгиаменителя - до I кг (з за зисимости от размера схвааины).

На объемней модели пласта осуществлены испытания термохимических процессов, направленных на облагораживание нефти непосредственно з пластовых условиях, э частности циклического знутришас тозогс горения, сущность которого заключается з чередовании циклов прямоточного горения и дренирования нефти через прогретую до зыссксй температуры зынзеннуа зону. 3 результате происходит дист'л ляция легких и гермсдеструкпия тяжелых компонентов нефти: на перз:

этапах Сое получена осветленная нефть, состоящая преимущественно из керосиновой фракции; по мере увеличения времени дренирования получали более тяжелые фракции нефти. Б наиболее простом варианте циклическое внутрипластовое горение целесообразно использовать для очистки призабойной зоны добывавших скважин. Важной особенностью организации циклического внутрипластового горения является возможность предварительного насыщения породы выжженной зоны катализирую-шими процесс крекинга добавками, еводимымк в пласт не этапе прямоточного горения с потоком водовоздушной смеси.

Внутрискважинное горение тверды:: топлкв может быть использовано для борьбы с пескопроявлениями путей спекания песчаного материале стенок сквежины (в случае открытого забоя) или смеси песка и кокса, намываемой в призабойную зону, чтс для условий месторождения подтверждено представленными е работе результатами лабораторных исследований.

Ее результата!: лабораторных экспериментов были проведены в 19Е6 г. опытно-промысловые испытания технологии инициирования внутрипластового горения с применением твердого топлива, которое вводилось в трещины пласте зе обседной колонной, образуемые при гкдро-разрыве. Наблюдения за изменением температуры на головке ТЭКе после периодического прекращения нагнетания воздуха в скважины (испытания проводились в скважинах 2184, 2136, 2139, 2187) показали, что очагк горения были созданы. Это позволило осуществить отработку технологии процесса и считать ее успешной.

Проблема выборе агентов воздействия на залежи нефтей, насыщенны:: парафином, приобретает особенную остроту, поскольку экономия знергоресурсоЕ является одним иг важнейших факторов дальнейшего резвития нефтяной промышленности. К току же оке непосредственно связана с экологией окрувеюшей среды.

На месторождении Узень можно будет выборочно бурить нагнетательные скважины (очаговые, для площадного и других видов заводнения). Эти скважины, как правило, потребуется размещать в зонах чисто нефтяных. Закачка в них неподогретой воды по прежней схеме приведет к отрицательным последствиям в разработке залежей из-за выпадения в пластах парафина. Оставлять же существующие или строи1 новые установки для подогрева воды будет нерентабельно.

Возникла проблема воздействия на залежи высокопарафинистых нефтей закачиваемой воды без подогрева ее на поверхности при дост] жении температуры воды на-забое нагнетательной скважины равной пластовой.

Для решения этой проблемы диссертантом в соавторстве разработаны две технологии, признанные изобретениями. На них получены решения о выдаче патентов РФ.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Проведен геолого-проиы еловый анализ особенностей разработ ки месторождений парафинистых и вязких нефтей Западного Казахстан, в условиях реализации ресурсо- и энергосберегающих технологий.

2. Показана в соавторстве необходимость перехода на иесторож дении Узень на закачку в нефтяные залежи ХШ-ХУ11! горизонтов непод гретой на поверхности воды для вытеснения оторочки ранее захачанн горячей воды.

3. Совместно с учеными ВНИИнефть разработано энергетическое критериальное соотношение, обосновывающее переход на энергосберегающую технологию при термозаводнении месторождений высокопарафи-нистых и вязких нефтей.

4. Получен патент РФ на технологию разработки месторождений высокопарафинистых и вязких нефтей.

Б. Предложены в соавторстве способы воздействия на залепи неф-тей, насыщенных парафином, путем закачки в пласты неподогретой на поверхности воды.

Способы оформлены заявкой на изобретения, на которые получены решения о выдаче патентов РВ.

6. Для выявления направлений совершенствования системы разработки месторождения Каламкас выполнен анализ энергетического состояния продуктивных пластов.

7. Обосновано и организовано проведение опытно-промышленных работ (ОПР) на месторождении Каламкас с применением полимерного заводнения с дополнительными добавками для повышения нефтеотдачи пластов.

8. Выполнен анализ результатов ОПР не месторождении Каламкас по нагнетанию в нефтяные залежи растворов полимеров.

9. Предложен в соавторстве способ разработки залежей высоковязких нефтей (признан как изобретение).

10. Проведены е соавторстве теоретические к лабораторные исследования процессе внутрипластозого горения в условиях месторождения Каражанбас.

11. Для залежей вязких нефтей, характерных для месторождения Каражанбас, предложено проведение ОПР по испытанию двух методов термического воздействия не нефтяные пласты: вкутрипластовое влажное горение (БЕГ) и паротепловое воздействие (ПТБ). Организовано бурение добывающих и нагнетательных скважин, обустройство опытного участка и осуществление на нем промысловых работ.

12. Разработан в соавторстве способ создания в нефтяном плас-•е очага горения, оформленный как изобретение.

13. Дан анализ эффективности применения ВВГ на опытном участке месторождения Каражанбас.

14. Обобщены результаты опытны:: промысловых испытаний технологии инициирования знутрипластового горения, проведенных на участке влаансго знутрипластового горения месторождения Каражанбас.

Основные результаты диссертации опубликованы в работах:

1. Ккинов Л.К., Тулешов К.Т., Червяков H.H. Гидродинамические исследования скважин на опытных промыслах месторождения Каражанбас. Сб. Вопросы геологии и разработки нефтяных месторождений. U., ВНИИ05НГ, IS84, с. 28-32.

2. Иванов В.А., Киинов Л.К., Козловский А.Г., Червяков H.H. Динамика дебитов сквакик на месторождении Каражанбас при разработке не естественном режиме. Сб. Вопросы совершенствования технологий и технических средств при термических методах добычи нефти.

М., БНИИСЭНГ, 1987, с. 4-6.

3. Лысенко Б.Д., Ваймурадсв H.H., Горюнов Д.А., Киинов Л.К. Способ разработки нефтяной залежи. Патент 5 I7960IS.

4. Серикбаев O.K., Абилов H.A., Иалобаев Е.С., Багырбаев А.Т., Киинов Л.К. и др. Об использовании никель-скелетных катализаторов

в качестве зоспламенителя топливных смесей. Сб. Исследование процессов технологического горения. Алма-Ата, 1988, с. 127-133.

5. Абилов H.A., Батырбаев А.Т., Киинов Л.К., Сагиндыков A.A. Использование фильтрационного горения углеводородных газов для крепления стенок призабойной зоны нефтедобывающих скважин. Сб. Исследование процессов технологического горения. Алма-Ата, IS88,

с. 157-162.

6. Ккинов Л.К., Серикбаев С.К., Еалобаев S.C., НатырбаеЕ А.Т.. Сагиндыков A.A., Симонов Е.А. Об использовании углеселочного pearei та для инициирования внутрипластовсгс горения нефти. Сб. Исследование процессов технологического горения. Алма-Ата, 1988, с.144-149.

7. Серикбаев O.K., Шалобаев E.C., Батырбаев А.Т., СагиндыкоЕ A.A., Киинов Л.К., Тулешоь К.Т., Симонов Е.А. Опыт инициирования внутрипластового горения с применением углешелочногс реагенте на

месторождении Кареванбас. КТИС "Научно-производственные достижения

. t

нефтяной промышленности в новых условиях хозяйствования". К., ВНИИ-ОЭНГ, 1989, вып. 2, с. 16-17.

В. Ксандопуло Г.К., Сагиндыков A.A., Киинов Л.К., Тулешов К.Т., Батырбаев А.Т., Серикбаев O.K., Абилов Г.А., Симонов Б.А., Шалаба-ев Е.С. Способ создания в нефтяном пласте очага горения. A.c. S I5C7959.

9. Киинов Л.К. Проблемы разработки высокопарафинистых залежей нефти Мангышлака с неоднородными коллекторами к пути их решения. Сб. материалов Казахстанско-американской конференции по нефти и газу. Алма-Ата, 1992, 10 с.

10. Сафронов C.B., Маслянцев C.B., ЗайиеЕ С.И., Просвирин A.A., Шаевский O.S., Гайдеек Б.И., Киинов I.К., Горвнов i.A., Бурекбаев

К!.Б., Герштанский О.С. Способ разработки залежи парафинистой нефти. Заявка Р 92014464 от 24.12.92, положительное решение о выдаче патенте Р£ от 19.II.93 г.

11. Иванов В.А., Исханов В.Г., БичкевскиЙ А.Д., Фоменко К.Е., Киинов Л.К., Червяков H.H. Способ разработки нефтяных залежей, содержащих высоковязкие нефти. A.c. ff 1220403.

12. Сафронов C.B., Кильдибекова Л.К., Федорова Н.Д., Шаевский 3.D., Киинов Д.К., Дмитриев Л.П., Бурамбаев К.Б., Герштанский О.С. Бизические основы и способы разработки месторождений парафинистых яефтей. Сб., вып. 117. Научно-исследовательская и конструкторская деятельность ВНИИ за 50 лет (I943-I99S гг.), часть П. !.!., ВНИИнефть ш. акад. А.П.Крылова, 1993, с. I34-I5I.

13. Сафронов C.B., Шаевский О.Ю., Степанова Г.С., Киинов Л.К. Дмитриев Л.П., Батырбаев М.Д. и др. Новые методы разработки нефтяных месторождений. Сб. докладов УП Европейского Симпозиума по увел; чению нефтеотдачи. Т. 2. Ii., 1993 г.

14. Розенберг М.Д., Теслпк Е.В., Сафронов C.B.,." Киинов Л.К., Дмитриев Л.П., Бурамбаев и.Б., Герштанский О.С. Использование энер гетического принципа при создании энерго- и ресурсосберегающих тех нологий разработки месторождений парафинистых нефтей. Сб., вып. II Научно-исследовательская и конструкторская деятельность ВНИИ за

50 лет (I943-IS93 гг.), часть П. М., ВНИИнефть им. акад. А.П.Крылова, 1993, с. 246-262.

15. Розенберг М.Д., Теслхж Е.В., Сафронов C.B., Киинов Л.К., Дмитриев Л.П., Горюнов Д.А., Герштанский О.С., Оспанов К., Мирош-ников В.Я., Батырбаев М.Д. Способ разработки месторождений высоко-парафинистых и вязких нефтей. Заявка № 50691992 от 08.09.92, по-лоиительное решение о выдаче патента РФ от 15.07.93.

16. Киинов Л.К. Анализ технологии полимерного воздействия на месторождении Каламкас. НТС "Разработка нефтегазовых месторождени: вып. 3. М., ВНИЙОЭНГ, I9S3, с. 33-36.

17. Сафронов C.B., Зайцев С.И., Просвирин A.A., Кильдкбекова Л.И., Федорова Н.Д., Шаевский О.Ю., Гайдеек В.И., Киинов Л.К., Горюнов Д;А., Дмитриев Л.П., Бурамбаев М.Б., Герштанский О.С., Мирошников В.Я. Способ разработки нефтяной залеви. Заявка !" 93033 полояительное решение о выдачи патента РФ от 15.04.94.

Соискатель