автореферат диссертации по разработке полезных ископаемых, 05.15.06, диссертация на тему:Влияние коллекторских свойств газоконденсатного пласта на процессы извлечения углеводородов

ВСЕРОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ПРИРОДНЫХ ГАЗОВ. И ГАЗОВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ (ВНИИГАЗ)

На правах рукописи

КОБИЛЕВ ВАДИМ АНАТОЛЬЕВИЧ

УДК 622.276.031.011.43

ВЛИЯНИЕ КОЛЛЕКТОРСКИХ СВОЙСТВ ГА30К0НДЕНСАТН0Г0 ПЛАСТА НА ПРОЦЕССЫ ИЗВЛЕЧЕНИЯ УГЛЕВОДОРОДОВ

Специальность 05.15.06 - Разработка и эксплуатация

нефтяных и газовых месторождений

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 1994

ВСЕРОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ПРИРОДНЫХ ГАЗОВ И ГАЗОВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ (ВН1ШГАЗ)

На правах рукописи

КОБИЛЕВ ВАДИМ АНАТОЛЬЕВИЧ

УДК 622.276.031.011.43

ВЛИЯНИЕ КОЛЛЕКТОРСКИХ СВОЙСТВ ГА30К0НДЕНСАТН0Г0 ПЛАСТА НА ПРОЦЕССЫ ИЗВЛЕЧЕНИЯ УГЛЕВОДОРОДОВ

Специальность 05.15.06 - Разработка и эксплуатация

нефтяных: и газовых изсго-рохдений

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 1994

Работа выполнена во Всероссийском научно-исследовательском институте природных газов и газовых технологий (ВНИИГАЗ).

Научный руководитель - д.т.н., профессор Тер-Саркисов P.M.

Официальные оппоненты - д.т.н., профессор Бузинов С.Н.

к.т.н. Тверковкин ÜI.B.

Ведущая организация - Институт, проблем нефти и газа

Российской Академии наук (ШНГ РАН)

Защита сосгоиюяЗО 1994 в 13 час. 30 мин.

на заседании специализированного совета Д 070.01.01 при Всероссийской научно-исследовательском институте природных газов и газовых технологий (ВНИИГАЗ) по адресу: I427I7, Московская область, Ленинский район, пос. Развилка, ВНИИГАЗ.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ВНМИГАЗа.

Автореферат разослан 1994 г.

Ученый секретарь специализированного совета, ^

к.г.н. E.H. Ивакин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Большинство газоконденсатных месторождений (ГКМ) наией страны разрабатываютон на режиме истощения, что приводит к выпадению в пласте газового конденсата. В результате потери кидких углеводородов на ряда месторождений, таких,как Вуктыльское, Русский Хутор, Совхозное, Сгепновское,-довольно валики,и коэффициент конденсатоотдачи не может превысить 33-55%.

Несмотря на определенные трудности извлечения выпавшего в пласге конденсата, связанные с относительно низкой насыщенностью им порового пространства (как правило, 10-15 JS объема пор), достаточно успешным направлением увеличения углеводородоотдачи газоконденсатных залежей является их разработка с применением вторичных методов воздействия, основанных на закачке в пласт жидких или газообразных углеводородных растворителей.

Известно, что компонентоотдача реальной залежи природных углеводородов в-значительной степени зависит от'коллекторских свойств ее продуктивных отлояений. Дополнительное изучение вли- • яния данного фактора на характеристики фильтрации газоконденсатных систем в пористой среде необходимо для уточнения технологических показателей процесса вытеснения газового кондоисата растворителями.

Продуктивные пласты большинства ГКМ имеют трещиновато-пористую структуру. Доразрабогка таких залезей с помощью вторичных методов воздействия протекает в гораздо более сложных условиях, чем залежей с пористыми и трещинными породами. С од- ■ ной стороны, в газкопроницаемых блоках акпавииК при истощении конденсат практически неподвижен, с другой стороны, закачка как нидких, так и газообразных углеводородных растворителей мо-;:сет оказаться малоэффективной из-за возможных прорывов вытесняющего агента по трещинам.

Фильтрации многокомпонентных газовых и газоконденсатных смесей в трещиновато-пористых средах в условиях смешивающегося вытеснения посвящено ограниченное число экспериментальных рат бот. В связи с этим, экспериментальное исследование процессов вытеснения газовых и газоконденсатных смесей из пористых сред блочно-нео^нород^ого строения представляет теоретический и

практический интерес, а совершенствование-известных технологий извлечения остаточного конденсата из газоконденсатных залежей с учетом особенностей коллекторских свойств продуктивных пластов является важной задачей.

Цель работы - разработать рекомендации для оптимизации процессов извлечения выпавшего конденсата за счет наиболее эффективного применения вторичных методов воздействия на газонон-денсатный пласт.

Основные задачи исследования.

1. Изучение влияния проницаемости вмешающей газоконден-сагную систему пористой среды, в том числе водонасыщенной, на основные характеристики процесса истощения.

2. Исследование особенностейоднофазной фильтрации многокомпонентных газовых и газоконденсатных систем в пористой среде блочно-неоднородного строения при различных термобарических условиях.

3. Изучение механизма формирования коэффициента вытеснения углеводородных смесей сухим газом из трещиновато-пористого коллектора, а также явлений, связанных с образованием зоны смеси вытесняющего агента с вытесняемым флюидом при различных вариантах воздействия.

Обоснование режима нагнетания вытесняющего агента (сухого газа) при воздействии на блочно-неоднородный газтокон-денсатиый пласт с целью повышения эффективности вытеснения в трещиновато-пористой среде.

• 5. Определение вытесняющей способности жидкого углеводородного растворителя гипа'ШФЛУ в условиях газоконденсагного пласта блочно-неоднородного строения.

Научная новизна.

1. Проведены широкомасштабные экспериментальные исследования процессов дифференциальной конденсации и нормального испарения углеводородов газоконденсатной системы в широком диапа-■зоне проницаемости и водонасыщенности пористой .среды. Выявлены характерные особенности влияния этих параметров пласта-коллектора на рассматриваемые явления.

2. Разработана методика физического моделирования процессов однофазной фильтрации многокомпонентных газовых и газоконденсатных смесей в трещиновато-пористом коллекторе при прокачке

И

через него сухого газа а динамическом режиме. Исследовано влияние величины импульса давления, циклически создаваемого л пористой среде при фильтрации,на основные характеристики смешивающегося вытеснения.

3. ¿экспериментально обоснована возможность существенного увеличения допрорывного коэффициента охвата при вытеснении" углеводородных смесей сухим газом из блочно-неоднородного коллектора за счот циклического изменения давления з пористой среде. Определены основные оптимальные характеристики данной технологии воздействия.

Исследованы особенности фильтрации модельной газокон-денсатной системы в трещиновато-пористом коллекторе. Установлена возмоннойть повышения эффективности извлечения остаточных жидких углеводородов из истощенного газоконденсагного пласта при прокачке через него сухого газа в режиме, предусматривающем циклическое изменение давления в пористой среде.

5. На модели пласта блочно-неоднородного строения опробован метод повышения углеводородоотдачи, основанный на вытеснении пластовой углеводородной жидкости жидким углеводородным растворителем типа ШФЛУ. Определена высокая вытесняющая способ-, ность данного р'асгворителя з условиях трещиновато-пористого коллектора.

Практическая ценность и реализация результатов работы.

' Практическая значимость выполненных исследований состоит в дальнейшем совершенствовании вторичных методов разработки га-зоконденсагных залежей с неоднородными грещинЪвато-порисгыми коллекторами, а 'гакйв технологии воздействия-на пласт применительно к таким залежам. •

На основе исследований процессов смешивающейся фильтраций газовых и газоконденсагных смесей в неоднородной пористой среде предложены мероприятия по повышению эффективности 'закачки газообразного углеводородного растворителя (сухого газа) в блочно-не однородный газоконденсагный пласт.; представлены практические рекомендации по осуществлению циклического изменения давления в пласте в ходе прокачки вытесняющего: агента'с учетом : термобарических уоловий газоконденсатной залеаи>

Результаты диссертационной работы использованы при разработке технологической схемы эксплуатации опытных участков для проектирования обустройства Вуктыльского НГКМ ( "Конден-саг-2" ), а также при составлении регламента на закачку сухого газа в пласт на опытном участке в районе УКПГ-8 Вукгыльского месторождения. ' -.

Апробация работы. Основные результаты исследований по тема диссертационной работы докладывались на научно-практической конференции "Разработка и эксплуатация газоконденсатных месторождений на заверсающей стадии" (г. Ухта, 1992 г.); научно-технической конференции "Разработка и эксплуатация газоконденсатных месторождений на завершающей стадии" (г. Вуктыл, 1993 г.); научных семинарах ЗШИГАЗа (г. Москва, 1990-1993 гг.).

Объем и структура работы. Диссертационная работа состой! из введения, четырех глав, выводов и списка литературы. Содвр-кит 158 страниц, в том числе 8 таблиц, 64 рисунка, список литературы из 89 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Введение содержит краткое изложение состояния проблемы повышения компоненгоогдачи газоконденсатных пластов. Приведены основныо защищаемые положения.

В первой главе на основе обобщения литературных данных' анализируются существующие способы повышения компоненгоогдачи газоконденсатных залежей, включая методы, основанные на применении жидких и газообразных углеводородных и неуглеводородных растворителей.

Изучению вопросов разработки газоконденсатонефтяных месторождений посвящены груды отечественных и зарубежных исследователей: М.Т. Абасова, О.Ф. Андреева, К.С. Басниева, С.Н.- Бузи-нова, А.И. Гриценко, А.Г. Дурмишьяна, И.П. Жабрева, Ю.В. Желю-ва, Ю.В. Зайцева, С.Н. Закирова, Г.А. Зотова, Ю.П. Коротаева, АД. Курбанова, Б.Б. Лапука, И.А. Леонтьева, В.Н. Маргоса,

Ю.Ф. Макогона, ЕЛ. Минского, А.Х. Мирзаджанзаде,.В.А. Николаева, В.Н. Николаевского, В.И. Петренко, М.Д. Розенберга, В.П. Савченко, Г.С. Степановой, Р.М-. Тер-Саркисова, Ф.А. Требина, А .Л. Хейна, А.И. ШирковскогЬ, П.Т. Шмыгли, Д.Л. Катца, Р. Коллинза и многих других. '

Анализ опубликованных работ показал, что для увеличения компоненгоогдачи газоконденсаюнефгяннх залегай необходимо применять технологии, опеспечивающие 'щбо извлечение выпавшего конденсата в газовой фазе путем растворения его в закачиваемом газе, либо извлечение конденсата в жидкой фазе в условиях полной или частичной смесимости вытесняющего и вытесняемого агента.

Проанализированные литературные данные о влиянии коллек-торских свойств.на>углеводородоогдачу газоконденсатного пласта подтвердили, что одним из основных факторов, оказывающих заметное воздействие на процессы фильтрации углеводородных, смесей в' пористой среде, является проницаемость.

Подробно раосмогдюяы результаты экспериментов по вытеснению газа газом из неоднородной пористой среды, а также данные опытно-промышленного эксперимента по закачке жидкого углеводородного растворителя типа ШФЛУ-на Вуктыльскои НГКМ, проведенного в условиях реального трещиновато-пористого пласта.

Показано, что неоднородное распределение коллекторских свойств слагающих пласты-коллектора пород оказывает значительное влияние на динамику вытеснения компонентов ,газоконд?нсатной смеси, а танке определяет .величину коэффициентов зыт'есненга и . охвата при реализации режима нагнетания углеродородного растворителя, например, сухого газа (метана) в пласт.

На основании проведонного анализа существующих способов повышения компоненгоогдачи газоконденсагных залежей определены задачи, исследований, главной из которых является изучение влияния неоднородности пласта-коллектора на эффективность вытеснения газокондексатной смеси внешними агентами.

Во второй главэ рассмотрены основные предпосылки к созданию усовершенствованной методики проведения экспериментов по фильтрации газоконденсагных смесей а неоднородных пористых средах. Анализируются литературные данные о применении в промысловых условиях методов воздействия на продуктивные трещкновато-

пористые пласты, основанные на принудительной циклической изменении направлений локальных фильтрационных перетоков за счет создания градиентов давления между высоко- и низкопроницаемыми участками коллектора. Такого рода воздействие можно осуществлять, изменяя либо темпы закачки и объемы нагнетаемого в пласт агента, либо темпы отбора -и дебиты добываемой пластовой смеси..

Приведены схемы и описание экспериментальных установок высокого давления, на которых проводились эксперименты; характеристики линейных насыпных моделей пласта с однородной пористой средой, а также все параметры моделей пласта блочно-неоднородного строения, которые использовались в работе. Подробно описана технология изготовления неоднородных моделей и подготовки их к опытам.

Изложены основные принципы постановки экспериментов по фильтрации многркомпонентных газожидкостных систем в неоднородной пористой среде. Описаны критерии приближенного моделирования натурных процессов, выбранные'при экспериментальном исследовании вытеснения жидких углеводородов сухим газом из модели неоднородного пласта.

Приведены методы определения, и оценки погрешностей .экспериментальных измерений в ходе проведения опытов.

В трвтьей главе изложены результаты экспериментальных исследований влияния.проницаемости пористой среды и присутствия в ней связанной воды на процессы испарения выпавшего конденсата при моделировании режима истощения газоконденсатного пласта.

Эксперименты выполнялись применительно к условиям последнего- этапа завершающей стадии разработки Вукгыльского НГКМ (Рпл = 1+5 МПа, Тпл = 62°С = const). Процесс истощения изучался в диапазоне давлений or Р = рх>рнк до ? = = 1 МПа» 1,в' газоконденсатная система (ГКО) достигала состояния глубокого истощения.

• Опыты проводились на физических моделях пласта с однородными насыпными пористыми средами, отличавшимися проницаемо. crbDi и. в сосуде РУТ-соотношений.

В качестве модели пластовой ГКО во всех случаях использована .многокомпонентная смесь алкановых углеводородов, близкая по своим физико-химичеоким свойствам к пластовой системе Вук-

гыльского НПШ исходного (до начала разработки) состава, имеющая следующие основные характеристики: молекулярная касса С^ - XI5 г/моль, кондонсагогазовый фактор - 330 г/м3, содорка-ние Cg в составе смеси - 6,4$ мольных, давление начала конденсации - 25 МПа, давление максимальной конденсации - 6+1 МПа.

Изучение процессов фильтрации модельной ГКС на решше истощения, а также создание водонасыщенносги физических моделей пласта проводились согласно разработанным во ВНИИГАЗе в предыдущие годы методикам с использованием соответствующей экспериментальной установки. Обработка результатов исследований выполнялась на ЭВМ с использованием специально разработанной программы расчета всех рассматриваемых при моделировании параметров.

Выполненные эксперименты могут быть сгруппированы в несколько серий:

1. Исследование влияния проницаемости "сухой" (без связанной воды) пористой сроды на компононтоогдачу. Опыты пооводи-лись на моделях пласта с проницаемостью Kj = 9,1x10"*® м^,

К2 = 64,0x10"*® 1а также в сосуде РУТ-соогношений.

2. То же для пористой среды, содержащей 10% от объема пор связанной воды. В этих и всех последующих опытах использовались только модели пласта.

3. То же для пористой среды, содержащей 30% от объема пор связанной воды.

Кроме того, были проведены исследования влияния величины водонасыщенносги пористой среды на процессы-извлечения углеводородов при истощении:

- на модели пласта проницаемостью 64xI0~*5 i^, при содержаниях- связанной воды 2В = О, 10, 30$ от объема пор;

- го же на модели пласта проницаемостью 9,1х10~*5 м^.

Данные, полученные в. ходе первой серии экспериментов,

свидетельствуют о том, чго пористая среда не препятствует процессу нормального испарения вшазшего конденсата, хотя некоторые детали массообменных процессов з пустотелом сосуде РУГ-соотноко-ний и в модели пласта, естественно, различаются. Результаты сравнения динамики состава продукции истощаемого пласта и некоторых параметров добываемой смеси для пористых сред с различной проницаемостью (сосуд РУТ-сооткошений можно условно рассматривать как образец пористой среды с весьма высокой проницаемостью,

Ш1?;ялер, порядка 10" t IO"*1 спиде гельсиу»! о юн, что с уменьшением проницаемости происходит снииние величины давления максимальной конденсации компонентов пластовой углеводородной системы. Особенно это проявилось в случае низкомолекулярных углеводородов.

Следует подчеркнуть, что после снижения пластового давления низ» давления начала -'конденсации, наблюдается интенсивный рост содержания в продукции компонентов G-¿+, причом вне зависи-поегк оу проницаемости коллектора. Вследствие проявления эффекта нормального испарения кокденсатогазо.вый фактор (КГФ) продукции возрастает, достигая вдвое больших, чем при давлении максимальной конденсации значений к концу отбора пластовой смеси (P'-'I МПа). Однако при величинах молекулярной массы выше 100 г/моль выход компонентов мало изменяется в процессе снижет . ния ^пластового давления от 5-7 МП а до I МПа, а резкое снижение . в'продукции доли компонентов Cj0+ позволяет утверждать, что практического значения добыча этой высокомолекулярной части . пластовой системы в области давлений нормального испарения . иметь не может. На извлечении же из пласта фракции С2 ? Cg мо-. кет быть организована промышленная доразработка остаточных запасов конденсата истощенного ГКМ.

Выявлена интересная особенность поведения молекулярной •■ массы фракции С5>. при истощении исследуемой ГКС в диапазоне .давлений, от .8-10 д'о-13-15 МПа. Здесь заметно нарушается монотонный характер уменьшения молекулярной массы стабильного конденсата,. 4j:ü'-обусловливается вступлением в область максимальной кон-' денсации'фракции.промежуточных углеводородов (С2 - С^). По-видимому, смещение равнояесия для этих углеводородов в сторону •' (нормального) иопарания оказывает влияние на конденсацию легкой • части фракции. близкой (легкая часть) по химическому составу к промежуточным углеводородам: конденсация заметно затормаживается, причем, более заметно в пористой среде с меньшей проницаемостью.

■Установлено также, что в исследованной области проницаемость коллектора слабо влияет на текущую и конечную конденсато-о г да чу пласта. " •

Результаты, полученные в ходе проведения опытов на частично водонасыиенных.пористых средах, которые отличались прони-

цавмостью, позволяю! выделить одну важную особенность. Известно, что связанная вода, как правило, занимает наиболее мелкие поры, "выключая" их таким образом из процесса фильтрации и ухудшая сорбционные свойства коллектора. Поэтому присутствие воды в определенной степени сгладило различия между пористыми средами с большей и меньшей проницаемостью, особенно в случае, когда водонасыщенность в моделях пласта составляла по 30% от объема пор. В частности, коэффициенты извлечения конденсата, особенно стабильной его части, оказались практически одинаковыми при наличии воды для различных по проницаемости'пористых сред.

Достаточно заметного влияния связанной воды на интенсивность нормального испарения конденсата не обнаружено. Как в сухих, так и в водонасыщенных коллекторах после'истощения системы до давлений порядка давления забрасывания Вуктыльского НГКМ (1,5 2 ¡.¡Па) содержание в продукции промежуточных компонентов возрастает почти до 20% мольных, т.е. начинает превышать содержание их в продукции в начале разработки (на 30%) и в области давлений максимальной конденсации (на 40%). Содержание фракции в продукции модели пласта к концу процесса отбора независимо от степени водонасыщенности модели такта возрастает приблизительно вдвое, достигая 30% от содержания в пластовой системе в начале.разработки, КГФ при этом вновь достигает значительных величин (100 г/м3), характерных для пластовых давле-. ний начального периода^ разработки (около 70% .от Рнк).

. ■ . В четвертойсглвве изложены результаты экспериментальных исследований влияния неоднородности пласта-коллектора на процессы вытеснения газовых и газоконденоатных смесей газообразными и-жидкими углеводородными растворителями в широкой диапазоне пластовых давлений и температур.

В экспериментах использовались модели пласта блочяо-неоднородного строения. Низкопроницаемые участки трещиновато-пористого коллектора моделировались цилиндрическими блоками экстрагированных природных кернов, пространство между которыми . заполнялось однородной пористой средой (кварцевым песком), моделирующей систему трещин.

Основные параметры опытов выбирались с учетом критериев подобия, обеспечивающих соответствие моделируемых процессов

фильтрации взаиморастворимых флюидов в реальных коллекторах.

На модели неоднородного пласта, имеющей длину Г м и общую проницаемость Кср = 18,2х10~15 м^, при значении последнего параметра для насыпной части коллектора Кнао = 46,0x10""?-' было проведено три серии экспериментов.

Для первой и второй серии опытов была выбрана рабочая смесь, компонентный состав которой соответствует легкой части пластового газа Вуктыльского НГКЫ.

Четырехкомпонентную смесь с молекулярной массой С2+ около 38 г/моль, содержание метана в которой составило 80,5%, углеводородов С2, С^, нС^ - 19,5% мольных, подготавливали в сосуде РУТ-соотношений.

Из сосуда РУТ углеводородную систему перекачивали в модель пласта, замещая находящийся там ыетан, причем, для более эффективного насыщения блоков нагнетание вели в переменном режиме (Р = 2-»- 6—»-2 МПа)..

Подготовленную в модели смесь углеводородов вытесняли сухим газом-метаном, в который добавляли 11,5% мольных азота, добавка азота в г-? закачки позволила по изменению его концентрации в продукции контролировать динамику процесса вытеснения пластовой смеси из неоднородной пористой среды.

Процесс вытеснения проводился при териобаричеоких условиях соответствующих условиям истощенного газоконденсатного пласта Вуктыльского НГКМ. Давление в модели поддерживалось на уровне 5 ¡«Па; рабочая температура во всех опытах составляла 62 °С.

В экспериментах исследовали два способа нагнетания вытесняющего агента:

1. Непрерывная закачка сухого газа при постоянном давлении в модели пласта Рпя = 5,0 ЫПа .

2. Прерывистая (циклическая) закачка. Давление в модели при вытеснении колебалось в одном случае в интервале 0,8 МПа (от 4,6 до 5,4 ЫПа), а в другом - 1,6 ЫПа (от 4,2 до 5,8 Ша).

При выполнении второй серии экспериментов в модели неоднородного пласта воспроизводили термобарические условия типичной глубокозалегающей газоконденсагной залежи: среднее рабочее давление составляло 27,5 ЫПа, температура - П2°С. Методика проведения экспериментов оставалась прежней. Было выполнено три

опыта, которые отличались режимом нагнетания мегано-азогной смеси:

1. Непрерывная закачйа при постоянном давлении в модели пласта 27,5 МПа и заданном "медленном" темпе отбора продукции.

2. Циклическая "низкоамплитудная" закачка при среднем давлении 27,5 МПа - истощение модели.пласта от начального давления 27,5 + I = 28,5 МПа до 27,5 - I = 26,5 МПа, с повторением циклов быстрого повышения давления до 28,5 МПа .через входной горец модели пласта и истощения до 26,5 МПа через-выходной горец модели; темп истощения модели соответствовал темпу отбора продукции в первом эксперименте.

3. Циклическая "высокоамплигудная" закачка при сроднем давлении 27,5 МПа - истощение модели пласта от начального давления 27,5 + 2 = 29,5 МПа до 27,5 - 2 = 25,5 МПа, с повторением циклов; темп истощения модели также соогвегсгвовал темпу отбора продукции в первом эксперименте.

В рамках третьей серии экспериментов провели два опыта с использованием газоконденсагной смеси. Моделью пластовой газо-конденсагной системы служила смесь углеводородов, близкая по молекулярной массе к природной смеси Вукгыльского 1ГКМ, имеющая следующие основные характеристики; молекулярная масса -- 116 г/моль; содержание С5+ - 6,4 % мольн.

Подготовка рабочей смеси в поровом объеме модели неоднородного пласта производилась по описанной выше методике. Перекачку осуществляли при давлении выше давления начала конденсации газоконденсагной системы и температуре 62°С.

. Процесс разработки Вукгыльского НПШ на режиме истощения моделировался опытом по дифференциальной конденсации при температуре Тпд = 62°С от начального давления Рпл = 30 МПа до давления Рпл = 5 МПа. Скорость снижония давления не превышала 0,6 МПа/ч , что обеспечивало равновесный межфазный массообмен. В ходе истощения определялись текущие коэффициенты извлечения отдельных углеводородных фракций и, соответственно, остаточные запасы этана, пропана, бутана и углеводородов в модели пласта.

Подготовленную двухфазную систему вытесняли мегано-азогной смесью, используя вышеупомянутые способы подачи вытесняющего агента в модель пласта:

- непрерывную закачку сухого газа, подогретого до "пластовой" температуры Тпл = 62°С при постоянном давлении Рпл = 5,0 ЫПа;

' - прерывистую (циклическую) закачку сухого газа, имеющего температуру окружающей среды (Т ~ 20°С); в процессе вытеснения давление в модели колебалось в интервала 0,8 МПа (от 4,6 до 5,4 Ша).

Во всех сериях экспериментов строго придеркивались заданной величины расхода газовой смеси на выходе модели пласта, контролируемой по счетчику ГСБ.

Несмотря на малую длину модели, а также сравнительно небольшой удельный объем кернов (суммарный объем пор в низкопроницаемых блоках модели пласта составил 24% от общего объема пор), полученные результаты свидетельствуют о неодинаковой эффективности применения изложенных выше методов воздействия в. пористой среде блочно-неоднородного строения для каждой серии - экспериментов.

Появление азота на выходе трещиновато-пористого коллектора для каждой серии опытов произошло при циклическом воздействии позже, чем при непрерывной'закачке вытесняющего агента.

£ целом а!. . из изменения концентрации азота з продукции показал, что степень вытеснения углеводородной смеси из трещиноват о-порис того коллектора при циклической закачке вытесняющего агента существенно выше, чем при непрерывном его нагнетании и, следовательно, циклическое воздействие должно обеспечить более высокие коэффициенты охвзга при вытеснении.

Наибольший интерес представляют результаты опытов на га-зоконденсагной смеси. Анализ полученных данных показывает на более интенсивное извлечение из блоков модели пропана и бутана при циклическом воздействии, находящихся при давлении 5,0 ЫПа и температуре 62°С, в основном, в жидкой фазе.

Циклическое воздействие позволило также повысить эффективность извлечения жирного.газа из блоков модели пласта. Улучшение характеристик данного процесса, а шкже некоторое увеличение коэффициента кондансатоотдачи в ходе прерывистой закачки газа на определенном этапе выгоснения объясняется интенсификацией обменных процессов между блоками и грощинами коллектора. Переход высококипящих углеводородов из жидкой фазы в закачиваз-

мый сухой газ определяется механизмом массообмена в области прямого испарения при замещении равновесной газовой фазы неравновесным газом, в качестве которого в данном случае использовался метан.

Результаты опытов на газоконденсатной смеси показывают такие, что в сравнении с непрерывным циклическое воздействие обеспечило дополнительное извлечение углеводородов С£+ в размере 10% от остаточных запасов при прокачке примерно одного по-рового объема сухого газа. Однако в дальнейшем, после прокачки двух и более поровых объемов вытесняющего агента, отбор углеводородов С2+ резко падает при обоих вариантах воздействия, и коэффициенты извлечения практически становятся одинаковыми, что связано с очевидным дефицитом промежуточных компонентов в жидкой фазе модели.

Анализ результатов проведенных исследований показывает, что максимальной-оптимизации характеристик процессов вытеснения во воех проведенных экспериментах по циклическому воздействию удалось достичь, когда создаваемый в пористой среде импульс давления составлял примерно 15% от величины его среднепластово-го значения. Данный вывод подтверждается такхсе оценкой допрорыв-ных коэффициентов охвата в изучаемых процессах.

Следует отметить, что применительно к смешивающемуся вытеснению без учета диффузионного размывания фронта и сорбцион-ных эффектов, коэффициенты .вытеснения и извлечения исследуемой смеси' равны коэффициенту охвата. С учетом слабого перемешивания, при смешивающемся вытеснении в модели неоднородного пласта допрорывный коэффициент охвата равен безразмерному объему закачиваемого газа:

Кохв. ■ ^з - V. / ( I )

где У3 - текущий поровый объем модели пласта, занятый закачиваемым газом; ^пор. " объем поровго пространства модели,'

Анализ основных данных экспериментальных исследований показал, что в случае циклического воздействия во всех сериях опытов допрорывные коэффициенты охвата имеют большие значения, чем в случаях, 'когда закачку сухого газа проводили при постоянном давлении. При этом нетрудно было заметить, что для первой

и второй серии экспериментов максимального эффекта удалось достичь, кб1-да величина создаваемого в модели импульса давления составляла 15 * 16^ от среднего его значения при вытеснении.

В экспериментах на газоконденсагнрй смеси в случае прерывистого воздействия была выбрана аналогичная величина импульса давления. При этом допрорывный коэффициент охвата оказался более, чем в два раза большим по сразнению с его значением, полученным в случае непрерывной подачи вытесняющего агента в ио- ■ дсль пласта. *

После прорыва газа закачки на выход модели коэффициент охвата выгернением пластовой углеводородной смеси будет определяться численным интегрированием кривой сС ( ) !то формуле:

Уз

С I-«* (V»)]

гдо У3*=К0хв. - коэффициент охвата, равный безразмерному объему закачки, на момент прорыва вытёсня-_ дего агента; " *' - . • •

У3 - текущий безразмерный объем закачки^осле прорыва закачиваемого газа;

¡¿(Уз)- текущая доля закачизаемого газа в продукции.

Исследование динамики коэффициента охвата при различна способах воздействия на модель неоднородного пласта проводи- , лось применительно к первой серии экспэрименгов.

Для рассмотрения были взяты результаты дв^х опытов:

- по^ непрерывному воздействию; "

- по циклическому воздеййт-вию, когда величина' импульса ■ давления в модели пласта составляла 0>,б Ша, иЛи.16% от средна-го давления в модели в процессе вытеснения.

Результаты .расчетов Свидетельствуют, что., эффективность и, соответственно, коэффициент охвата, при непрерывной выяснении углеводородной смсси из модели примерно на 15% ниже эф$ек-> гивносги вытеснения при циклической закачке-"холодного" сухого газа. '

¿опрорывный коэффициент охвата при непрерывном вытесне-? . нии получился равным 0,2?, а при циклическом - О,И.

В связи с геи, чго в модели неоднородного пласта поровый объем блоков составил примерно 24% от общего порового объема, можно с достаточной достоверностью утверждать, что при слабом перемешивании закачиваемого газа с вытесняемой углеводородной смесью и без участия блоков в процессе при непрерывном вытеснении после прокачки одного порового объема сухого газа коэффициент охвата должен составлять 0,70-0,75, Расчеты показали, чго этот коэффициент равен 0,72.

При циклической закачке коэффициент охвата для V3 = I оказался на 19% выше, чем при непрерывной, и составил 0,86. Следовательно, в ходе прерывистого воздействия в процессе фильтрации участвовали как высокопроницаемые зоны модели пласта, которыми моделировался объем трещин," так и керны, которыми моделировались низкопроницаемыа участки реального объекта.

Далее в четвертой глава приведены результаты изучения процесса смешивающегося вытеснения флюида нефтегазоконденсагной залежи из неоднородного коллектора жидким углеводородным растворителем типа 111ФЛУ.

В опытах использовалась модель пласта блочно-неоднородного строения длиной I м. Средняя проницаемость всего коллектора составляла 172х10~*5 м, средняя проницаемость блоков, суммарный поровый объем- которых составил около 35% от общего объема пор модели, была равна 7,3х10-1-5 м2.

После проведения подготовительных операций в неоднородной пористой среде создавали исходную (неснижаемую) насыщенность жидкой углеводородной фазой (КУФ), причем выбранный подход к созданию начальной насыщенности давал возможность воспроизведения таких условий, когда величины насыщенностей ЖУФ близки к максимальным для конкретной пористой среды, чго характерно для призабойнях зон скважин, работающих на максимальных депрессиях, и участков пласта, относящихся или близких к нефтяным оторочкам.

В качестве растворителя использовали смесь алканов нормального ряда: CjH^ - 10%; C2Hg - 5%; С3Н8 - 45%; С5Н10 - 40% мольных. Температура в модели пласта в ходе опытов поддерживалась равной 85°С, а рабочее давление составляло 20 МПа.

Было проведено два эксперимента. В первом из них пластовая жидкая углеводородная фаза была легче, чем во втором. Таким образом, представлялась возможность моделирования конденсато-и нефтенасыщенного пласта.

В первом опыте насыщенность неоднородной пористой среды ЖУФ составила 65,3, а во втором - 70,2% от объема пор. Очевид-йо, что в обоих случаях углеводородная жидкость занимала практически весь поровый объем блоков модели пласта и часть порово-го пространства "трещин".

Результаты проведенных экспериментов по вытеснению ХУФ растворителем свидетельствуют о том, что "вал" вытесняемого флюида (как в первом, так и во втором опыте) имел ярко выраженный характер. Это связано с хорошей смешиваемостью химически родственных жидкостей: жидкой углеводородной фазы и ШФЛУ. Наивысшее содержание в продукции, получаемой на выходе модели пласта, пришлось на момент прокачки 0,66 объема пор растворителя в первом эксперименте и около 0,6 объема пор - во втором.

Установлено, что в случае насыщения пор блочно-неоднорог ного коллектора относительно более легкой 1УФ (опыт I) ИМУ в ней растворяется лучше, и. система раньше достигает критической насыщенности, преодолевая'порог гидродинамической подвижности.

Коэффициенты извлечения углеводородов в обоих случаях характеризуются практически линейным ростом до момента прокачки одного объема пор растворителя, что соответствует характеру процесса взаимного вытеснения смешивающихся жидкостей. Пос ле закачки во втором опыте около 1,5 объема пор ШФЛУ извлечение угловодородов С5+ практически прекращается. При этом близкая к коночной конденсатоотдача, хотя и устанавливается несколько раньше, чем-в опыте I, остается в го же время на 10% начальных запасов меньше.

В случае вытеснения жидких углеводородов типа конденсата (опыт I) коэффициент извлечения к моменту прокачки приблизиталь но двух объемов пор растворителя составил 85% начальных запасов а при вытеснении "нефти" (опыт 2) - 75%.

Полученные экспериментальные данные свидетельствуют о том, что предложенный ВШИГАЗом растворитель типа широкой фрак-г ции легких углеводородов применим для вытеснения углеводородной жидкости в гермобарических условиях глубокозалегающкх нефтегазо конденсатных пластов блочно-неоднородного строения, когда насыщенность близка к критической. Наибольшая эффективность вытеске ния достигается при воздействии оторочкой растворителя на приза бойные зоны скважин, в пористой среде которых находится выпавший конденсат.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. В результате экспериментальных исследований с использова-1ем насыпных, а также консолидированных пористых сред и ыодель-¡х газоконденсатних сиесей установлено влияние свойств породы->ллектора на углеводородоотдачу при отборе углеводородов с воз-»йсгвием'на пласт. Показано, что при отборе на режиме истощения 'леводородоотдача практически не зависит от коллекгорских зойств пласта.

2. Интенсивность испарения низкомолекулярных компонентов лгавшего конденсата (от С2-С3 до С8-С9) в области давлений ниже ¡вления максимальной конденсации не зависит от коллекгорских зойств пористой среды и ез во^онасыщенности в исследованном лапазона (при К = Ю-1^ - КГ^м2, 5* = 0 30%).

3. Экспершенгальяо доказана возможность повышения компонен-зогдачи неоднородного коллектора при прокачке газа в цикличе-ком режиме, характеристики которого определяются в ходе конкрег-эго проектирования процесса на месторождении. Циклический режим эгнетания сухого газа в трещиновато-пористый газоконденсагный наст в отличие от непрерывного может обеспечить увеличение до-рорывного коэффициента охвата. Максимальный эфф;кт достигается ри создании в пласте импульса по давлению на 10-15% выше средне-ластового.

4-. Увеличения- коэффициента охвата пласта- за счет применения промысловых условиях циклического режима закачки сухого газа ожно ожидать в окрестности призабойной зоны нагнетательной кважины. Это связано с гем, что импульс давления, созданный'на ходе в пласг, относительно быстро затухает и не формирует гра-иенг давления между высоко- и низкопроницаемыыи частями коллек-ора, достаточно удаленными от источника воздействия. Однако в лучаа коллектора с развитой грещиноватосгыо, когда объем пор изкопроницаемых блоков соизмерим с объемом пор трещин, эффект ытеснения пластового газа при циклическом воздействии может ока-агься существенно выше. Послепрорывный коэффициент охвата в еныпей мере определяется степенью неоднородности коллектора.

5. На основании проведенных экспериментальных исследований делано заключение, что реализация циклического воздействия на пыгном участке.Вукгыльского ПСЫ при закачке сухого газа позво-ит повысить эффективность процесса вытеснения по сравнению непрерывным нагнетанием вытесняющего агента в пласт.

6. Экспериментально обоснован метод понижения насыщенности призабойной зоны пластовой углеводородной жидкостью и повышения тем самым продуктивности нефтегазоконденсатной скважины, вскрыв шей пласт с резко неоднородным пространственным распределением коллекторских свойств, путем нагнетания в скважину нивкомоле-. кулярного углеводородного растворителя в расчетном количестве.

Основное содержание диссертации опубликовано е следующих работах:

1. Макеев Е.В., Кобилев В.А. Результаты экспериментальных исследований процесса вытеснения углеводородных смесей из модели неоднородного пласта //Тез.докл.научно-практической конференции "Разработка и эксплуатация газоконденсатных месторожде-' ний на завершающей стадии". - Ухта. I9-22 мая 1992. - II с.

2. Особенности смешивающегося вытеснения углеводородов растворителем в условиях нефтегазоконденсатного пласта-коллектора блочно-неоднородного строения /P.M. Тер-Саркисов, В.А. Николаев, В.А. Кобилев и др. //Тез.докл.научно-практической конференции "Разработка и эксплуатация газоконденсатных месторождений на завершающей стадии". - Ухта. 19-22 мая 1992.- Юс

3. Тер-Саркисов P.M., Макеев Б.В., Кобилев В.А. Вытеснение углеводородной смеси кз модели неоднородного пласта. - М.: Газовая промышленность, 1992. - № Ü2. - С. 34-36.

4. Исследование смешивающегося вытеснения флюида из неоднородного пласта /P.M. Тер-Саркисов P.M., BJL« Николаев, С.Г. Рассо-? хин, В.А. Кобилев. - М.: Газовая промышленность, 1993. - № I. - С. 28-29.

5. Тер-Саркисов P.M., Николаев В.А., Кобилев В.А. Влияние кол-лекторских свойств -породы на испарение ретроградного конденсата //Вопросы разработки и эксплуатации газовых и гаэокон-денсатных месторождений. - И.: ВНИИГАЗ, 1993. - С. 28-39.

6. Кобилев В.А. Изучение влияния корректорских свойств породы на испарение выпавшего конденсата /Дез.докл. научно-технической конференции "Разработка и эксплуатация газоконденсатных месторождений на завершающей стадии". - Вуктыл, 28 сентября - I октября 1993. - 8 е..

Соискатель В»А» Кобилев