Апасов Гайдар Тимергалеевич. Разработка и исследование комплексной технологии интенсификации добычи нефти и ограничения водопритоков

Краткое описание

Апасов Гайдар Тимергалеевич. Разработка и исследование комплексной технологии интенсификации добычи нефти и ограничения водопритоков: диссертация ... кандидата технических наук: 25.00.17 / Апасов Гайдар Тимергалеевич;[Место защиты: Тюменский государственный нефтегазовый университет].- Тюмень, 2015.- 151 с.

Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Тюменский государственный нефтегазовый университет» (ТюмГНГУ)
На правах рукописи
АПАСОВ ГАЙДАР ТИМЕРГАЛЕЕВИЧ
РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ
КОМПЛЕКСНОЙ ТЕХНОЛОГИИ ИНТЕНСИФИКАЦИИ
ДОБЫЧИ НЕФТИ И ОГРАНИЧЕНИЯ ВОДОПРИТОКОВ
Специальность 25.00.17 - Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых
месторождений
Диссертация на соискание ученой степени
кандидата технических наук
Научный руководитель - доктор техн. наук Грачев С.И.
Тюмень 2014
СОДЕРЖАНИЕ
стр.
ВВЕДЕНИЕ 5
1. СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ ИНТЕНСИФИКАЦИИ ДОБЫЧИ
НЕФТИ И ОГРАНИЧЕНИЙ ВОДОПРИТОКОВ 12
1.1 Факторы, влияющие на снижение дебитов скважин и причины,
ухудшающие состояние призабойной зоны пласта 12
1.2 Анализ результатов применения волновых методов воздействия
на ПЗП скважин 18
1.3Комплексные виброволновые технологии интенсификации притоков 28
1.4Основные виды РИР и группы изоляционных материалов 38
1.5Составы на основе синтетических смол 49
2. РАЗРАБОТКА ВОДОИЗОЛЯЦИОННОГО СОСТАВА НА ОСНОВЕ
КАРБАМИДОФОРМАЛЬДЕГИДНОЙ СМОЛЫ 58
2.1Физико-химические свойства карбамидоформальдегидной смолы 58 2.2Тампонажная смесь на основе карбамидоформальдегидной смолы 60 2.3Обоснование оптимальной рецептуры БСТС методом математического планирования эксперимента 66
2.4Лабораторные исследования по определению физико-механических свойств БСТС 72
3 .РАЗРАБОТКА КОМПЛЕКСНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ПО ИНТЕНСИФИКАЦИИ ПРИТОКА НЕФТИ И ОГРАНИЧЕНИЙ ВОДОПРИТОКОВ 89
3.1 Технология ограниченияводопритоков с применением ПГКС+БСТС
3.2 Разработка и усовершенствование виброволнового метода,
обоснование его применения 94
3.3 Комплексная технология с селективной водоизоляцией через
ВГМ и виброволновымвоздействием на ПЗП 108
4. ОПЫТНО-ПРОМЫШЛЕННЫЕ ИСПЫТАНИЯ И ПРАКТИЧЕСКАЯ АПРОБАЦИЯ РАЗРАБОТАННОЙ КОМПЛЕКСНОЙ ТЕХНОЛОГИИ 112
4.1 Результаты промысловых применений ПГКС+БСТС
на Самотлорском месторождении 112
4.2 Результаты применения комплексного виброволнового
воздействия 120
4.3 Результаты применения комплексного виброволнового воздействия на скважинах при водоизоляции с БСТС
на Южно-Охтеурском месторождении 125
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ 137
СПИСОК ИПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность проблемы
Текущее состояние разработки нефтяных месторождений Западной Сибири показывает, что большая часть запасов нефти и газа сосредоточены в продуктивных объектах на третьей и четвертой стадии эксплуатации, характеризующейся снижением продуктивности скважин, повышением преждевременной обводненности. По анализу исследователей, эта проблема большинства месторождений Западной Сибири, к примеру: Самотлорского, Комсомольского, Тарасовского, Барсуковского, Западно-Пурпейского, Южно- Харампурского, Хохряковского, Южно-Охтеурского и т.д. Особенно осложнились проблемы с массовым проведением ГРП на месторождениях, которое часто в процессе эксплуатации скважин сопровождается загрязнением призабойной зоны пласта (ПЗП) сложным по составу кольматантом и ростом преждевременной обводнености.Несмотря на разнообразие применяемых методов воздействия на ПЗП и технологий по ограничению водопритоков число скважин с этими проблемами увеличивается гораздо быстрее. Существующие методы борьбы со снижением продуктивности скважин в процессе эксплуатации после ГРП и с преждевременным обводнением часто оказываются малоэффективными, при этом успешность работ составляет не более 60 %, что связано со сложностью решения поставленных задач и несоответствием выбора скважин и технологий работ. Широкий набор технологий ограничения водопритока и методов воздействия на околоскважинную зону не учитывают комплексный механизм поражения пласта и изменений состояний ПЗП в различных условиях.
Известно множество водоизолирующих составов на основе синтетических смол, полимеров, латексов, кремнийорганических соединений и др., обладающих рядом преимуществ перед цементными растворами. Одно из наиболее перспективных направлений решения проблемы является выбор карбамидоформальдегидной смолы в качестве основы для тампонажного состава, которая по реологическим свойствам отвечает всем требованиям и технологическим решениям по качественному выполнению водоизоляционных работ, дешевая, безопасная и доступна к применению в условиях месторождений Западной Сибири. Вместе с тем существует сложность в выборе типа отвердителя к карбамидоформальдегидной смоле. Сложные по химическому составу, их дороговизна, ограниченный диапазон температурных условий определяют необходимость в усовершенствовании изоляционного составаподбором отвердителя и расширением его диапазона рабочих температур. Ведь именно выбор отвердителя является определяющим фактором для обеспечения необходимых технологических характеристик тампонажного состава.
Не менее актуальной является задача по разработке методов обработки призабойной зоны (ОПЗ) пласта, характеризующихся высокой эффективностью и простотой исполнения. Между тем различная химическая природа кольматантов ПЗП, разный сложный состав, неравномерность их распределения по толщине и глубине пласта, а также литологическая неоднородность пород продуктивной толщи, особенно в скважинах с ГРП требуют тщательного анализа и выбора нескольких технологий или их комплекса.
При многообразном характере причин ухудшения фильтрационно-емкостных свойств пласта и преждевременном обводнении скважин, решение существующих проблем по восстановлению продуктивности после ГРП и ограничению водопритоков возможно в результате новых подходов по совершенствованию существующих, разработки комплексных технологий интенсификации добычи нефти и ограничений водопритоков.
Цель диссертационной работы
Разработка и промысловые испытания комплексной технологии воздействия на пласт на основе последовательного применения водоизоляционного состава и виброволнового метода с целью интенсификации притока нефти.
Основные задачи исследования
1. Провести обзор и анализ состояния проблем по интенсификации добычи нефти и ограничения водопритоков с целью обоснования комплексного подхода по совершенствованию технологии эксплуатации скважин.
2. Выполнить экспериментальные исследования с целью подбора отвердителя и наполнителя для водоизоляционного состава на основе карбамидоформальдегидной смолы в условиях диапазона температур от 20 до 120°С.
3. Разработать способ изоляций конусов подошвенной воды, заколонных перетоков, притока воды по техногенным трещинам на основе разработанного водоизоляционного состава и полимер-глинисто-кварцевой системы (ПГКС).
4. Разработать виброволновой метод в виде комплекса воздействия на призабойную зону пласта для восстановления продуктивности скважин с ранее проведенными ГРП, обосновать результаты его применения и определить факторы, влияющие на эффективность.
5. Провести промысловые испытания разработанной комплексной технологии и технических решений, оценить результаты внедрения на нефтяных месторождениях.
Научная новизна
1. Исследована в лабораторных и промысловых условиях рецептура водоизоляционного состава из карбамидоформальдегидной смолы (КФС) при температурах от 20 до 120 °С, для ограничения водопритоков. Разработана на этой основе технология по ликвидации заколонных перетоков и притока подошвенных вод через техногенные трещины в терригенных коллекторах в композиции с полимер-глинисто-кварцевой системой.
2. Усовершенствован виброволновой метод интенсификации добычи нефти, обосновано его применение в добывающих скважинах после гидроразрыва пласта и на основе метода разработана комплексная технология ликвидации заколонных перетоков с последующим вызовом притока нефти.
Основные защищаемые положения
1. Результаты лабораторных и промысловых исследований водоизоляционного состава на основе карбамидоформальдегидной смолы.
2. Технология создания водоизоляционного экрана и его закрепления тампонажной смесью на основе карбамидоформальдегидной смолы и полимер- глинисто-кварцевой системы.
3. Комплексная технология интенсификации притока нефти с применением технических средств для виброволнового воздействия на ПЗП и для ограничения водопритоков.
Практическая ценность и реализация работы
На основании теоретических, лабораторных и промысловых исследований автором разработаны и внедрены:
1. Технология по ликвидации заколонных перетоков и притока подошвенных вод через техногенные трещины в терригенных коллекторах путем закачки полимер-глинисто-кварцевой системы и тампонажного состава на основе карбамидоформальдегидной смолы, в результате на 8 скважинах Самотлорского месторождения получено за период с 29.10.2012 г. по 14.02.2013 г. дополнительно 5130 тонн нефти.
2. Комплексная технология с поинтервальной обработкой пласта
виброволновым гидромонитором (ВГМ) и водоизоляцией использована в 4 скважинах Южно-Охтеурского месторождения. В скважине № 36
обводненность снизилась с 98 до 85 %, дебит по жидкости увеличился с 25 до
-5
45 м /сут, получен прирост по нефти 5,5 т/сут. Скважина № 39 выведена из бездействия с обводненностью 86 %, с дебитом жидкости 25 м3/сут, получен прирост по нефти 3 т/сут. В скважинах № 22, 29 технология апробирована с обработкой пласта ВГМ, закачкой кислотного состава и освоением с помощью струйного насоса, получен средний прирост по нефти 4,5 т/сут. На период анализа по всем скважинам за 5 месяцев дополнительная добыча нефти составила 1150 тонн.
3. Виброволновой метод по интенсификации добычи нефти прошел внедрения на 32 скважинах месторождений «ООО «РН - Пурнефтегаз», получена дополнительная добыча нефти 43409 тонн.
Апробация работы
Результаты проведенных исследований докладывались и обсуждались на: научной конференции молодых ученых (Тюмень, 2010 г., 2011 г.); VII Всероссийской научно-технической конференции, посвященной 100-летию Байбакова Н. К. (Тюмень, 2011 г.); IV всероссийской молодежной научной конференции (Омск, 2011 г.); III научно-практической конференции,
«КогалымНИПИнефть» (Тюмень, 2011 г.); VIII всероссийской научно¬
технической конференции, Муравленко В.И. Геология и нефтегазаносность Западно-Сибирского мегабассейна (Тюмень, 2012 г.);Актуальные проблемы развития нефтегазового комплекса Западной Сибири: городской научно-практической конференции студентов, аспирантов и ученых филиала ТюмГНГУ (Нижневартовск, 2011 г., 2013 г.). Конференция Нефть и Газ Западной Сибири: Материалы международной научно-технической
конференции, посвященной 50-летию Тюменского индустриального института (Тюмень, 2013 г.).
Публикации
По теме диссертационной работы опубликовано 15 работ, в том числе 2 патента РФ, 3 патента на полезную модель, 7 статей в изданиях ВАК.
Объем и структура работы
Диссертационная работа изложена на 153 страницах машинописного текста, содержит 30 таблиц, 48 рисунков. Состоит из введения, четырех глав, основных выводов и рекомендаций, списка использованных источников из 128 наименований.
Во введении обоснована актуальность и важность работы, определены основная цель и задачи исследований, даны основные направления их решений. Показана научная новизна и практическая значимость диссертационной работы.
В первом разделе выполнен обзор и анализ современных технологий по интенсификации притока нефти и ограничениям водопритоков. Наиболее перспективным для интенсификации притока в скважинах с ГРП являются виброволновые методы, а для ограничения водопритоков является использование полимерных композиций на основе синтетической карбамидоформальдегидной смолы. Одним из основных направлений по восстановлению или повышению продуктивности скважин на поздней стадии разработки месторождений является разработка и внедрение комплексной технологии интенсификации притока с изоляцией водопритоков.
Во втором разделерассмотрены теоретические основы разработки рецептуры тампонажного состава на основе карбамидоформальдегидной смолы, выбраны методы исследования его свойств. Проведено обоснование оптимальной рецептуры изоляционного состава КФС методом математического планирования эксперимента. Выбор и обоснование компонентов тампонажного состава основан на анализе и обобщении результатов теоретических и экспериментальных работ в области применения полимерных композиций на основе смол, а также по результатам лабораторных исследований.
Третий раздел посвящен усовершенствованию виброволнового метода и на его основе разработке комплексной технологии ликвидации заколонных перетоков с последующим вызовом притока нефти.Одним из перспективных методов воздействия на ПЗП скважин, исходя из обзорного анализа в первой части, являются волновые методы, в частности усовершенствованное виброволновое воздействие с использованием разработанного волнового гидромонитора (ВГМ), спускаемого на НКТ в интервал продуктивного пласта. Для обоснования применения виброволнового метода воздействия на ПЗП, а также определения факторов, влияющих на его эффективность, проведен анализ промысловых данных по скважинам с ГРП на Хохряковском месторождении. Дополнительно проведены оценки изменения дебита скважин по относительному приросту до и после ОПЗ, выполнена оценка динамики дебитов жидкости, нефти после проведения ГРП и сравнение с динамикой их работы после ОПЗ с помощью анализа кривых падения дебитов, используя уравнение Арпса.
Четвертый раздел посвящен анализу результатов по опытно-промышленному внедрению комплексной технологии и тампонажного состава на основе КФС и ПГКС в скважинах Самотлорского месторождения; практической апробациивиброволновнового метода на месторождениях «ООО «РН-Пурнефтегаз». Приведены результаты внедрения комплексной технологии с техническими средствами (ВГМ) и водоизоляцией на скважинах Южно- Охтеурского месторождения.
Основные выводы и рекомендации по диссертационной работе изложены в последнем разделе.

Список литературы

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ
1. Анализ современных технологий по интенсификации добычи нефти и ограничения водопритоков показал перспективность применения волновых методов и комплексный подход к водоизоляциям. На этой основе выбраны: при интенсификации притока - виброволновой метод, для водоизоляций - синтетическая карбамидоформальдегидная смола.
2. Исследована и обоснована в лабораторных, промысловых условиях рецептура водоизоляционного состава из карбамидоформальдегидной смолы для пластовых температур от 20 до 120 °С, проведены экспериментальные исследования с использованием теории математического планирования эксперимента.
3. Разработан и апробирован тампонажный состав из карбамидоформальдегидной смолы и технология по ликвидации заколонных перетоков, притока подошвенных вод через техногенные трещины в терригенных коллекторах в композиции с полимер-глинисто-кварцевой системой.
4. Усовершенствован и внедрен виброволновойметод воздействия на призабойную зону пласта с применением разработанного волнового гидромонитора для восстановления продуктивности скважин после ГРП. Обоснованы результаты применения его на месторождениях, с определением факторов, влияющих на эффективность, критерии выбора скважин-кандидатов, достоверность анализов проверены в промысловых условиях.
5. Выявлено, что очистка ПЗП при виброволновом воздействии с ВГМ происходит: за счет создания скорости, перепадов давления в жидкости в гидроударном режиме с низкой частотойразрушением кольматирующих отложений с приведением их в дисперсное состояние, селективным гидрокислотным растворением загрязнений и части породы коллектора; рассредоточения (оттеснением) загрязняющего состава в пласте на такой объем, при котором его концентрация уменьшается, и соответственно, его влияние на фильтрационные характеристики призабойной зоны пласта сводятся к нулю.
6. Разработана и успешно прошла апробирование комплексная
технология интенсификации добычи нефти и ограничения водопритоков с элементами виброволнового воздействия, водоизоляционных работ с применением БСТС в скважинах Самотлорского месторождения,
месторождениях «ООО «PH - Пурнефтегаз» и Южно-Охтеурского месторождения. От всех внедрений дополнительная добыча нефти составила 49669 тонн.