Тема 7 Поддержание пластового давления и методы увеличения нефтеотдачи пластов

Студент должен:

знать: системы заводнения пластов для поддержания пластового давления; требования, предъявляемые к закачиваемой в пласт воде; существующие методы увеличения нефтеотдачи и газоотдачи пластов, их технологии; основ­ные критерии применимости методов увеличения нефтеотдачи и газоотдачи пластов для условий разработки месторождений;

уметь: определять необходимое количество нагнетаемой в пласт воды, давление нагнетания, приемистость нагнетательной скважины, число нагнета­тельных скважин; производить расчет промышленного процесса внутрипластового горения и расчет промышленного процесса тепловой обработки пласта.

 

Общие понятия о методах воздействия на нефтяные и газовые пласты, их назначение. Условия эффективного применения поддержания пластового дав­ления (ППД).

Виды заводнения (законтурное, приконтурное, внутриконтурное - блоко­вое, осевое, площадное, очаговое и др.). Выбор и расположение нагнетательных скважин. Определение количества воды, необходимой для осуществления за­воднения, давления нагнетания, приемистости нагнетательной скважины, числа нагнетательных скважин.

Источники водоснабжения. Требования, предъявляемые к нагнетаемой в пласт воде.

Методы увеличения нефтеотдачи пластов, их назначение и классифика­ция. Гидродинамические методы (изменение направления фильтрационных потоков, циклическое заводнение и форсированный отбор жидкости).

Тепловые методы (закачка пара, закачка горячей воды, внутрипластовое горение). Оборудование, применяемое при тепловых методах воздействия.

Газовые методы (вытеснение нефти закачкой углеводородных "сухих" и сжиженных газов, закачка газа высокого давления, водогазовое воздействие).

Физико-химические методы (полимерное заводнение, щелочное заводне­ние, заводнение с использованием поверхностно-активных веществ (ПАВ), закач­ка осадкогелеобразующих составов и др.).

Микробиологические, вибросейсмические методы. Критерии подбора объектов воздействия.

Практические занятия № 5

Литература: 1, с. 191...233; 2, с. 115...148; 4, с. 208...284.

 

Методические указания

 

Нефтяные месторождения разрабатываются высокими темпами, достигающими 6-8% отбора нефти в год от промышленных запасов. Если при этом не восполнять израсходованный запас пластовой энергии, происходит быстрое падение пластового давления, что ведет к выделению газа в пласте, снижению дебитов скважин и снижению нефтеотдачи пласта. Поэтому необходимо с самого начала разработки залежи применять методы ППД.

Наиболее распространенными системами заводнения являются законтурное и внутриконтурное. Студентам рекомендуется рассмотреть существующие виды заводнения и пути их реализации. Одним из важных вопросов при организации системы ППД - является качество нагнетаемой в пласт воды, механизм воздействия ее на породы и насыщающие их флюиды, технология ее подготовки.

Методы увеличения нефтеотдачи (МУН) пластов, в зависимости от основной цели классифицируются на физико-химические, гидродинамические, тепловые, газовые и вибросейсмические. При рассмотрении МУН пластов нужно тщательно разобраться в механизме воздействия, назначении, технологии каждого метода. При этом важным вопросом является вопрос выбора МУН и эффективности их применения.

Использование физико-химических методов - одно из наиболее значимых и перспективных направлений в процессе разработки месторождений. Доля физико-химических методов составляет 65% от всех МУН пластов. Ведущее место в физико-химических методах воздействия на пласт занимает полимерное заводнение или полимерное воздействие в сочетании с различными реагентами. Эти методы особенно актуальны на поздней стадии разработки месторождений, характеризующейся ростом обводненности скважинной продукции, так как способствуют выравниванию подвижности нефти и воды (за счет образования гелей) и снижению проницаемости породы для воды.

Осадкогелеобразующие технологии (ОГОТ) классифицируются по механизму образования осадков и гелей в зависимости от взаимодействия реагентов с минерализованной водой, породой или реагентов между собой и т.д. ОГОТ также различаются по типу применяемых реагентов: на основе силиката натрия, водорастворимых полимеров, щелочей, хлорида алюминия, лигнинов и др.

Дальнейшее развитие ОГОТ на поздней стадии разработки залежей направлено на применении сшитых полимерных систем (СПС) с образованием геля в результате химического взаимодействия полимера и сшивающего агента; полимерно-дисперсных систем (ПДС), механизм действия которого основан на повышении фильтрационных сопротивлений в промытых зонах путем закачки в пласт раствора полимера и глинистой суспензии. К эффективным физико-химическим методам ПНП относятся микробиологическое воздействие и технологии вязкоупругих систем (ВУС) с последующей закачкой раствора полимера и СПС.

В последнее время находят применение комбинированные технологии осадкогелеобразующих реагентов (КОГОР) – композиции из силиката натрия, щелочей, алюмохлорида, глинопорошка.

Около 95% всех воздействий на пласты с помощью ОГОТ осуществляется через нагнетательные скважины. Условно можно выделить три вида воздействия на пласты через нагнетательные скважины:

- на призабойную зону с целью снижения проницаемости промытых пропластков;

- на межскважинную зону пласта с целью увеличения охвата пласта заводнением;

- на призабойную зону с целью селективной изоляции выработанного пласта.

На месторождениях применяется большое количество технологий и их модификаций, выбор которых зависит от ряда геологопромысловых факторов: обводненности продукции скважин; выработанности НИЗ; слоистости и неоднородности пластов; физических свойств нефти и пластовых вод и др.

К эффективным, хорошо зарекомендовавшим себя технологиям относятся гидродинамические методы повышения нефтеотдачи пласта (ПНП). Эти методы сравнительно просты в реализации, не требуют больших экономических затрат.

По выполнению и интенсивности воздействия гидродинамические методы ПНП делятся на две группы:

1). Осуществляемые через изменение режимов эксплуатации скважин, следовательно, режимов работы пласта. Эти методы объединяются общим понятием “нестационарное заводнение”. К ним относятся циклическое заводнение, изменение направления фильтрационных потоков, форсированный отбор жидкости, ступенчато-термальное заводнение, закачка минерализованной воды повышенной температуры из нижележащих горизонтов, ограничение и прекращение закачки воды в завершающей стадии разработки.

2). Методы, основанные на изменении первоначально принятого размещения скважин и системы воздействия. К методам второй группы относятся: перенос фронта нагнетания, создание дополнительных очагов заводнения и рядов нагнетательных скважин, разукрупнение эксплуатационных объектов, бурение боковых стволов (БС) и боковых горизонтальных стволов (БГС). Особое внимание заслуживает опыт внедрения горизонтальных скважин, так как число их с каждым годом растет.

В условиях истощения крупных нефтяных месторождений России главным становится разработка трудноизвлекаемых запасов. К этой категории относятся месторождения с высоковязкой нефтью, где используются тепловые методы ПНП, а эффективность других методов резко падает. Тепловые методы широко применяются на месторождениях Удмуртии.

При изучении настоящей темы следует обратить внимание на современные технологии вибросейсмического, микробиологического, теплоциклического и других методов воздействия. Волновые методы представлены гидровибровоздействием (ГВВ), дилатационно-волновым воздействием, вибросесмовоздействием. При осуществлении данных технологий используются различные источники возбуждения, которые создают упругие колебания и напряжения, воздействующие на пласт. Это приводит к увеличению степени извлечения нефти из месторождений, находящихся в поздней стадии разработки.

Следует отметить, что в первоисточниках дана сжатая информация о методах увеличения нефтеотдачи пластов. Для более подробного рассмотрения этих технологий необходимо обратиться к дополнительной литературе и периодическим изданиям по нефтеотдаче. В настоящее время издано достаточно большое количество статей, брошюр, книг по данной теме. Например, Сафонов Е. Н., Алмаев Р. Х. Методы извлечения остаточной нефти на месторождениях Башкортостана: Уфа, 1997.

Материал этой темы достаточно объемный и сложный, что требует дополнительного времени на его проработку, может быть использован для исследовательской работы.

 

Вопросы для самоконтроля

 

1. С какой целью применяют методы ППД?

2. В чем заключается сущность законтурного и внутриконтурного заводнений?

3. Как определяется эффективность методов ПНП?

4. Какая вода может служить источником водоснабжения при ППД?

5. Какие методы повышения нефтеотдачи пласта относят к гидродинамическим?

6. Преимущества гидродинамических методов ПНП?

7. Какие методы объединяются под понятием "нестационарное заводнение"?

8. Условия применения форсированного отбора жидкости?

9. В каком виде могут находиться остаточные запасы в пласте?

10. Какие методы вытеснения нефти целесообразно применять в случае повышения ее вязкости?

11. Какие Вы знаете разновидности внутрипластового горения?

12. Условия функционирования процесса внутрипластового горения?

13. Назовите физико-химические методы повышения нефтеотдачи пласта.

14. Сущность осадкогелеобразующих технологий. Какие Вы знаете виды полимерного заводнения?

15. Механизм воздействия микробиологических методов ПНП.

16. Механизм воздействия серной кислоты на скелет породы, нефть и пластовую воду.

17. Какие методы ПНП наиболее перспективны на месторождениях России?

Тема 8 Охрана окружающей среды и недр при разработке

нефтяных и газовых месторождений

 

Студент должен:

знать: правила охраны окружающей среды и недр при разработке неф­тяных и газовых месторождений.

 

Задачи охраны недр. Охрана окружающей среды (воздушной, водной, зе­мель и растительных ресурсов). Охрана недр при разработке нефтяных и газо­вых месторождений.

Литература: 1, с. 101...104, 229...233.

 

Методические указания

 

Ускорение развития нефтяной и газовой промышленности обострило экологическую обстановку во многих нефтедобывающих регионах страны. В результате технологических процессов разработки нефтяных и газовых месторождений в окружающую среду поступают различные вредные вещества:

-углеводороды, сероводород, оксиды азота, оксиды углерода, сажа, сернистый ангидрид – при выбросах в атмосферу;

- нефть и нефтепродукты, пластовые и минерализованные воды, синтетические вещества (ПАВ, СПАВ), ингибиторы коррозии и парафиноотложения, химические реагенты и др. – при сбросе в водные объекты и на рельеф местности.

Приступая к рассмотрению настоящей темы, необходимо дать экологическую характеристику нефтегазодобывающего производства, то есть какие процессы при разработке нефтяных и газовых месторождений приводят к загрязнению воздушной, водной среды, земель и растительных ресурсов. Особое внимание необходимо уделить вопросам охраны окружающей среды при заводнении пластов.

При химическом заводнении в воду вводятся различные вещества: щелочи, ПАВ, полимеры, кислоты, что способствует загрязнению недр сероводородом, выделяющимся из растворов в процессе очистки; наблюдаются утечки и проливы реагентов при транспортировке, закачке и подземные утечки при неисправностях конструкции скважин; возникает угроза здоровью обслуживающего персонала.

Закачка пластовой воды при ППД требует особого внимания и мер предосторожности. Минерализованные сточные воды представляют опасность для флоры, фауны и почвы.

Следует уделить достаточно внимания вопросам экологической безопасности разработки нефтяных и газовых месторождений. Необходимо рассмотреть природоохранные мероприятия, проводимые на месторождениях, направленные на предотвращение и сведение до минимума отрицательных воздействий на окружающую среду и недра.

Природоохранные мероприятия можно разделить на группы:

1. Организационные – обучение персонала принципам охраны окружающей среды, разработка и контроль выполнения природоохранных планов, поиск, заключение договоров и контроль за деятельностью подрядных организаций, производящих рекультивацию земель и т.д.

2. Технико-технологические мероприятия - полное использование сточных вод в системе ППД, дефектоскопия и реконструкция нефтесборных сетей и водоводов, обработка пластовых жидкостей и закачиваемых вод ингибиторами коррозии и бактерицидами, восстановление обваловок кустов скважин, отсыпка амбаров и дамб, контроль за состоянием загрязненности водоемов, почв и воздуха, утилизация и захоронение нефтешламов и других отходов, перевод скважин на другие горизонты и ликвидация, борьба с аварийными порывами и их последствиями, техническое оснащение средствами контроля, обеспечение герметичности системы по закачке химических композиций и др.

При рассмотрении отдельных технологических процессов при разработке нефтяных и газовых месторождений необходимо опираться на нормативные акты, документы, положения и правила по охране окружающей среды и недр.

Вопросы охраны окружающей среды достаточно широко отражены в литературе. С целью углубленного изучения данных вопросов необходимо обратиться к дополнительным источникам.

 

Вопросы для самоконтроля

 

1. Перечислите потенциальные источники загрязнения окружающей среды и недр при разработке месторождений.

2. Как влияют опасные факторы при разработке нефтегазовых месторождений на окружающую среду, животный мир и человека?

3. Задачи охраны недр и окружающей среды.

4. Предельно допустимая концентрация сероводорода в атмосфере воздуха населенных мест?

5. Мероприятия по охране окружающей среды при разработке сероводородосодержащих месторождений.

6. Какие мероприятия по охране окружающей среды и недр при разработке нефтяных и газовых месторождений применяются на Вашем предприятии?