Целесообразное распределение средств на промышленное внедрение методов увеличения нефтеотдачи пластов

 

Каждый из известных методов увеличения нефтеотдачи пластов имеет свою область наиболее эффективного применения с кон­кретными геолого-физическими свойствами пластов, насыщающих жидкостей, в которой он обеспечивает наилучшие технико-эконо­мические показатели разработки. Вместе с тем, в одних и тех же геолого-физических условиях месторождений, исходя из крите­риев применимости, допустимо и возможно использование разных методов увеличения нефтеотдачи пластов с различными затратами, но и с разной эффективностью по приросту конечной нефтеотдачи, текущей добыче, удельным показателям и др. Вместе с тем капи­тальные вложения и материальные ресурсы при этом будут всегда ограничены. Поэтому для каждой залежи в принципе для промыш­ленного применения необходимо выбрать один из наиболее под­ходящих методов и выделить такой объем капитальных вложений и материальных ресурсов на его внедрение, чтобы достичь макси­мально возможный народнохозяйственный эффект. Следует под­черкнуть, что опытно-промышленные испытания могут и должны проводиться исходя из других соображений и критериев — изуче­ния области применимости, возможного эффекта, отработки тех­нологии и др. А критерий максимума народнохозяйственной эффективности должен использоваться только при промышленном внед­рении методов увеличения нефтеотдачи пластов.

Показателем народнохозяйственной эффективности метода может служить зависимость объема дополнительно добытой нефти за счет применения метода по сравнению с заводнением от затрат на его реализацию, которая в общем виде для каждого метода различная и определяется следующей функцией:

где Qij — прирост добычи нефти за счет применения /-го метода на /-м месторождении по сравнению с заводнением; хц— дополни­тельные затраты, вызванные применением г'-го метода на /-м место­рождении.

При рассмотрении разработки М различных залежей, относя­щихся к одному нефтяному району или месторождению, возникает проблема рационального распределения N методов увеличения нефтеотдачи пластов между залежами и затрат по каждому методу на разных залежах исходя из заданного ограниченного объема материальных расурсов и капитальных вложений с целью полу­чения наибольшего эффекта. Исходя из известных функций эффек­тивности fij (Xij), требуется распределить методы по месторожде­ниям (залежам) и определить затраты на применение г'-го метода на у'-м месторождении (залежи) так, чтобы суммарная эффектив­ность от внедрения методов была максимальной.

Эту задачу можно сформулировать следующим образом. Тре­буется найти распределение затрат

{*„}, (t=l, 2,..., N; у = 1, 2,..., М),

обеспечивающее максимум функционала принятого критерия оп­тимальности

N М

при ограничениях по затратам

N М

Z Е уцхц < с

и условии, что на каждой залежи применяется один метод

N

Здесь

ГО, хч = О,

Уч = Уц{хи) = { х >О-

вспомогательные функции уц определяют вариант распределения методов по месторождениям: если уц=\ то, на у-м месторождении

применяется г'-и метод, так как при этом затраты на внедрение метода отличны от нуля, в противном случае уц = 0.

Решение поставленной задачи полным перебором всех возмож­ных вариантов распределения методов по месторождениям при реальных, даже ограниченных значениях N и М представляет очень большие трудности, так как число таких вариантов состав­ляет NM, что практически осуществимо лишь при наличии авто­матизированной системы базовых данных и быстродействующих ЭВМ.

В качестве примера решение данной задачи (совместно с А. И. Ермолаевым, М. М. Саттаровым и В. А. Шевцовым) было выполнено для распределения методов увеличения нефтеотдачи пластов и лишь для гипотетических условий — для группы, состоя­щей всего из пяти месторождений и отличающихся друг от друга только вязкостью пластовой нефти (как отмечалось, это наиболее сильный фактор, определяющий возможность применения метода). Данные расчета приведены ниже.

5 100

2 10

4 50

Месторождение, / Вязкость \х, мПа-с

Остальные параметры пластов и свойства нефти были приняты индентичными. Балансовые запасы нефти и остаточная нефтенасы-щенность для всех месторождений приняты равными соответст­венно 107 м3 и 0,5.

Были рассмотрены следующие методы увеличения нефтеот­дачи пластов, охватывающие широкий диапазон по эффективности с различными объемами (в % от объема пор) рабочих агентов:

заводнение пластов (г = 0);

«влажное» внутрипластовое горение (ВВГ) (i= I, F2- = 50);

закачка оторочки пара (г = 2, F(- = 50);

закачка оторочки мицеллярного раствора (i = 3; F;=5);

закачка оторочки углекислого газа (СО2) (i=4, F;=20);

закачка оторочки раствора полиакриламида (г=5, Ft-=
= 40);

закачка оторочки раствора ПАВ (/=6; F,=50).

По критериям применимости методов принято, что закачка оторочки мицеллярного раствора (t = 3) применяется лишь на первом, втором и третьем месторождениях, т. е.

/з4 (Хм) = fas (*з5) = 0.

В табл. 48 указаны возможные (приблизительные) значения максимального коэффициента нефтеотдачи пластов на каждом месторождении и для каждого метода г\ц при объемах оторочки агента F,- (в % от объема пор), необходимых для достижения зна­чений f\ij.

Другие технико-экономические показатели применяемых мето­дов увеличения нефтеотдачи пластов представлены в табл. 49

Таблица 48 Возможные значения разных месторождений j при разных методах i

 

Месторож-		Нефтеотдача пласто	з (в долях единицы) при	методе
дение;
	0,50	0,55	0,60	0,70	0,60	0,55	0,53
	0,40	0,52	0,52	0,65	0,52	0,50	0,45
	0,35	0,47	0,50	0,60	0,45	0,45	0,40
	0,25	0,40	0,40		0,35	0,35	0,30
	0,17	0,35	0,38	—	0,25	0,27	0,20

Таблица 49

Технико-экономические показатели разных методов

 

 

Показатели	Метод
Плотность раствора реа­гента, т/м3 Концентрация раствора, % Стоимость 1 т реагента, руб. Давление нагнетания, МПа	6,2* 20	0,054 5 20	100 70 20	0,8 100 17 20	0,1 3000 20	1 0,1 500 10

* Стоимость 1000 м3 воздуха, закачанного в пласт.

На основании приведенных данных были определены зависи­мости показателя эффективности от затрат U)(xij) лля разных методов на каждом месторождении (рис. 99—103).

На основании полученных зависимостей показателя эффектив­ности fa(Xij) при различных ограничениях по затратам (ресурсам) С были проведены расчеты, результаты которых сведены в табл. 50.

Приведенный пример следует рассматривать лишь как иллюст­рацию того, что для окончательного решения вопросов о рацио­нальном распределении средств на широкое внедрение методов увеличения нефтеотдачи пластов (при ограниченных ресурсах) необходимо проводить оптимизационные расчеты с использова­нием зависимостей эффективности методов от дополнительных затрат.

Такие расчеты позволяют находить не только оптимальное распределение методов по месторождениям, но и оптимальные ср-едства, необходимые для внедрения тех или иных методов на конкретных месторождениях

Рис. 99. Зависимость показателя эффективности методов воздействия (прироста добычи нефти AQa) от за­трат (хц) для месторождения 1 (см. табл. 48) с вязкостью нефти (х= = 5 мПа-с.

Метод воздействия: 1 — мицеллярным рас­твором; 2 — паром; 3 — углекислым газом; 4—полимером; 5 — горением; б — ПАВ

 

Рис. 103. Зависимость показателя эффективности методов воздействия (прироста добычи нефти AQjs) от затрат (хя) для месторождения 5 с вязкостью нефти 100 мПа-с.

1—5 — см. обозначения рис. 102

 

Рис. 100. Зависимость показателя эффективности методов воздействия (прироста добычи нефти AQi2) от затрат (.vi2) для месторождения 2 с вязкостью нефти 10 мПа-с.

Метод воздействия: / — мицеллярным рас­твором; 2 — паром; 3 —горением; 4 — по­лимером; 5 — углекислым газом; 6 — ПАВ

 

Рис. 102. Зависимость показателя эффективности методов воздействия (прироста добычи нефти AQi4) от затрат (л-,ч) для месторождения 4 с вязкостью нефти 50 мПа-с.

Метод воздействия: 1 — паром; 2 — горе-, нием; 3 — полимерами; 4 — углекислым га­зом; 5 — ПАВ

 

Таблица 50

 

Распределение средств по методам воздействия и	месторождениям	(С)
	для	получения максимума дополнительной добычи нефти (у)
,			Затраты на проведение	метода (в	млн. руб.) на месторождении /
млн. руб.	У,	%
		,98		6,7	10,4		10,4		14,5
		,92
		,54	13,4	32,8*	17,2		16,2		19,4
		,64	32,5*	40,2*	18,5	*	18,5		20,3
		,32	49*	54*	54*
		,2	70*	70*	70*
—- оо		,2	70*	70*	70*

Мицеллярное заводнение; остальное — вытеснение паром.

На выбор методов и распределение затрат по месторождениям в большой степени влияет величина средств, выделяемых на внед­рение методов. В частности, с увеличением этих средств стано­вится возможным "применение более дорогостоящих, но и более эффективных методов. Обращает на себя внимание то, что мало­потенциальные методы (закачка водорастворимых ПАВ, полиме­ров и даже СО2) нецелесообразно применять и при больших, и при малых средствах, хотя увеличение нефтеотдачи за их счет принято довольно оптимальным. Видимо, целесообразность их применения может быть продиктована другими неучитываемыми условиями.

В рассмотренном примере при наличии средств всего С = = 45 млн. руб. вопрос сводится к распределению затрат по место­рождениям в условиях применения лишь одного метода (закачка оторочки пара). В этом случае прирост добычи нефти по сравне­нию с заводнением составляет 9 % от суммарных балансовых запасов (у = 8,98%). С увеличением средств в 5 раз (до 200 млн. руб.) целесообразно применять более дорогостоящий ме­тод мицеллярного заводнения, позволяющий извлекать большее количество нефти (у = 20, 32%)- Для месторождений с высоко­вязкой нефтью пар это — единственный метод разработки незави­симо от наличных средств.

Увеличение дополнительной добычи не пропорционально затра­там (рис. 104). Увеличение затрат от 25 до 50 млн. руб., т. е. в 2 раза, позволяет повысить дополнительную добычу нефти также в 2 раза (с 5 до 10 % от балансовых запасов). Однако изменение затрат от 100 до 200 млн. руб. вызывает увеличение прироста добычи нефти от 15 до 20 %, т. е. в 1,3 раза. Дальней­шее увеличение средств не приводит к заметному росту дополни­тельной добычи нефти. Достоверность подобной оптимизации при­менения новых методов разработки определяется в основном Рис. 104. Зависимость увеличения извлекаемых запасов нефти на всех месторождениях у от суммарных затрат на все новые методы разра­ботки С точностью исходной информации и объективностью полученных зависимостей эффективности методов увеличения нефтеотдачи пластов в конкретных геолого-физических условиях различных месторождений. Вследствие того что информация всегда ограни­чена, а точность оценки эффективности методов относительна, существует неопределенность в определении (прогнозировании) перспектив их применения и в принятии решения о промышленном применении того или иного метода на конкретных месторожде­ниях.