Помощь студентам в учебе
ОБОСНОВАНИЕ ПРИМЕНЕНИЯ РАБОЧЕГО АГЕНТА ДЛЯ ЭФФЕКТИВНОГО ВЫТЕСНЕНИЯ НЕФТИ В ПРОЦЕССЕ ПОДДЕРЖАНИЯ ПЛАСТОВОГО ДАВЛЕНИЯ НА РАЗНЫХ СТАДИЯХ РАЗРАБОТКИ МЕСТОРОЖДЕНИЙ
|
ВВЕДЕНИЕ 16
1 ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА ВЫТЕСНЯЮЩЕГО АГЕНТА В ПРОЦЕССЕ
ПОДДЕРЖАНИЯ ПЛАСТОВОГО ДАВЛЕНИЯ 20
1.1 Факторы, влияющие на процесс поддержания пластового
давления путем заводнения 22
1.1.1 Оценка геологических условий месторождений, как объектов
заводнения 24
1.1.2 Микробиологические требования, предъявляемые к
закачиваемой воде 35
1.1.3 Оценка химической совместимости и стабильности вод 36
1.1.3 Влияние энергетических характеристик пласта 40
1.2 Анализ источников воды для систем поддержания пластового
давления 41
2 ОПЫТ РАЗРАБОТКИ И ВНЕДРЕНИЯ СИСТЕМ ПОДГОТОВКИ ВОДЫ В
ПРОМЫСЛОВЫХ УСЛОВИЯХ 48
2.1 Анализ схемы систем поддержания пластового давления 49
2.2 Подготовка и обратная закачка попутно добываемой воды 53
2.3 Расчетные исследования по обоснованию выбора вытесняющего
агента для систем поддержания пластового давления 57
2.3.1 Методы анализа совместимости и стабильности пластовых и
закачиваемых вод 58
2.3.2 Моделирование физико-химического взаимодействия
закачиваемого агента с пластовой водой и вмещающей породой 82
2.4 Влияние агрессивных компонентов и минерализации
закачиваемой воды на реологические свойства полимеров и растворов ПАВ 88
3 ФОРМИРОВАНИЕ МЕТОДИКИ ПРИНЯТИЯ РЕШЕНИЙ ПО ВЫБОРУ
РАБОЧЕГО АГЕНТА ДЛЯ ЭФФЕКТИВНОГО ВЫТЕСНЕНИЯ НЕФТИ В ПРОЦЕССЕ ПОДДЕРЖАНИЯ ПЛАСТОВОГО ДАВЛЕНИЯ 93
4 ФИНАНСОВЫЙ МЕНЕДЖМЕНТ, РЕСУРСОЭФФЕКТИВНОСТЬ И
РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЕ 98
5 СОЦИАЛЬНАЯ ОТВЕСТВЕННОСТЬ 107
5.1 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности 107
5.2 Производственная безопасность 108
5.2.1 Анализ вредных производственных факторов и обоснование
мероприятий по их устранению 109
5.2.2 Анализ опасных производственных факторов и обоснование
мероприятий по их устранению 112
5.2.3 Расчет потребного воздухообмена при выделении газов через
негерметичность аппаратуры, находящейся под давлением 115
5.3 Экологическая безопасность 117
5.4 Безопасность в чрезвычайных ситуациях 119
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 122
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ 124
Приложение А 129
Приложение Б 130
Приложение В 131
Приложение Г 131
1 ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА ВЫТЕСНЯЮЩЕГО АГЕНТА В ПРОЦЕССЕ
ПОДДЕРЖАНИЯ ПЛАСТОВОГО ДАВЛЕНИЯ 20
1.1 Факторы, влияющие на процесс поддержания пластового
давления путем заводнения 22
1.1.1 Оценка геологических условий месторождений, как объектов
заводнения 24
1.1.2 Микробиологические требования, предъявляемые к
закачиваемой воде 35
1.1.3 Оценка химической совместимости и стабильности вод 36
1.1.3 Влияние энергетических характеристик пласта 40
1.2 Анализ источников воды для систем поддержания пластового
давления 41
2 ОПЫТ РАЗРАБОТКИ И ВНЕДРЕНИЯ СИСТЕМ ПОДГОТОВКИ ВОДЫ В
ПРОМЫСЛОВЫХ УСЛОВИЯХ 48
2.1 Анализ схемы систем поддержания пластового давления 49
2.2 Подготовка и обратная закачка попутно добываемой воды 53
2.3 Расчетные исследования по обоснованию выбора вытесняющего
агента для систем поддержания пластового давления 57
2.3.1 Методы анализа совместимости и стабильности пластовых и
закачиваемых вод 58
2.3.2 Моделирование физико-химического взаимодействия
закачиваемого агента с пластовой водой и вмещающей породой 82
2.4 Влияние агрессивных компонентов и минерализации
закачиваемой воды на реологические свойства полимеров и растворов ПАВ 88
3 ФОРМИРОВАНИЕ МЕТОДИКИ ПРИНЯТИЯ РЕШЕНИЙ ПО ВЫБОРУ
РАБОЧЕГО АГЕНТА ДЛЯ ЭФФЕКТИВНОГО ВЫТЕСНЕНИЯ НЕФТИ В ПРОЦЕССЕ ПОДДЕРЖАНИЯ ПЛАСТОВОГО ДАВЛЕНИЯ 93
4 ФИНАНСОВЫЙ МЕНЕДЖМЕНТ, РЕСУРСОЭФФЕКТИВНОСТЬ И
РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЕ 98
5 СОЦИАЛЬНАЯ ОТВЕСТВЕННОСТЬ 107
5.1 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности 107
5.2 Производственная безопасность 108
5.2.1 Анализ вредных производственных факторов и обоснование
мероприятий по их устранению 109
5.2.2 Анализ опасных производственных факторов и обоснование
мероприятий по их устранению 112
5.2.3 Расчет потребного воздухообмена при выделении газов через
негерметичность аппаратуры, находящейся под давлением 115
5.3 Экологическая безопасность 117
5.4 Безопасность в чрезвычайных ситуациях 119
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 122
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ 124
Приложение А 129
Приложение Б 130
Приложение В 131
Приложение Г 131
В настоящее время около 93 % всех разрабатываемых нефтяных месторождений Российской Федерации находятся на поздней стадии разработки, при этом структура остаточных запасов нефти ухудшается из -за опережающей выработки активных запасов. За счет этих факторов снижаются объемы добычи нефти, происходит преждевременное обводнение добываемой продукции. По этим причинам основным резервом нефтедобычи сегодня являются трудноизвлекаемые запасы (ТРИЗ). В будущем в заводненных пластах будет возрастать количество остаточных нефтей, которые при применении традиционных методов заводнения вырабатываются низкими темпами с невысокой (не превышающей 25-35 %) конечной нефтеотдачей.
Отличительной особенностью традиционного способа поддержания пластового давления (ППД) путем закачки воды в пласт является неравномерность ее распределения в пласте, при котором в первую очередь обводняются пласты с лучшими фильтрационными характеристиками; менее проницаемые пласты и пропластки остаются при этом невыработанными. Неравномерность процесса вытеснения нефти водой, и как следствие, неполная выработка запасов, объясняются сложностью геологического строения продуктивных пластов, вертикальной и горизонтальной проницаемостной неоднороднотью и трудностью регулирования процесса вытеснения заводнением из залежей с высокой вязкостной неустойчивостью вытесняемого и вытесняющего агента. В связи с этим актуальной является задача повышения коэффициента вытеснения нефти (КИН) применяемым агентом вытеснения. Для этой цели можно применять воду из различных источников, в зависимости от стадии разработки, с различной степенью минерализации, химическим составом, содержанием твердых взвешенных части и др., а также с добавкой различных химических реагентов, улучшающих нефтевытесняющие свойства воды, ее вязкость поверхностно-активные свойства.
Для поддержания пластового давления заводнением необходим большой объем качественной воды. Решение проблемы водоснабжения сводится к поиску надежного и водообильного источника, обоснованию качества воды и разработке технологии ее подготовки.
Вода, как самая мобильная и чуткая система, взаимодействуя с пластовыми флюидами и породой пласта-коллектора, несет в себе косвенную информацию о внутрипластовых процессах, таких как сорбция и десорбция, диффузия, гидратация и дегидратация, а также растворение, выщелачивании, выпадение нерастворимых соединений, фильтрационных и других физико - химических процессах.
Многие достаточно эффективные технологии повышения нефтеотдачи пластов не оправдали себя при опытно-промышленном внедрении лишь потому, что не учитывалась и не контролировалась гидрохимическая обстановка продуктивного пласта. Также важно для приготовления закачиваемых в пласт водных растворов ПАВ, кислот, щелочей, полимеров и других химических реагентов использовать воду, исключающую деструкцию реагентов и не образующую с ними соединений, способных выделяться в осадок после контакта с пластовой водой, породой коллектора и вытесняемой нефтью.
Несмотря на многочисленные исследования, опытно-промышленные внедрения по очистке и подготовки пластовых вод, и дальнейшей оценки из совместимости и стабильности, производственники не принимают их во внимание при выборе способа заводнения. Однако для экономии средств, следует осуществлять постоянный гидрохимический мониторинг и изучение изменяющихся физико-химических свойств пластовых флюидов, на протяжении всего периода добычи нефти.
Кроме того, перед тем как выбрать вытесняющий агент, необходимо исследовать совместимость пластовой воды и раствора для ППД на качественном и количественном уровне с учетом возможности образования неорганических солей, содержание которых определяется степенью минерализации пластовой воды и температурой пласта.
Целью магистерской диссертации является обоснование применения методики подбора рабочего агента для эффективного вытеснения нефти в процессе поддержания пластового давления на разных стадиях разработки месторождения.
Для достижения цели поставлены следующие задачи:
1. Провести анализ выбора источника воды для поддержания пластового давления на разных стадиях разработки месторождений.
2. Оценить степень влияния геологических, энергетических и микробиологических условий на совместимость рабочего агента с пластовыми флюидами.
3. Провести расчет химической совместимости и стабильности пластовых флюидов с системами поддержания пластового давления.
4. Сформировать комплекс мероприятий способствующих повышению эффективности разработки месторождений на ранней стадии разработки с учетом геологических условий, по причине которых происходит преждевременный рост обводненности добываемой продукции; на поздней стадии разработки замены посредством замены вытесняющего агента, с целью увеличения КИН и уменьшения ресурсо - и капиталовложений.
Научная новизна выполненной работы заключается в разработке методики принятия решений по выбору рабочего агента для эффективного вытеснения нефти в процессе поддержания пластового давления реализуемой системой заводнения. Отличие предложенной методики от существующих заключается в комплексности применения инструментов анализа.
Разработанная методика комплексного анализа выбора агента вытеснения имеет практическую значимость и может быть использована при текущем мониторинге разработки месторождений, для анализа текущего состояния показателей разработки, при формировании программы ГТМ.
Отличительной особенностью традиционного способа поддержания пластового давления (ППД) путем закачки воды в пласт является неравномерность ее распределения в пласте, при котором в первую очередь обводняются пласты с лучшими фильтрационными характеристиками; менее проницаемые пласты и пропластки остаются при этом невыработанными. Неравномерность процесса вытеснения нефти водой, и как следствие, неполная выработка запасов, объясняются сложностью геологического строения продуктивных пластов, вертикальной и горизонтальной проницаемостной неоднороднотью и трудностью регулирования процесса вытеснения заводнением из залежей с высокой вязкостной неустойчивостью вытесняемого и вытесняющего агента. В связи с этим актуальной является задача повышения коэффициента вытеснения нефти (КИН) применяемым агентом вытеснения. Для этой цели можно применять воду из различных источников, в зависимости от стадии разработки, с различной степенью минерализации, химическим составом, содержанием твердых взвешенных части и др., а также с добавкой различных химических реагентов, улучшающих нефтевытесняющие свойства воды, ее вязкость поверхностно-активные свойства.
Для поддержания пластового давления заводнением необходим большой объем качественной воды. Решение проблемы водоснабжения сводится к поиску надежного и водообильного источника, обоснованию качества воды и разработке технологии ее подготовки.
Вода, как самая мобильная и чуткая система, взаимодействуя с пластовыми флюидами и породой пласта-коллектора, несет в себе косвенную информацию о внутрипластовых процессах, таких как сорбция и десорбция, диффузия, гидратация и дегидратация, а также растворение, выщелачивании, выпадение нерастворимых соединений, фильтрационных и других физико - химических процессах.
Многие достаточно эффективные технологии повышения нефтеотдачи пластов не оправдали себя при опытно-промышленном внедрении лишь потому, что не учитывалась и не контролировалась гидрохимическая обстановка продуктивного пласта. Также важно для приготовления закачиваемых в пласт водных растворов ПАВ, кислот, щелочей, полимеров и других химических реагентов использовать воду, исключающую деструкцию реагентов и не образующую с ними соединений, способных выделяться в осадок после контакта с пластовой водой, породой коллектора и вытесняемой нефтью.
Несмотря на многочисленные исследования, опытно-промышленные внедрения по очистке и подготовки пластовых вод, и дальнейшей оценки из совместимости и стабильности, производственники не принимают их во внимание при выборе способа заводнения. Однако для экономии средств, следует осуществлять постоянный гидрохимический мониторинг и изучение изменяющихся физико-химических свойств пластовых флюидов, на протяжении всего периода добычи нефти.
Кроме того, перед тем как выбрать вытесняющий агент, необходимо исследовать совместимость пластовой воды и раствора для ППД на качественном и количественном уровне с учетом возможности образования неорганических солей, содержание которых определяется степенью минерализации пластовой воды и температурой пласта.
Целью магистерской диссертации является обоснование применения методики подбора рабочего агента для эффективного вытеснения нефти в процессе поддержания пластового давления на разных стадиях разработки месторождения.
Для достижения цели поставлены следующие задачи:
1. Провести анализ выбора источника воды для поддержания пластового давления на разных стадиях разработки месторождений.
2. Оценить степень влияния геологических, энергетических и микробиологических условий на совместимость рабочего агента с пластовыми флюидами.
3. Провести расчет химической совместимости и стабильности пластовых флюидов с системами поддержания пластового давления.
4. Сформировать комплекс мероприятий способствующих повышению эффективности разработки месторождений на ранней стадии разработки с учетом геологических условий, по причине которых происходит преждевременный рост обводненности добываемой продукции; на поздней стадии разработки замены посредством замены вытесняющего агента, с целью увеличения КИН и уменьшения ресурсо - и капиталовложений.
Научная новизна выполненной работы заключается в разработке методики принятия решений по выбору рабочего агента для эффективного вытеснения нефти в процессе поддержания пластового давления реализуемой системой заводнения. Отличие предложенной методики от существующих заключается в комплексности применения инструментов анализа.
Разработанная методика комплексного анализа выбора агента вытеснения имеет практическую значимость и может быть использована при текущем мониторинге разработки месторождений, для анализа текущего состояния показателей разработки, при формировании программы ГТМ.
В выпускной квалификационной работе была сформирована методика выбора рабочего агента для эффективного вытеснения нефти в процессе поддержания пластового давления на разных стадиях разработки нефтяных месторождений.
Оценив степень влияния геологических, энергетических и микробиологических условий на совместимость рабочего агента с пластовыми флюидами, установили, что закачиваемая в пласт вода для поддержания пластового давления не должна быть: корозионно-активной по отношению к оборудованию, используемому для ее подготовки и закачки в пласт; склонной к образованию солевых отложений в условиях обработки и закачки; должна исключать либо минимизировать разбухание глинистого материала в пласте и снижение в связи с этим проницаемости продуктивного пласта, а также активной деятельности сульфатвосстанавливающих бактерий и других микроорганизмов, подавляемых при содержании в воде более 100 000 мг/л; должна быть свободна от взвесей, нефти и кислорода, а также совместима с пластовой водой, как при смешении на поверхности, так и при продвижении по продуктивному горизонту (см. приложение В).
Проведенный анализ выбора источника воды для ППД на разных стадиях разработки месторождений показал, что решение проблемы повышения нефтеотдачи сопряженой с обязательным изучением в каждом конкретном случае процессов взаимодействия закачиваемых вод с пластовыми, в продуктивных пластах-коллекторах с использованием их для оптимизации технологий систем ППД, позволяет увеличить накопленную добычу нефти и получить дополнительную прибыль, путем замены источника водоснабжения во времени (см. приложение Г).
Для нефтяных месторождений «Х», «Y» и «Z» произведена оценка совместимости и стабильности пластовых и закачиваемых вод.
Были сформированы решения по повышению эффективности разработки месторождений на ранней стадии разработки с учетом геологических условий, по причине которых происходит преждевременный рост обводненности добываемой продукции; замены вытесняющего агента на поздней стадии разработки с целью увеличения коэффициента вытеснения нефти (КИН) и уменьшения ресурсо - и капиталовложений.
Таким образом, обоснованный выбор закачиваемого агента и источников водоснабжения, управление риском преждевременного обводнения скважин позволяют организовать эффективную систему ППД, обеспечивающую восстановление пластового давления и создающую условия для увеличения добычи.
Также произведен расчёт экономической эффективности от внедрения ингибиторов солеотложения при несовместимости пластовых и закачиваемых вод на месторождении «Х». Применение технологии обработки ингибитором СНПХ5312,С десяти добывающих скважин, показало высокую технологическую эффективность с дополнительной добычей нефти 10163,77 т. Исходя из этого предложено провести внедрение этой технологии на трех скважинах и получить ожидаемую дополнительную добычу 2417,75 т. и предполагаемую прибыль 2583,15 тыс. руб. Предполагаемое снижение себестоимости добычи нефти за счет внедрение мероприятия составляет 0,74 рублей за тонну.
Рассмотрены меры производственной безопасности при выполнении работ по поддержанию пластового давления закачкой воды в пласт. Были проанализированы вредные и опасные производственные факторы и рекомендованы мероприятия по их устранению. Также были рекомендованы мероприятия, позволяющие снизить риск наступления чрезвычайной ситуации.
Оценив степень влияния геологических, энергетических и микробиологических условий на совместимость рабочего агента с пластовыми флюидами, установили, что закачиваемая в пласт вода для поддержания пластового давления не должна быть: корозионно-активной по отношению к оборудованию, используемому для ее подготовки и закачки в пласт; склонной к образованию солевых отложений в условиях обработки и закачки; должна исключать либо минимизировать разбухание глинистого материала в пласте и снижение в связи с этим проницаемости продуктивного пласта, а также активной деятельности сульфатвосстанавливающих бактерий и других микроорганизмов, подавляемых при содержании в воде более 100 000 мг/л; должна быть свободна от взвесей, нефти и кислорода, а также совместима с пластовой водой, как при смешении на поверхности, так и при продвижении по продуктивному горизонту (см. приложение В).
Проведенный анализ выбора источника воды для ППД на разных стадиях разработки месторождений показал, что решение проблемы повышения нефтеотдачи сопряженой с обязательным изучением в каждом конкретном случае процессов взаимодействия закачиваемых вод с пластовыми, в продуктивных пластах-коллекторах с использованием их для оптимизации технологий систем ППД, позволяет увеличить накопленную добычу нефти и получить дополнительную прибыль, путем замены источника водоснабжения во времени (см. приложение Г).
Для нефтяных месторождений «Х», «Y» и «Z» произведена оценка совместимости и стабильности пластовых и закачиваемых вод.
Были сформированы решения по повышению эффективности разработки месторождений на ранней стадии разработки с учетом геологических условий, по причине которых происходит преждевременный рост обводненности добываемой продукции; замены вытесняющего агента на поздней стадии разработки с целью увеличения коэффициента вытеснения нефти (КИН) и уменьшения ресурсо - и капиталовложений.
Таким образом, обоснованный выбор закачиваемого агента и источников водоснабжения, управление риском преждевременного обводнения скважин позволяют организовать эффективную систему ППД, обеспечивающую восстановление пластового давления и создающую условия для увеличения добычи.
Также произведен расчёт экономической эффективности от внедрения ингибиторов солеотложения при несовместимости пластовых и закачиваемых вод на месторождении «Х». Применение технологии обработки ингибитором СНПХ5312,С десяти добывающих скважин, показало высокую технологическую эффективность с дополнительной добычей нефти 10163,77 т. Исходя из этого предложено провести внедрение этой технологии на трех скважинах и получить ожидаемую дополнительную добычу 2417,75 т. и предполагаемую прибыль 2583,15 тыс. руб. Предполагаемое снижение себестоимости добычи нефти за счет внедрение мероприятия составляет 0,74 рублей за тонну.
Рассмотрены меры производственной безопасности при выполнении работ по поддержанию пластового давления закачкой воды в пласт. Были проанализированы вредные и опасные производственные факторы и рекомендованы мероприятия по их устранению. Также были рекомендованы мероприятия, позволяющие снизить риск наступления чрезвычайной ситуации.