Оценка перспектив использования технологий создания газогидратных барьеров при
разработке месторождений с газовой шапкой и низкой пластовой температурой (на
примере Чаяндинского нефтегазоконденсатного месторождения, Восточная Сибирь)
ВВЕДЕНИЕ 14
1. ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ОБЪЕКТА ИССЛЕДОВАНИЙ 16
1.1. Общие сведения о месторождении 17
1.2. Природно-климатические условия района 18
1.3. Литолого-стратиграфическая характеристика месторождения 19
1.4. Тектоника 24
1.5. Перечень продуктивных пластов и их индексация 24
1.6. Характеристика водоносных горизонтов 26
1.7. Физико-литологическая характеристика пород коллекторов 28
1.8. Физико-химические свойства пластовых флюидов 29
1.9. Выводы по разделу 31
2. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР И СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ 32
2.1. Особенности разработки месторождений с газовой шапкой и нефтяной оторочкой 32
2.2. Опыт применения барьерных технологий для контроля конусообразования 35
2.3. Опыт применения газогидратов для контроля конусообразования 42
2.4. Общие сведения о газовых гидратах 47
2.5. Выводы по разделу 50
3. ANALYTICAL CALCULATIONS 51
3.1. Evaluation of hydrate stable existence conditions for certain natural gas composition 51
3.1.1. Gas Gravity Method 51
3.1.2. Skhaliakho and Makogon Method 52
3.1.3. Ponomarev Method 53
3.1.4. CSMHYD 54
3.1.5. Results 55
6. БЕЗОПАСНОСТЬ И ЭКОЛОГИЧНОСТЬ ПРОЕКТА 92
6.1. Основные направления обеспечения безопасности и экологичности
производственных процессов 92
6.2. Оценка эффективности мероприятий по обеспечению безопасности технических
систем и технологических процессов 94
6.2.1. Обеспечение пожаро- и взрывобезопасности 94
6.2.2. Защита от действия токсичных и вредных веществ при их сбросах и выбросах 96
6.2.3. Обеспечение электробезопасности 96
6.2.4. Обеспечение комфортных условий труда работников 97
6.3. Мероприятия по обеспечению безопасности в чрезвычайных ситуациях 98
6.4. Оценка эффективности мер по обеспечению экологической безопасности 101
6.5. Выводы по разделу 103
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 104
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 106
Объектом исследования являются методы борьбы с проблемой формирования конусов
газа на газонефтяных и газоконденсатнонефтяных месторождениях.
Цель работы – оценка применимости технологии создания газогидратного барьера на
уровне газонефтяного контакта на примере одного из месторождений Восточной Сибири с
нефтяной оторочкой, газовой шапкой и низкой пластовой температурой.
В процессе исследования проводились: литературный обзор и анализ существующих
методов контроля конусообразования и, конкретно, барьерных технологий; аналитические
расчеты критических дебитов конусообразования на вертикальных скважинах без и в
присутствии барьера разного радиуса, на горизонтальных скважинах – без барьера;
гидродинамическое моделирование работы добывающей горизонтальной скважины без и в
присутствии барьера и оценка технологического эффекта; экономический анализ
рентабельности создания газогидратного барьера.
В результате исследования была доказана эффективность применения газогидратного
барьера в случае успешной установки.
Степень внедрения: выявлен общий положительный эффект и увеличение
технологических и экономических показателей на одном из месторождений Восточной
Сибири, однако в случае конкретного месторождения требуются более тщательные
исследования, связанные с индивидуальными условиями месторождения, с целью
уменьшения степени неопределенности успешной установки барьера.
Область применения: борьба с конусообразованием на газонефтяных и
газоконденсатных месторождениях с благоприятными термобарическими условиями для
стабильного существования газогидратов.
Экономическая эффективность/значимость работы: в данной работе был разработан
способ увеличения коэффициента нефтеизвлечения нефтяных оторочек низкотемпературных
пластов, а соответственно, способ увеличения чистого дисконтированного дохода от
эксплуатации месторождения.
В будущем планируется более подробное изучение неопределенностей, связанных с
реализацией технологии создания газогидратного барьера.
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы исследований. На территории Российской Федерации известно
около 200 газоконденсатно-нефтяных и газонефтяных месторождений, характеризующихся
наличием нефтяной оторочки – нефтенасыщенной части залежи, геологические запасы и
размеры которой значительно меньше ее газонасыщенной (газоконденсатнонасыщенной)
части, с запасами нефти в нефтяных оторочках – более 6 миллиардов тонн и газа в газовых
шапках – более 7 триллионов кубических метров, что представляет собой существенную
часть общих запасов углеводородов в России.
Исходя из статистических данных, запасы нефтяных оторочек газонефтяных и
газоконденсатно-нефтяных залежей разрабатываются малоэффективно, что обуславливается
частым образованием газовых конусов из газовой шапки и последующими прорывами газа в
нефтяные добывающие скважины. Подобные прорывы являются причинами потери части
запасов газовой шапки, а пренебрежение разработкой нефтенасыщенной части приводит к
расформированию нефтяной оторочки. По причине сложности и трудоемкости разработки
углеводородные запасы нефтяных оторочек относят к ТИЗ (трудноизвлекаемым запасам
нефти). При стандартной схеме разработки газоконденсатно-нефтяных и газонефтяных
месторождений на режиме истощения КИН (коэффициент извлечения нефти) составляет в
лучшем случае около 10 %. Одновременно с этим, попытки использования вторичных
методов увеличения нефтеотдачи путем ППД (поддержания пластового давления) методом
заводнения при освоении нефтяных оторочек также демонстрируют малую степень
эффективности.
На сегодняшний день извлечено менее 2 % от общих запасов российских
газонефтяных месторождений. Столь малая цифра обуславливается неэффективной добычей
нефти, тормозящей дальнейший ввод запасов газовой шапки в эксплуатацию. Поэтому, при
разработке месторождения с газовой шапкой и нефтяной оторочкой часто пренебрегают
запасами нефти, что, хотя и не соответствует требованию государства о достижении
максимального уровня извлечения углеводородных запасов из недр, является неизбежным
ввиду нерентабельности добычи нефти [1].
Большинство месторождений Восточной Сибири, газоконденсатные залежи которых
характеризуются наличием тонких нефтяных оторочек, планируются к освоению в
ближайшие годы. Именно поэтому остро стоит вопрос о разработке инновационных
технологий, способных обеспечить более высокие коэффициенты нефтеизвлечения [2, 3].15
К таким месторождениям относится целевое нефтегазоконденсатное месторождение
(НГКМ Д), являющееся объектом реализации результатов исследования данного проекта,
расположенное в пределах республики Саха (Якутия) и являющееся одним из самых
больших по углеводородным запасам в России. На данный момент месторождение находится
на переходном этапе завершения геологоразведочных работ и начале опытнопромышленных работ совместно с подготовкой к промышленной разработке залежей.
Исходя из всего вышеизложенного, целью данной работы является разработка
инновационного решения проблемы повышения нефтеотдачи нефтяных оторочек
месторождений с газовой шапкой на примере низкотемпературных залежей месторождения
Д.. Для достижения данной цели был разработан метод газоизоляции с помощью создания
газогидратного барьера в области газонефтяного контакта для увеличения времени
безгазовой выработки запасов нефтяной оторочки.
Целью данной работы являлось оценка применимости технологии установки
газогидратного барьера на уровне ГНК для замедления конусообразования газа из газовой
шапки.
В данной работе было показано, что с технологической и экономической точек
зрения, данная технология является перспективной в условиях низкотемпературных пластов
газонефтяных и газонефтеконденсатных месторождений Восточной Сибири. С помощью
инструментов гидродинамического моделирования (ПО Petrel) и экономического анализа
были произведены подтверждающие расчеты. Кроме того, аналитическими методами было
доказано, что в условиях НГКМ Д бурение горизонтальных нагнетательных и добывающих
стволов является более оптимальным, чем бурение вертикальных скважин, исходя из
полученных критических дебитов конусообразования.
Однако стоит помнить, что каждое месторождение уникально по своим
геологическим и физико-химическим условиям. Поэтому существует большое количество
неопределенностей, которые играют важную роль в степени успешности применения
технологии установки газогидратного барьера. К ним относятся:
Степень минерализации пластовой воды и ее влияние на условия образования и
стабильного существования газовых гидратов в пласте. В газонасыщенной части
пластовая вода присутствует в связанном состоянии, однако закачка пресной воды
извне может ее активизировать. При смешении внешней и пластовой воды изменится
общая степень минерализации, что может повлечь за собой сдвиг фазового
равновесия газогидратов.
Распространение закачиваемой воды в пласте. Площадное распространение
закачиваемой воды напрямую влияет на размер и проницаемость газогидратного
барьера, а соответственно, на качество газоизоляции.
Активность аквифера. Является одной из самых больших неопределенностей. В
случае если аквифер активный, величина критического дебита будет
контролироваться не только вероятностью образования конуса газа, но и
вероятностью формирования конуса воды.
Вероятность образования вторичной газовой шапки. Разница между пластовым
давлением в нефтяной оторочке и давлением насыщения нефти составляет 1-2
атмосферы. В случае нефти с большим газовым фактором увеличивается опасность105
образования вторичной газовой шапки под газогидратным барьером, и
соответственно, вероятность формирования вторичного газового конуса.
Исходя из всего вышесказанного, технология газогидратного барьера является
перспективной, однако требует тщательного анализа всех неопределенностей и изучения
пластовых условий конкретного месторождения для увеличения вероятности успешного
применения данной технологии.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
