КОМПЛЕКСНЫЕ МЕТОДЫ

 

Информагентство «Девон» приводит продолжение статьи сотрудника Института энергетики и перспективных технологий ФИЦ Казанского научного центра РАН Р.Н. ГАТАУЛЛИНА. 

При разработке природного битума проводятся комплексные методы воздействия на пласт. Это термогазохимическое воздействие в комплексе с перестрелом перфорации, термогазохимическая обработка, системная кислотная обработка, виброакустические и имплозионные методы, акустико-химическое воздействие.

На последних стадиях освоения месторождений Татарстана разработан и апробирован ряд технологий. Это извлечение битума методом низкотемпературного окисления, циклическое воздействие паром, циклическая закачка воздуха, циклическая и площадная закачка парогаза, внутрипластовое горение (ВГ).

Все залежи битумов находятся в густонаселенных районах Татарстана и характеризуются невысокими значениями пластового давления (0,1–,0 МПа). Промысловые исследования выявили отрицательные факторы, сопутствующие ВГ. В их числе - сложность контроля протекающих процессов в пластах.

Отмечается возникновение термического и окислительного крекинга в продуктивном пласте, что приводит к существенной потере ценности извлекаемой продукции. Метод ВГ считается наиболее отработанным на Мордово-Кармальском месторождении, где среднесуточные дебиты по нефти достигали 9 т, а по жидкости –до 20 т.

Метод НТО является аналогом паротеплового воздействия. Он включает в себя ряд этапов. Это прогрев продуктивного пласта паром или парогазом; закачка воздуха с целью форсирования окислительных реакций, выдержка скважины для прогрева пласта в течение нескольких суток и отборе продукции.

Данная технология способна увеличить дебит скважин и позволяет снизить расход закачиваемых в пласт агентов на единицу продукции. Но в свою очередь с ростом циклов обработки в пласте копятся тяжелые нефтяные остатки. Они существенно снижают фильтрацию пластовых флюидов и производительность скважины. Эти недостатки можно исключить, если вносить в пласт теплоту с помощью теплоносителей.

ВИБРООБРАБОТКА

На промыслах Татарстана успешно апробирована виброобработка забойными пульсаторами нагнетательных скважин, разработанными институтом «ТатНИПИнефть» (Бугульма). Воздействие волновыми полями на пласт принято разделять на акустические, вибросейсмические и виброволновые. Есть два направления использования волновых технологий в нефтедобыче.

Это обработка низкодебитных скважин при засорении призабойной зоны при их эксплуатации или буровыми растворами после их бурения. Выполняется также интенсификация добычи нефти за счет резонансного волнового воздействия на целые участки месторождений (объемное воздействие). Волновая обработка пласта основана на ряде специфичных явлений, возникающих в скелете породы и в большой мере насыщающей его флюиды.

В основном это нелинейные эффекты, в частности, изменение фронта волны, дисперсия энергии волн. Эти эффекты могут приводить к существенному увеличению скорости фильтрации жидкости или газа в капиллярных каналах и в самой пористой среде, к интенсификации тепловых и массообменных процессов в пласте, перераспределению градиентов давления и т.д.

Вибросейсмическое воздействие реализуется следующими способами. С поверхности или скважинными техническими средствами на призабойную зону скважины, распределяя энергию через волноводы. Или воздействие ведется виброисточниками с земной поверхности, передавая энергию на продуктивный пласт через насыщенную пористую среду.

Вибросейсмическое воздействие с земной поверхности существенно повышает нефтеотдачу на обводненных пластах, месторождения которых находятся на поздних стадиях разработки. Особую эффективность этот метод показал на многопластовых залежах. Эффект последействия сохраняется до года. Однако при этом достаточно сложно оценить определенный эффект воздействия в рамках значительного объекта разработки.

ТЕРМОВОЛНОВОЙ МЕТОД

Крупнейшим месторождением высоковязкой (сверхвязкой) нефти является Ашальчинское («Татнефть»). Оно расположено на западе Южно-татарского свода, залегающее на глубине до 110 м от земной поверхности. Несмотря на почти полувековой период геологических исследований и применяемых методов добычи высоковязкой нефти, до сих пор не удается решить проблемы с освоением месторождения. За последнее десятилетие освоения Ашальчинского месторождения добыто более 1000 тыс. т тяжелой высоковязкой нефти.

Значительная доля добытой нефти разрабатывалась в условиях горизонтальных скважин, дебиты которых в разы больше (технология SAGD), чем вертикальных. К 2015 году дебиты по ГС составляли около 23 тонн в сутки. Благодаря внедрению большего количества скважин добыча составила около 380 тыс. т нефти в год.

Исследования, выполненные ФИЦ КазНЦ РАН совместно с ПАО «Татнефть» показали, что задача может быть решена за счет комбинированного воздействия на продуктивные пласты (совмещения теплофизического и волнового). Комбинированная технология осуществляется размещением в нагнетательной скважине излучателя (генератора) колебаний. Благодаря нему в потоке теплоносителя формируется волновое поле, которое интенсифицирует внутрипластовые процессы. 

Сущность метода заключается в том, что при волновом воздействии интенсифицируются процессы тепло-массообмена в пласте и повышается эффект теплофизического воздействия. Последнее за счет увеличения температуры пластовой среды повышает ее подвижность, что повышает эффект волнового воздействия. Достигается синергетический эффект воздействия.

Скважинные излучатели разной мощности колебаний позволяют воздействовать на пласт при их размещении как по стволу скважины, так и на насосно-компрессорных трубах (НКТ). Волновая обработка может проводиться как при нагнетании рабочих агентов, так и во время остановки, а в скважинах газлифтного и фонтанного типа – без остановки добычи и подъема НКТ.

+ SAGD

В процессе промысловых испытаний комбинированного (термоволнового) воздействия в условиях внутрипластового горения на Мордово-Кармальском месторождении ПБ показан существенный прирост добычи битума на участке 404. Воздействие на пласт было частотами 1000 и в последующем –2000 Гц. При этом наблюдается увеличение дебита эксплуатационных скважин до 70–80% при частоте воздействия 1000 Гц и до 500–30% –на частоте 2000 Гц.

Успех эффективного применения комбинированного воздействия также наблюдался на промысловых участках Первомайского месторождения «Татнефти». Волновое воздействия совмещали с заводнением. Воздействие упругими волнами реализовывалось за счет установки проточного гидродинамического излучателя в нагнетательной скважине. Эффект проявился в увеличении дебита нефти и снижении обводненности извлекаемой продукции. На одном из участков при волновом воздействии повысилась приемистость нагнетательной скважины.

Особо высокий эффект комбинированного воздействия следует ожидать при совмещении волнового воздействия с SAGD (парогравитационной технологией) в условиях горизонтальных скважин. Эти ожидания обусловлены тем, что реализуется линейный источник упругих волн, позволяющий подвергнуть воздействию всю толщу продуктивного пласта на протяжении всей длины горизонтальной скважины. И благодаря этому может быть обеспечено эффективное освоение колоссальных запасов ценнейшего природного сырья.

Среди приведенных выше методов, наиболее рентабельными и успешно апробированными являются тепловые (особенно SAGD), гидродинамические и химические методы в условиях вертикальных и горизонтальных скважин, а также комбинирование нескольких отдельных методов.

Основным фактором, ограничивающим эффективность методов извлечения, является неоднородность продуктивного пласта и месторождения в целом. Характеристики и свойства тяжелой нефти или природного битума (вязкость, проницаемость и т.д.) в пласте значительно меняются даже на небольших расстояниях в рамках одного месторождения или участка разработки.