Реферат: Боксерман А. А. (Оао «Зарубежнефть»), Кокорев В. И. (Оао «ритэк»), Плынин В. В. (Оао «Зарубежнефть»), Ушакова А. С

Боксерман А.А. (ОАО «Зарубежнефть»), Кокорев В.И. (ОАО «РИТЭК»), Плынин В.В. (ОАО «Зарубежнефть»), Ушакова А.С. (ОАО «Зарубежнефть»)


Современное состояние и перспективы применения термогазового метода увеличения нефтеотдачи на месторождениях Баженовской свиты


Отложения Баженовской свиты представляют собой уникальный по своей перспективности объект нефтедобычи. Основные нетрадиционные запасы углеводородов России сосредоточены именно в нефтематеринской породе Баженовской свиты (далее – БС) и представлены высококачественной малосернистой нефтью и углеводородными газами.

Высоконефтенасыщенные глинистые отложения БС имеют практически повсеместное распространение в пределах центральной части Западно-Сибирской низменности на площади более 1 млн. км2. Суммарные ресурсы нефти в них оцениваются в размере 0,8-2,1 трлн.т, а потенциал прироста извлекаемых запасов нефти оценивается в размере не менее 30-40 млрд.тонн [1, 2].

В настоящее время этот потенциал используется неэффективно. Накопленный опыт свидетельствует, что применение традиционных способов разработки может привести к извлечению всего 3% запасов нефти. Главная причина неэффективности разработки месторождений Баженовской свиты традиционными способами заключается в нетривиальном характере фильтрационно-емкостных свойств её пород:

Нефтекерогеносодержащие породы БС представлены двумя принципиально отличными типами:

а) микротрещиноватым (порово-трещинноватым) коллектором – матрицей, которая практически непроницаема при сложившихся к настоящему времени пластовых условиях (давлении и температуре);

б) макротрещиноватым (трещинно-кавернозным) коллектором, нефтеотдающим при реализации традиционных способов разработки, хотя и эти коллекторы в обычных условиях характеризуются весьма неоднородной областью дренирования;

Доля литотипов пород с преобладанием макротрещиноватого коллектора существенно ниже доли литотипов пород с микротрещиноватостью, что является одной из главных причин низкой эффективности разработки месторождений Баженовской свиты на естественном режиме;

Отличительной особенностью Баженовской свиты как нефтематеринской породы является незавершенность процесса преобразования органического вещества в нефть. В отличие от ближайшего аналога – нефтеносных сланцев, в породах Баженовской свиты наряду с легкой нефтью, занимающей пустоты, углеводороды содержатся также в связанном виде, в сапропелевом веществе – керогене, который является составной породообразующей частью Баженовской свиты.

Следует отметить, что в течение предшествующих 20-25 лет в некоторых научно-исследовательских организациях и нефтяных компаниях проводилось работы по созданию эффективных технологий извлечения нефти из отложений БС. В частности, большое значение имеют экспериментальные исследования, которые проводились в 1980-е гг. в институтах ВНИИнефть им. А.П. Крылова и Сибирском научно-исследовательском институте нефтяной промышленности (СибНИИНП), а также экспериментальные и промысловые исследования, которые проводились в ОАО «Сургутнефтегаз» и ОАО «РИТЭК»[3, 4].

Согласно результатам экспериментальных исследований, для извлечения содержащейся в породе легкой нефти из пород БС тепловое воздействие должно характеризоваться температурой до 300-350 0С, в то время как для извлечения углеводородов из твердой фазы - керогена необходима более высокая температура, выше 400 0С.

В этой связи очевидна необходимость создания эффективного способа извлечения нефти из пород БС и их ввода в промышленную разработку. Именно достижение этой цели руководство ОАО «РИТЭК» поставило перед собой, формируя творческий коллектив для выполнения работ по государственному контракту с Федеральным агентством по науке и инновациям от 16.05.07 № 02.525.11.5002 с целью разработки комплексного проекта «Создание и внедрение инновационного технологического комплекса для добычи трудноизвлекаемого и нетрадиционного углеводородного сырья (кероген, битуминозные пески, высоковязкие нефти)» [5]. В основу инновационного технико-технологического комплекса был положен термогазовый метод увеличения нефтеотдачи (далее - ТГВ), предложенный во ВНИИнефть в 1971 г. [6], обеспечивающий выработку тепловой энергии непосредственно в пласте за счет самопроизвольных внутрипластовых окислительных процессов.

Принципиальные отличительные особенности реализации термогазового воздействия на породы Баженовской свиты заключаются в следующем:

максимально возможном извлечении легкой нефти из дренируемых пород за счет реализации в результате внутрипластовых окислительных процессов смешивающегося вытеснения нефти продуктами окисления (углекислым газом, углеводородными газами и широкимой фракцией легких углеводородов);

расширении зон дренирования, улучшении фильтрационно-емкостных свойств пород за счет теплового и гидродинамического воздействия;

извлечении легкой нефти из микротрещиноватой матрицы под влиянием теплового воздействия из дренируемых зон;

вовлечении в разработку керогеносодержащих зон и извлечении из них углеводородов за счет термического крекинга и пиролиза керогена.

Одновременная закачка воды и воздуха позволит совместить эффекты термического и гидродинамического воздействия, которые способствуют образованию обширной зоны перегретого и насыщенного пара. При этом гидровоздействие не только обеспечивает перенос тепла вперед зоны окисления, но и способствует улучшению фильтрационных характеристик нефтекерогеносодержащих пород БС [7], что в свою очередь также приводит к ускорению распространения теплового воздействия и повышению степени извлечения нефти. Это позволяет сократить потребность в воздухе при разработке залежей методом ТГВ и снизить себестоимость добычи нефти, так как доля расходов на закачку воздуха в сумме общих затрат на добычу нефти достигает 30-40 %.

В результате проведенных численных исследований установлено влияние темпов закачки и величины водовоздушной смеси на величину прогрева недренируемой зоны до определенной температуры. С увеличением водовоздушного отношения (ВВО) увеличивается величина тепловой оторочки и скорость ее перемещения при одновременном уменьшении среднего уровня температуры тепловой оторочки. Это означает, что с увеличением ВВО глубина прогрева до необходимой температуры недренируемой зоны (матрицы) может как увеличиваться, так и уменьшаться.

Было определено оптимальное значение ВВО, которое обеспечивает максимально возможный объем прогрева матрицы, а значит и степень извлечения из нее нефти. Как следствие установлена принципиальная особенность термогазового способа разработки месторождений БС, согласно которой величина ВВО закачиваемой кислородсодержащей смеси и темп ее нагнетания регулируется на основе математического моделирования из условия необходимости прогрева максимально возможного объема нефтекерогеносодержащей недренируемой матрицы до температуры 250-300ºС [8].

Реализация такого регулирования позволит обеспечить не только эффективное смешивающее вытеснение нефти из дренируемых зон, но и ввод в активную разработку нефтекерогеносодержащих зон, запасы нефти в которых при традиционных методах воздействия в разработку не вовлекаются.

ВВО закачиваемого в пласт рабочего агента согласно математическим оценкам может превышать 0,001 м3/нм3. В свою очередь это позволяет применять насосно-компрессорные бустерные установки, что существенно снижает расходы на компрессию воздуха, а значит, повышает экономическую эффективность применения ТГВ.

Для максимально возможного использования высокого потенциала термогазового способа разработки месторождений БС его составные технические и технологические компоненты должны способствовать, в первую очередь, расширению области дренажа и теплового воздействия, обеспечению на этой основе максимально возможного охвата процессом извлечения нефти.

При формировании модификаций термогазового способа разработки конкретных месторождений БС необходимо учитывать накопленный к настоящему времени потенциал технических и технологических средств увеличения охвата воздействием:

Применение горизонтальных и горизонтально-разветвленных скважин;

Бурение боковых стволов;

Формирование разветвленных боковых дрен;

Применение гидроразрыва пласта различного дизайна, в том числе, направленного;

Производство щелевой разгрузки призабойных зон;

Тепловое и термогазохимическое воздействие на призабойную зону

Парогазовое воздействие с использованием забойного парогазогенератора на основе монотоплива;

Циклическое воздействие;

Применение различных технических устройств для закачки в пласт водогазовых смесей, в частности, насосно-компрессорных бустерных и эжекторных установок.

С целью отработки метода термогазового воздействия в ОАО «РИТЭК» было выбрано Средне-Назымское месторождение, на опытном участке которого с августа 2009 года ведутся промысловые испытания и освоение техники и технологии закачки воздуха и воды, а также системы контроля за процессом ТГВ. После разработки и утверждения технологической схемы конце 2010 года предусматривается начать опытные работы по реализации термогазовой технологии.

Для прогноза возможных технологических результатов была создана геолого-гидродинамическая модель опытного участка, а также методика расчета процесса ТГВ применительно к геолого-гидродинамическим условиям данного участка.

Результаты компьютерного моделирования подтвердили перспективность применения инновационного термогазового метода и целесообразность его развития для ввода в промышленную разработку месторождений БС.

Нефтеотдача от применения ТГВ на опытном участке может достигнуть 40% и более.

Накопленная доля добычи нефти из дренируемых зон может составить примерно 40%, за счет пиролиза содержащегося в этих зонах керогена 10-15%, а за счет термогидродинамического воздействия на недренируемые зоны – 20-25% (рисунок 1).






Рисунок 1 - Прирост КИН в зависимости от темпа закачки воздуха на Средне - Назымском месторождении, результаты гидродинамического моделирования.


К настоящему времени полученные данные промысловых испытаний подтверждают теоретические положения о реализации ТГВ, а именно:

протекание активных внутрипластовых окислительных процессов (наблюдается значительное увеличение в добываемых газах доли азота до 45 %, углекислого газа до 7%, отсутствие кислорода);

использование керогена в качестве основного топлива при внутрипластовых окислительных процессах: результат возможного пиролиза и крекинга керогена наблюдается в увеличении до двукратного объема добываемых углеводородных газов (рисунок 2);






Рисунок 2 - Прирост добычи газа с момента начала закачки воздуха опытном на участке Средне - Назымского месторождения, промысловые данные.




формирование в пластовых условиях смешивающегося вытеснения; наблюдается существенное увеличение в составе нефти легких фракций, по сравнению с данными, полученными до начала закачки воздуха и, связанное с этим, снижение вязкости и плотности нефти в 3 и 1,05 раз соответственно (рисунок 3).






Рисунок 3 - Сравнение фракционного состава проб нефти (2009 и 2010 г.) из скв. № 3000 в годах.



Освоение и промышленная реализация термогазового МУН имеет принципиальное значение для увеличения российской сырьевой базы нефтедобычи и кардинального повышения эффективности разработки нефтяных месторождений, особенно в Западной Сибири, где новый метод может быть применен на месторождениях с низкопроницаемыми и керогеносодержащими коллекторами.

Потенциал прироста извлекаемых запасов нефти за счет освоения и развития инновационного термогазового метода может составить:

– на месторождениях БС – 35-50 млрд.т.

– на месторождениях легкой нефти

низкопроницаемыми коллекторами – 5-6 млрд.


Литература


Сонич В.П., Батурин Ю.Е., Малышев А.Г., Зарипов О.Г., Шеметилло В.Г. Проблемы и перспективы освоения Баженовской свиты. Нефтяное хозяйство, 2001, №9.

Сонич В.П. Тип коллекторов в породах Баженовской свиты и механизм его образования// Сб. науч. тр. СибНИИНП «Особенности подсчета запасов нефти в баженовских отложениях Западной Сибири». Тюмень, 1985 г.

Сборник научных трудов ЗапСибНИГНИ «Строение и нефтегазоносность баженитов Западной Сибири» под редакцией Нестерова И.И. Тюмень, 1985 г.

Сонич В. П. Перспективы разработки отложений Баженовской свиты на месторождениях ОАО «Сургутнефтегаз». М., 2002.

Боксерман А.А., Грайфер В.И., Кокорев В.И., Чубанов О.В. Термогазовый метод увеличения нефтеотдачи. Журнал «Интервал», №7 (114), 2008.

Боксерман А.А. Результаты и перспективы применения тепловых методов воздействия на пласт. В кн. Тепловые методы воздействия на пласт (Материалы отраслевого семинара, состоявшегося 5-8 октября 1971 г. в г. Ухта). ВНИИОЭНГ, Москва, 1971, с. 10-16.

Батурин Ю.Е., Сонич В.П., Малышев А.Г., Зарипов О.Г. Оценка перспектив применения метода гидротермического воздействия в пласте Ю0 месторождений ОАО «Сургутнефтегаз». Интервал, 2002, № 1, с.17-36.

Кокорев В.И. Технико-технологические основы инновационных методов разработки месторождений с трудноизвлекаемыми и нетрадиционными запасами нефти. – Диссер. на соискание ученой степени док. техн. наук. – М.: 2010 , 399 с.