На сегодняшний день в России заметное количество нефтяных месторождений находится на последних стадиях разработки; несмотря на практически полную выработку извлекаемых запасов, большая часть объема начальных геологических запасов остается в залежах. Открытие новых месторождений только отчасти компенсирует объемы добываемой нефти, все более актуально становится применение эффективных методов повышения нефтеотдачи на действующих месторождениях. Одним из методов, используемых для вовлечения остаточных запасов нефти в разработку, получивший широкое применение в России и странах ближнего и дальнего зарубежья, является технология нестационарного заводнения (НЗ) [1]. В рамках данной работы необходимо отметить тождественность понятий нестационарного и циклического заводнений.
Метод НЗ пластов является действенным и недорогостоящим средством увеличения нефтеотдачи пласта, как на ранней, так и на поздней стадии разработки, с возможным применением в различных геологических условиях, в том числе и для месторождений с трудноизвлекаемыми запасами. Эффективность нестационарного заводнения обусловлена проникновением воды в низкопроницаемые элементы пласта за счет увеличения давления нагнетания [2]. При этом при снижении давления нагнетания нефть из низкопроницаемых прослоев перетекает в высокопроницаемую часть коллектора. За счет перераспределения фильтрационных потоков происходит снижение обводненности добываемой продукции и тем самым вовлекаются в разработку остаточные запасы. Преимущество этого метода так же состоит в том, что во время работы добывающих скважин закачка воды в пласт полностью отсутствует, что исключает передачу давления на объект разработки даже через зоны слияния отдельных пластов и пропластков.
Изучение метода циклического заводнения (ЦЗ) идет очень давно как в теории, так и в практике [3], но до сих пор нет унифицированного инструмента для ранжирования пластов при разработке многопластовых месторождений. Для увеличения эффективности проведения циклического заводнения и сокращения трудозатрат на подбор наиболее перспективных объектов, необходимо создание универсальной методики для ранжирования пластов по потенциальной эффективности применения ЦЗ.
Цель исследований: определение ключевых геологических критериев, влияющих на эффективность циклической закачки и создание универсальной методики для ранжирования пластов с высоким потенциалом применения нестационарного заводнения.
Материалы и методы исследования
Термин нестационарное заводнение в отечественной литературе является общим понятием и подразумевает циклическое заводнение (ЦЗ), суть которого в периодическом изменении режимов нагнетания, вплоть до полной остановки закачки. В рамках настоящей статьи будем понимать тождественность НЗ и ЦЗ.
Развитие метода ЦЗ происходило не только в России, но и за рубежом [4]. Положительные результаты циклического заводнения были получены в США на месторождениях Спраберри и Мартенвил. В Германии циклическая закачка воды осуществлялась на месторождении Райнкенхаген. В бывшей Чехословакии на месторождении Грушки-Север также с успехом применялось циклическое заводнение.
В России существует немало месторождений со значительной величиной остаточных извлекаемых запасов, характеризующихся опережающей отбор от НИЗ с обводненностью в 1,5–2 раза. Основной задачей таких месторождений на текущий момент является снижение обводненности добываемой продукции с целью увеличения добычи нефти и сокращения расходов на утилизацию попутной воды. Циклическое заводнение – один из наиболее экономически выгодных методов увеличения нефтеотдачи для таких месторождений [5]. Необходимо понимание рационального выбора объекта с высоким потенциалом для применения НЗ.
На первом этапе работы были сформированы критерии эффективности системы ППД в целом. Критерии выделены на основе наработок проделанных ранее и анализе отечественной и зарубежной литературы (табл. 1).
Таблица 1
Формирование критериев ранжирования
|
Анализируемые критерии |
Критерий ранжирования |
Диапазон значений |
||||
|
Подвижность Kh/µн, [мД/(мПа*с)] |
< 10 |
10–20 |
20–30 |
30–50 |
> 50 |
|
|
Расчленённость, [д.ед.] |
1–2 |
2–4 |
4–7 |
7–11 |
> 11 |
|
|
Неоднородность по проницаемости, [д.ед.] |
< 1 |
1–2,5 |
2,5–4 |
4–5,5 |
> 5,5 |
|
|
ТИЗ, [тыс. т] |
< 50 |
50–100 |
100–150 |
150–200 |
> 200 |
|
|
Рпл(тек)/Рпл(нач ) при Рпл(тек)>Рнас, [д.ед.] |
< 0,2 |
0,2–0,4 |
0,4–0,6 |
0,6–0,8 |
> 0,8 |
|
|
Отбор от НИЗ, [ %] |
< 20 |
20–40 |
40–60 |
60–80 |
> 80 |
|
|
Текущая обводненность/Отбор от НИЗ, [д.ед.] |
< 0,8 |
0,8–1 |
1–1,5 |
1,5–10 |
> 10 |
|
|
Газосодержание, [м3/т] |
< 30 |
30–65 |
65–100 |
100–150 |
> 150 |
|
|
Нефтенасыщенная толщина, [м] |
< 1 |
1–3 |
3–5 |
5–7 |
> 7 |
|
Для сформированных критериев выделены диапазоны значений. Чтобы оценить влияние ключевых критериев ранжирования на общую эффективность применения ЦЗ, были созданы более 4000 синтетических моделей с варьируемыми параметрами (подвижность, неоднородность по проницаемости, расчлененность). Для расчёта влияния всех критериев сформировано и просчитано около 2 млн опытных моделей.
Основной задачей синтетических моделей являлось выявление параметров, имеющих наибольшее влияние на КИН. Создаем и рассчитываем синтетические модели на примере первых трех ключевых критериев с учетом всех диапазонов с расчетом КИНов.
В качестве примера рассмотрим синтетическую двухфазную модель (рис. 1) с неравномерным продвижением фронта вытеснения со значениями анализируемых параметров: подвижность – 15 д.ед.; неоднородность по проницаемости – 3 д.ед.; при фиксированном параметре расчленённость равном 1.
Основной задачей данных расчётов являлось выявление параметров имеющих наибольшее влияние на КИН. Для этого по каждому из варьируемых параметров вычислялся максимальный прирост ΔКИН, то есть разница между КИН с применением ЦЗ и КИНа по базовому варианту. Примеры результатов расчёта приведены в табл. 2.
Рис. 1. Синтетическая модель. Фиксированный параметр расчленённость = 1
Таблица 2
Результаты расчётов на синтетических моделях
Далее присваиваем вес влияния. Критерию, имеющему максимальный ΔКИН, т.е. оказывающему максимальное влияние, присваивается максимальный вес. Всем остальным параметрам веса присваиваются соразмерно их влиянию по ΔКИНу. Принципиальная схема проведённых расчётов на рис. 2.
Рис. 2. Схема расстановки весов
Итоговая расстановка весов, согласно результатам синтетического моделирования, представлена на рис. 3. Наибольшее влияние на эффективность применения циклического заводнения оказывают подвижность системы, неоднородность коллектора по проницаемости и расчленённость пласта.
Рис. 3. Результирующая таблица весов
Наибольшее влияние на эффективность циклической закачки имеет подвижность. Применение НЗ в системах с подвижностью более 40 д.ед. показало наименьшую эффективность. Изменение анализируемых критериев оказывает значительное влияние на конечную нефтеотдачу пласта. Это позволяет сделать вывод о правильности выбора данных параметров в качестве ключевых, влияющих на эффективность применения ЦЗ.
Таблица 3
Результаты апробации инструмента ранжирования
Результаты исследования и их обсуждение
Результатом выполненных работ стало создание инструмента ранжирования по потенциальной эффективности применения циклического заводнения. Учёт наиболее значимых критериев объекта разработки с учётом весов влияния позволит максимально эффективно определить первоочередные пласты для апробирования циклического заводнения в рамках любых активов углеводородного сырья. Описанный инструмент реализован на основе программы VBA Excel. Вводными данными для начала работы является геолого-физическая характеристика пластов и текущие данные состояния разработки.
Опробование инструмента ранжирования проведено на реальных месторождениях Волго-Уральского региона (табл. 3). В группу с максимальной оценкой попали 4 объекта разработки.
Для наиболее перспективного объекта разработки выполнены технико-экономические расчёты и проведена реализация ЦЗ. Результаты описаны в предыдущей статье авторов «Нестационарное заводнение как один из методов увеличения нефтеотдачи пластов с повышенной вязкостью нефти» [6].
Заключение
Подводя итог проделанной работы, необходимо сделать следующие выводы:
1. Создание полноценного унифицированного инструмента ранжирования позволит наиболее точно и эффективно определять наиболее перспективные объекты разработки для применения циклического заводнения.
2. Апробация инструмента ранжирования позволяет говорить об эффективности использованных методик при создании продукта. Объект, выбранный посредством проведённых расчётов, характеризуется высокой эффективностью применения ЦЗ.