Телефон: 8-800-350-22-65
WhatsApp: 8-800-350-22-65
Telegram: sibac
Прием заявок круглосуточно
График работы офиса: с 9.00 до 18.00 Нск (5.00 - 14.00 Мск)

Статья опубликована в рамках: Научного журнала «Студенческий» № 13(225)

Рубрика журнала: Технические науки

Секция: Энергетика

Скачать книгу(-и): скачать журнал часть 1, скачать журнал часть 2, скачать журнал часть 3, скачать журнал часть 4

Библиографическое описание:
Ян Ш. ПРИМЕНЕНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ЗАКАЧКИ АЗОТА И ПРЕДОТВРАЩЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЕ ВОДЯНОГО КОНУСА // Студенческий: электрон. научн. журн. 2023. № 13(225). URL: https://sibac.info/journal/student/225/284165 (дата обращения: 29.03.2024).

ПРИМЕНЕНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ЗАКАЧКИ АЗОТА И ПРЕДОТВРАЩЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЕ ВОДЯНОГО КОНУСА

Ян Шиюй

студент, группа Мрм-21-1, Тюменский Индустриальный Университет,

РФ, г. Тюмень

Хайруллин Азат Амирович

научный руководитель,

ассистент. кафедры Разработки и эксплуатации нефтяных и газовых месторождений, Институт геологии и нефтегазодобычи, Тюменский Индустриальный Университет,

РФ, г. Тюмень

АННОТАЦИЯ

В данной статье рассматривается конусность воды или газа в вертикальных и горизонтальных скважинах. В настоящее время основной трудностью при эксплуатации месторождений с низкой газонасыщенностью является быстрое проникновение придонных вод. Из-за этой проблемы конус воды начинает двигаться в сторону эксплуатируемой скважины. Если образовавшийся конус воды своевременно не удалить, он перекроет все перфорационные отверстия, что приведет к остановке и закрытию скважины.

 

Ключевые слова: водяной конус, вертикальные и горизонтальные скважины, обводнение скважин, прорыв придонных вод, закачка азота.

 

Обводнение добывающих скважин при водонапорном режиме - процесс естественный и закономерный, возникающий вслед за продвижением водонефтяного контакта во внутреннюю область пласта, ранее насыщенную нефтью.

Отбор нефти может сопровождаться прорывами воды в добывающие скважины. Причинами прорывов можно назвать:

1) зональная проницаемость (по поверхности) и пластовая (по толщине пласта) неоднородность пласта; вязкая и гравитационная неустойчивость смещения; особенности обустройства добывающих и нагнетательных скважин;

2) наличие залегания подошвенных вод; наклон пласта, распространение фронта вытеснения;

3) наличие высокопроницаемых каналов и трещин, особенно в трещинно-поровом коллекторе;

4) негерметичность эксплуатационной колонны и цементного кольца. В основном преждевременное обводнение может возникнуть в результате:

а) образование «языков» нагнетаемой воды по площади зонально-неоднородных залежей (заводнение по площади);

б) конусообразования подошвенной воды или газа;

в) опережающего продвижения воды по наиболее проницаемым прослоям в неоднородно-слоистом пласте (охват по толщине пласта);

г) опережающее проникновение воды по высокопроницаемым трещинам;

д) водопритоки из верхнего, среднего и нижнего водоносных горизонтов за счет течи из колонны и цементного кольца.

Преждевременное обводнение пластов и скважин приводит к значительному снижению текущей добычи нефти и возможной конечной нефтеотдачи (излишняя циркуляция воды по промытым участкам, в то время как нефть остается в пласте), большим экономическим потерям, связанным с подъемом на поверхность, транспортировкой, подготовкой и возврат больших объемов воды в пласт, с необходимостью ускоренной разработки новых месторождений для компенсации дефицита нефти. Проблема борьбы с обводнением пластов и скважин становится все более актуальной.

В настоящее время с этой проблемой активно борются не только российские газовые компании, но и зарубежные. Уже накоплен большой опыт различных методов решения проблемы конусообразования: периодическое «продувание» скважины; замена труб насоса и компрессора на трубы меньшего диаметра; использование концентрических подъемных и поршневых подъемных систем; применение ПАВ с доставкой их на забой скважины; использование компоновки низа бурильной колонны для откачки воды.

Точное математическое решение задачи о конусообразовании никогда не было построено, однако в настоящее время известны основные принципы процесса фильтрации жидкости в газосборниках, позволяющие строить приближенные решения, достаточно хорошо описывающие реальную ситуацию.

На рис. 1 показан механизм образования конуса в том случае, когда скважина вскрывает небольшой интервал вблизи подошвы нефтяного пласта, характеризующийся наличием газовой шапки. Во-первых, скважина добывает нефть без газа. Расположение ГНК отражает распределение давления, необходимого для перемещения нефти. Толщина нефтяного пласта соответствует расстоянию от точки контакта до земли на значительном расстоянии от ствола скважины вглубь пласта. Наклон области контакта в каждой точке характеризуется величиной горизонтального градиента давления в нефтяном резервуаре непосредственно под контактом.

 

Рисунок 1. Конусообразование для случая вертикальной скважины

 

По мере увеличения добычи нефти (например, при уменьшении забойного давления) градиент давления увеличивается, поэтому поверхность ГНК смещается в сторону ствола скважины. При определенном расходе градиент на поверхности скважины фактически возрастает до бесконечности (наклон контактной поверхности становится вертикальным) и происходит быстрое продвижение газа к добывающей скважине. Этот расход называется критическим.

На месторождении с нефтяной оторочкой для горизонтальной скважины прорыв газа с точки зрения падения дебита нефти более критичен, чем для вертикальной.

Существующие аналитические решения и корреляции не позволяют точно прогнозировать прорыв воды в горизонтальных скважинах; также нет решений или корреляций для прогнозирования времени прорыва газа.

В Западной Сибири в качестве второстепенного метода поддержания пластового давления традиционно используется только заводнение, но за рубежом распространена и практика закачки газа. Этот опыт можно применить и к российским лагерям. Например, некоторые меловые и юрские отложения являются гидрофобными и имеют низкую проницаемость для водной фазы, что приводит к плохой приемистости и необходимости работать при давлениях выше, чем давление гидроразрыва. Все это приводит к заколонным течениям, неэффективности закачки и, в конечном итоге, существенному снижению давления в зоне отбора из-за невозможности компенсировать отборы жидкости из пласта.

Проблемы, перечисленные выше, могли бы быть решены закачкой газа, однако опыта применения этих методов в России пока очень мало, что затрудняет реализацию подобных проектов.

На сегодняшний день есть месторождения, где реализуются проекты, основанные на использовании азота в качестве закачиваемой среды. На каждом из месторождений применялась закачка азота по разным технологиям, но с одной целью – увеличить добычу нефти из пластов. И закачка азота оказалась более эффективной, чем закачка воды.

Горизонтальные скважины широко применяются в нефтяных пластах с донным водоносным горизонтом. При сужении забоя резко возрастает обводненность добывающей скважины и быстро снижается дебит. Механизм предотвращения затопления и увеличения добычи нефти путем закачки азота в горизонтальные скважины.

Теория поведения пузырьков, вызванных проникновением газа через пористую среду, умело применяется для анализа механизмов предотвращения образования водяных конусов закачкой азота. Проводится серия визуальных экспериментов и эксперимент с одномерным вытеснением для интуитивного изучения характеристик пузырьков и механизмов блокировки в пористой среде, а также микроскопических механизмов улучшения производительности скважины путем закачки азота. Результаты показывают, что в канале подачи воды присутствуют три формы азота: крошечный пузырь, удлиненный пузырь и газовый канал, которые связаны с насыщением водой и объемом закачки газа в канал подачи воды.

Удлиненный пузырь, основной механизм предотвращения образования водяных конусов путем впрыскивания азота, может в определенной степени блокировать высокопроницаемый канал для воды. По мере увеличения вязкости сырой нефти проявляется отрицательный эффект предотвращения образования водяных конусов и увеличения диапазона зачистки дна водой. Он подходит для неоднородных коллекторов, что способствует разработке нефти в верхнем слое в области с низкой проницаемостью. Это также может значительно увеличить площадь подметания придонной воды в водоемах с низкой проницаемостью. Но для образования с высокой проницаемостью эффект подавления воды невелик. Чем раньше вводится газообразный азот, тем лучше эффект подавления проникновения воды, что может даже свести обводненность к нулю. Однако эффект от увеличения добычи нефти будет не таким хорошим.

Азот закачивается в составе водогазовой смеси, её вязкость больше, чем вязкость простой воды - возможно выравнивание профиля приёмистости + некоторый прирост коэффициента охвата по пощади. После разделения смеси азот (в отличие от СО2) будет поступать в верхнюю, прикровельную часть пласта, вытесняя при этом нефть, которая не была вытеснена заводнением. Углекислый газ при повышенных давлениях приобретает значительный удельный вес, и остается в нижней части пласта.

Это приводит к такому же уменьшению соотношения вязкостей нефти и водогазовой смеси в пласте и сокращению условий прорыва воды, обусловленных различием вязкостей или неоднородностью пласта.

Перспективы применения азота в борьбе с обводнением и увеличения добычи нефти путем закачки азота через горизонтальные скважины обладает явными экономическими преимуществами по сравнению с углеводородным и углекислым газами.

На нефтегазовых месторождениях это позволит одновременно разрабатывать нефтяные и газовые часть залежей, возвращая в газовые шапки лишь 10-20% извлекаемого газа. Особенно перспективно применение азота на месторождениях с крутым падением пластов и большими этажами нефтеносности, когда возможна реализация гравитационного дренирования даже при значительной вязкости нефти. Практически на всех месторождениях с маловязкими нефтями, на которых применяется или запланировано обычное водогазовое воздействие на пласт, могут найти применение азот вне зависимости от давления нагнетания. Разработка залежей легких, летучих нефтей и газоконденсатных месторождений может быть также эффективна за счет нагнетания в них азот.

Закачка азота успешно проводится на многих месторождениях, в основном за рубежом. Существует много вариантов использования азота, получаемого из воздуха и сжижаемого до высокого давления давления, для увеличения добычи нефти и газа. С помощью азота можно поддерживать пластовое давление в нефтяных залежах и вытеснять газ из газовой шапки, разрабатывать крутоспадающие нефтяные пласты и вести циклическую эксплуатацию газокондесатных месторождений. Кроме того, азотом можно проталкивать по пласту оторочки углекислого газа и газа выского давления.

Однако для достижения эффективных результатов от применения азота при любой технологии необходимо строго подбирать залежи по их структурному признаку и строению нефтяного пласта.

 

Список литературы:

  1. Кокорев В.И. Оценка технологической эффективности газовых методов повышения нефтеотдачи пластов ОАО «РИТЭК» // Нефтепромысловое дело. - 2010. - №5.- С.25-29.
  2. Колеватов А.А., Афанасьев С.В., Закенов С.Т. и др. Состояние и перспективы повышения нефтеотдачи пластов в России (часть 1). Экспресс-опрос // Бурение и нефть. 2020. № 12. С. 3-19.
  3. Поддубный Ю.А., Поддубный А.Ю. Методы увеличения нефтеотдачи в мире: сегодня и возможное завтра // Бурение и нефть. 2020. № 12. С. 43-48.
  4. Амиров, А. А. Обзор применения технологии водогазового воздействия / А. А. Амиров. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2020. — № 20 (310). — С. 77-79. — URL: https://moluch.ru/archive/310/70011/ (дата обращения: 22.02.2023).
  5. Ивченкова З.С., Синцов И.А. Обзор опыта применения технологии закачки азота для повышения эффективности выработки запасов нефти — Текст : непосредственный // Научно-образовательный журнал для студентов и преподавателей «StudNet» - 2020 - №8 – С. 202-207.

Оставить комментарий

Форма обратной связи о взаимодействии с сайтом
CAPTCHA
Этот вопрос задается для того, чтобы выяснить, являетесь ли Вы человеком или представляете из себя автоматическую спам-рассылку.