ВОЗМОЖНОСТЬ ПЕРЕНАПРАВЛЕНИЯ ПОТОКОВ ЗАКАЧИВАЕМОЙ ВОДЫ ПО НАЗЕМНОЙ СЕТИ ППД ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ НЕСТАЦИОНАРНОГО ЗАВОДНЕНИЯ

​THE POSSIBILITY OF REDIRECTING THE FLOWS OF INJECTED WATER THROUGH THE SURFACE NETWORK OF THE PPD FOR NON-STATIONARY FLOODING

Korposh Maxim Vasilyevich

Master's student, BC LUKOIL Engineering LLC, Tyumen Industrial University,

Tyumen, Russia

Voronin Maxim

Master's student, BC LUKOIL Engineering LLC, Tyumen Industrial University,

Tyumen, Russia

Gulyaev Vyacheslav Nikolaevich

Scientific Supervisor, Candidate of Technical Sciences, Associate Professor, Tyumen Industrial University,

Tyumen, Russia

АННОТАЦИЯ

На поздней стадии разработки месторождений Западной Сибири обводнённость достигает 96–98 %, КИН отстаёт от проектного. Нестационарное заводнение – малозатратный метод повышения нефтеотдачи, основанный на периодическом изменении режима закачки. На примере объекта АВ_1-3 Х месторождения рассмотрены физические принципы, классификация видов воздействия, расчёт длительности полуцикла. Анализ применения НЗ показал дополнительную добычу нефти и сокращение закачки. Выявлены ключевые факторы эффективности: расчленённость, длительность полуцикла, неоднородность проницаемости. Анализ программы НЗ на 2026 г. с прогнозом дополнительной добычи сокращением закачки. Предложена схема перенаправления излишков подтоварной воды по наземной сети ППД. Суммарный объём перенаправляемой воды – 46 814 тыс. м³.

ABSTRACT

At the late stage of the development of deposits in Western Siberia, the water content reaches 96-98%, and the KIN lags behind the design level. Non–stationary flooding is a low-cost method of increasing oil recovery based on periodic changes in the injection mode. Using the example of the AB_1-3 X deposit facility, the physical principles, classification of types of impact, and calculation of the half-cycle duration are considered. An analysis of the application of the NW showed additional oil production and a reduction in injection. The key factors of effectiveness have been identified: fragmentation, half-cycle duration, and heterogeneity of permeability. Analysis of the NZ program for 2026 with a forecast of additional production and a reduction in injection. A scheme has been proposed for redirecting excess raw water through the surface network of the PPD. The total volume of redirected water is 46,814 thousand m3.

Ключевые слова: нестационарное заводнение, поддержание пластового давления, изменение направления фильтрационных потоков, длительность полуцикла, перенаправление потоков, наземная сеть ППД, Х месторождение.

Keywords: unsteady flooding, reservoir pressure maintenance, change in the direction of filtration flows, half-cycle duration, flow redirection, onshore transmission line network, X deposit.

Введение

Х месторождение является крупным объектом разработки ООО «ЛУКОЙЛ-Западная Сибирь». Объект АВ_1-3 находится на поздней стадии: текущая обводнённость – 96,3 %, КИН – 0,260 при проектном 0,358, темп отбора от начальных извлекаемых запасов – 0,5 % в год (2025 г.). Традиционное стационарное заводнение уже не обеспечивает прироста добычи, при этом до 80 % закачиваемой воды становится непроизводительной.

Нестационарное заводнение (циклическое, импульсное воздействие, изменение направления фильтрационных потоков – ИНФП) позволяет повысить КИН на 2–10 % без применения химических реагентов. Однако при промышленной реализации возникает главная техническая проблема: одновременная остановка от 4 до 23 нагнетательных скважин приводит к образованию излишков подтоварной воды, поступающей с центрального пункта сбора (ЦПС) на кустовые насосные станции (КНС). Перенаправление этих потоков по наземной сети ППД является ключевым условием успешного проведения НЗ.

Цель работы – на основе анализа геолого-физических характеристик объекта АВ_1-3 и фактических результатов НЗ за 2021–2025 гг. проанализировать программу НЗ на 2026 г. и обосновать технические решения по перенаправлению потоков воды по наземной сети ППД.

1 Физические основы и классификация нестационарного заводнения

1.1 Механизм нестационарного воздействия

При нестационарном заводнении периодически изменяют режим закачки (активный полуцикл – повышенная закачка, пассивный – сниженная или остановка). Вследствие разницы пьезопроводностей высоко- и низкопроницаемых пропластков возникает нестационарное поле давления. В активный полуцикл давление быстрее растёт в высокопроницаемом пропластке, создавая переток воды в низкопроницаемый нефтенасыщенный слой. В пассивный полуцикл давление в высокопроницаемом слое падает быстрее, и нефть из низкопроницаемого слоя перетекает в высокопроницаемый, а затем к забоям добывающих скважин [1, 2].

Эффективность метода описывается соотношением А.М. Свалова для двухслойной системы [4]:

где – суммарный поток флюида, м³/сут; , – толщины высоко- и низкопроницаемых пропластков, м; , – их проницаемости, мкм²; – пористость, д. ед.; – коэффициент сжимаемости пластовой жидкости, 1/МПа; – производительная функция. Из формулы следует, что эффект максимален при высокой послойной неоднородности ( > ) и значительных толщинах связных пропластков.

1.2 Классификация видов НЗ

Согласно классификации В.Н. Гуляева [1], различают пять основных видов нестационарного воздействия. Для объекта АВ_1-3 (IV стадия, обводнённость >95 %) наиболее эффективен метод изменения направления фильтрационных потоков (ИНФП): попеременное отключение групп нагнетательных скважин «через одну в ряду» с работой двух групп в противофазе. Этот метод создаёт несимметричное поле давления, дополнительно выдавливая нефть из застойных зон.

1.3 Расчёт длительности полуцикла

Длительность полуцикла нестационарного воздействия определяется по формуле М.Л. Сургучёва и И.Н. Шарбатовой [2, 3]:

где – длительность полуцикла, сут.; – среднее расстояние от нагнетательных до добывающих скважин, м; – пьезопроводность низкопроницаемого связного пропластка, м²/сут, определяемая по формуле:

где = * + – приведённый коэффициент сжимаемости, 1/МПа; – проницаемость низкопроницаемого связного пропластка, мкм²; – вязкость нефти, мПа·с.

Для объекта АВ_1-3 по фактическим данным (вязкость нефти 2,80 мПа·с, проницаемость низкопроницаемой части 38,1·10⁻³ мкм², пористость 0,22) рассчитаны длительности полуциклов:

• ­участки 17, 18 (I=300 м) → t = 30 сут;
• ­участок 13 (I=450 м) → t =90 сут;
• участок 12 (I=500 м) → t=52 сут.

Полученные значения полностью соответствуют утверждённой программе НЗ на 2026 г.

2 Анализ эффективности НЗ на объекте АВ_1-3 в 2021–2025 гг.

За период 2021–2025 гг. нестационарное заводнение на объекте АВ_1-3 Х месторождения проводилось на 13 участках. В 2023 г. проводились мероприятия по ОРЗМ, в 2024 г. НЗ не применялось. Сводная информация об эффективности представлена в таблице 1, а также на рисунке 1.

Таблица 1.

Эффективность нестационарного заводнения на объекте АВ_1-3 Х месторождения за 2021–2025 гг.

Рисунок 1. Параметры режима работы нагнетательных скважин (слева) и прогноз дополнительной добычи нефти (справа) по участкам НЗ 2026 г. объекта АВ_1-3

3 Геолого-физические критерии

По методике В.Н. Гуляева, применяемой в ТПП Х, критерии применимости нестационарного заводнения на конкретном объекте формируются по следующим группам [1, 4]:

Таблица 2.

Критерии применимости нестационарного заводнения

Таким образом, объект АВ_1-3 Х месторождения по всем основным критериям соответствует требованиям для применения нестационарного заводнения.

Для программы 2026 г. выбраны четыре участка: 12 (куст 24, БКНС-1), 13 (куст 62, БКНС-2), 17 (куст 285, БКНС-7), 18 (куст 265, БКНС-6). Все они характеризуются высокой расчленённостью (5,6–9,5 ед.) и благоприятными фильтрационными свойствами.

4 Программа НЗ на 2026 г. и перенаправление потоков

4.1 Параметры программы

Программа НЗ на 2026 г. включает проведение полуциклов различной длительности (табл. 3). Суммарный прогноз дополнительной добычи – 2779 т, суммарное сокращение закачки – 16 139 тыс. м³. Наибольший ожидаемый эффект – на участке 13 (1440 т).

Таблица 3.

Адресная программа применения нестационарного заводнения на объекте АВ_1-3 Х месторождения в 2026 г.

4.2 Образование излишков подтоварной воды

При остановке нагнетательных скважин на одной или нескольких КНС приток подтоварной воды с ЦПС не уменьшается. Баланс воды на КНС в период НЗ описывается уравнением:

где – общий приток подтоварной воды на КНС в период НЗ, тыс. м³/мес.; – закачка на работающие нагнетательные скважины участков НЗ, тыс. м³/мес.; – дополнительная закачка на КНС, м³/мес.; – перенаправление на резервные нагнетательные кусты по альтернативным водоводам, тыс. м³/мес.; – размещение в сбросовом фонде (РВС), ≤ 10 000 м³/мес.; – снижение приёма за счёт остановки высокообводнённых добывающих скважин, тыс. м³/мес.

Таблица 4.

Расчёт объёмов излишков подтоварной воды при реализации НЗ 2026 г. (суммарно по 4 участкам)

Из таблицы 4. следует, что за весь период НЗ 2026 г. объём воды, требующей перенаправления на резервные нагнетательные кусты по альтернативным водоводам, составит около 46 814 тыс. м³, или в среднем по 7 802 тыс. м³ в месяц активной фазы. Наибольшие объёмы перенаправления (13 795 тыс. м³) приходятся на июль – период одновременной работы всех четырёх участков НЗ. Графики приведены на рисунках 4.1 и 4.2.

Рисунок 2. Структура сокращения закачки при реализации НЗ на 4 участках объекта АВ_1-3 Х в 2026 г. (суммарно по ЦДНГ-1В и ЦДНГ-6В)

Рисунок 3. Структура распределения объёмов подтоварной воды при реализации НЗ на 4 участках объекта АВ_1-3 Х в 2026 г. (суммарно по ЦДНГ-1В и ЦДНГ-6В)

4.3 Перенаправление потоков

На основе анализа схем высоконапорных водоводов ЦДНГ-1(В) и ЦДНГ-6(В) (по состоянию на 01.01.2026 г.) разработана следующая схема перенаправления:

По ЦДНГ-1(В):

– При остановке скважин куста 62 (уч.13, БКНС-2) излишки по водоводу 3892-ВВ (168×12 мм, L=3123 м) направляются на резервные кусты 237, 246, 58.

– Часть воды через водовод 3999-ВВ поступает на кусты 51 и 62 в рабочий период.

– При остановке куста 24 (уч.12, БКНС-1) излишки по магистрали 4019-ВВ (273×22 мм) перенаправляются на кусты 30, 35, 39, 47.

По ЦДНГ-6(В):

– При остановке кустов 285 (БКНС-7) и 265 (БКНС-6) давление на станциях возрастает, что увеличивает приёмистость работающих скважин смежных кустов на 10–15 %.

– Остаточные излишки по водоводу 3864-ВВ (168×12/114×8 мм, L=5775 м) направляются на кусты 275, 276, 264, 260, не задействованные в НЗ.

– Для предотвращения переполнения резервуаров РВС в пиковые месяцы рекомендуется оперативная остановка высокообводнённых добывающих скважин (дебит жидкости >150 м³/сут, доля нефти <1 %), а также плавный набор давления при пуске нагнетательных скважин после полуциклов во избежание открытия техногенных трещин.

Заключение

Нестационарное заводнение на объекте АВ_1-3 Х месторождения является обоснованным малозатратным методом повышения нефтеотдачи на поздней стадии разработки. Метод ИНФП соответствует геолого-физическим условиям

Анализ применения НЗ в 2021–2025 гг. на 13 участках подтвердил зависимость эффективности от расчленённости пласта, длительности полуцикла (оптимум 45–90 сут) и компенсации отбора закачкой. Наилучший результат – 5145 т дополнительной нефти на участке 11 (2025 г.).

Разработанная программа НЗ на 2026 г. для четырёх участков обеспечит прогноз дополнительной добычи 2779 т при сокращении закачки на 16 139 тыс. м³. Наибольший эффект ожидается на участке 13 (1440 т).

Главная техническая проблема – образование излишков подтоварной воды (суммарно 46 814 тыс. м³ за период) – решается путём перенаправления потоков по альтернативным водоводам (3892-ВВ, 4019-ВВ, 3864-ВВ и др.), использованием резервных нагнетательных скважин, частичной остановкой высокообводнённого добывающего фонда и сбросом в РВС.

Предложенная схема перенаправления и оперативные мероприятия (контроль уровня в РВС, плавный пуск нагнетательных скважин) позволяют реализовать НЗ без переполнения буферных ёмкостей КНС и с минимальными рисками гидроразрыва пласта.

Список литературы:

1. Гуляев В.Н. Исследование и обоснование выбора участков на объектах разработки для применения гидродинамических методов увеличения нефтеизвлечения: дисс. ... канд. техн. наук. – Тюмень: ЛУКОЙЛ-Инжиниринг, 2019. – 157 с.
2. Сургучев М.Л., Цынкова О.Э., Шарбатова И.Н. Циклическое заводнение нефтяных пластов. – М.: ВНИИОЭНГ, 1977. – 65 с.
3. Шарбатова И.Н., Сургучев М.Л. Циклическое воздействие на неоднородные нефтяные пласты. – М.: Недра, 1988. – 121 с.
4. Свалов А.М. Об эффективности циклического заводнения продуктивных пластов // Технологии нефти и газа. – 2018. – №5. – С. 37–41.
5. Программа применения нестационарного заводнения на месторождениях ТПП Х в 2026 году. – ТПП Х ООО «ЛУКОЙЛ-Западная Сибирь», 2026 (внутренний документ).
6. Схема высоконапорных водоводов ЦДНГ-1 «В» ТПП Х по состоянию на 01.01.2026 г. – ТПП Х, 2025 (внутренний документ).
7. Схема водоводов ЦДНГ-6 Х месторождения по состоянию на 01.01.2026 г. – ТПП Х, 2025 (внутренний документ).