Казанцев Павел Юрьевич Ведущий научный сотрудник отдела планирования и мониторинга гидродинамических методов ППД филиала ООО «ЛУКОЙЛ-Инжиниринг» «КогалымНИПИнефть» в г. Тюмени

Повышение научно-технического уровня разработки месторождений с заводнением требует применения новых энергосберегающих технологий, позволяющих интенсифицировать добычу нефти и увеличивать коэффициент ее извлечения при одновременном сокращении объемов непроизводительно прокачиваемой через пласты воды и снижении обводненности скважин. Среди основных направлений совершенствования разработки месторождений исключительное значение приобретает использование гидродинамических методов (ГДМ) воздействия на пласты, в том числе нестационарного заводнения (НЗ).

Применение гидродинамических методов влияет как на конечное, так и на текущее нефтеизвлечение. Материалы работы Н.Г. Ибрагимова, Н.И. Хисамова и др. [1], основанные на теоретических и лабораторных данных, а также практическом опыте разработки месторождений показывают, что в результате применения гидродинамических методов увеличения нефтеотдачи можно увеличить нефтеизвлечение на 1-6 % [1], а по отдельным объектам и существенно больше.

Метод нестационарного (циклического) заводнения с изменением направлений фильтрационных потоков применим на всех стадиях разработки с обычным заводнением, при этом чем больше неоднородность коллектора, тем выше эффект от НЗ. Требования к объектам для применения нестационарного воздействия (циклического заводнения и смены направлений фильтрационных потоков) определяются событиями, происходящими в пласте при этом методе воздействия, а также результатами экспериментальных и аналитических исследований процесса [2-4].

Метод нестационарного воздействия на пласты при их заводнении может эффективно применяться  на большинстве нефтяных и газовых месторождений, так как он, как правило, не вызывает  технологических осложнений. Подробное исследование опыта проведения циклического воздействия на пласты различного геологического строения приведено в работе И.В. Владимирова [5]. Для получения наибольшего эффекта от применения метода объекты должны характеризоваться следующими свойствами и условиями: высокой макронеоднородностью продуктивных пластов; существованием между разнородными слоями, зонами и участками пласта гидродинамической связи, допускающей перетоки воды при разных градиентах давления; микронеоднородностью пористой среды; гидрофильностью поверхности пористой среды в пластовых условиях; достаточно высокой упругоемкостью залежи либо за счет сжимаемости нефти и свободного газа в пласте, либо за счет возможности создания большой амплитуды колебания давления. При этом искусственное заводнение на пласты должно быть внутриконтурным с небольшими размерами блоков.

АНАЛИЗ ПРИМЕНЕНИЯ ТЕХНОЛОГИИ НЕСТАЦИОНАРНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ

Обозначенным условиям отвечают объекты Повховского, Южно-Выинтойского, Ватьеганского месторождений, разрабатываемых ТПП «Повхнефтегаз». В 2014 году на данных объектах были проведены испытания технологии НЗ, состоявшие из трех этапов.

На первом этапе работы сводились к выбору перспективных участков для применения НЗ, на втором – к составлению программы мероприятий, на третьем – к научно-методическому сопровождению работ по НЗ на участках, а также к проведению оценки технологической эффективности по характеристикам вытеснения с разделением общей эффективности на две составляющие: эффективность повышения нефтеотдачи пласта и эффективность интенсификации нефтедобычи.

Промышленная нефтеносность в пределах Повховского месторождения установлена в отложениях мегионской свиты (продуктивный комплекс БВ8 и пласты ачимовской толщи: Ач₂, Ач₃, Ач₄, Ач₇, Ач₈), баженовской (пласт ЮВ₀¹), васюганской (пласт ЮВ₁¹) и тюменской свит (пласт ЮВ₂). Добыча нефти ведется из трех эксплуатационных объектов БВ₈, Ач и ЮВ₁.

К настоящему времени все высокопродуктивные запасы уже введены в разработку. По объектам БВ8 и Ач при проведении нестационарного заводнения дополнительная добыча нефти может быть получена лишь за счет изменения направлений фильтрационных потоков, в связи с чем будет рассмотрен только объект ЮВ₁.

В неокомских отложениях Ватьеганского месторождения выделяются 26 продуктивных пластов, в том числе 18 АВ, 6 – БВ и 2 – ачимовской пачки (Ач₃², Ач₃³).В юрских отложениях выделяются два продуктивных пласта ЮВ₁¹, ЮВ₁².

В разработке находятся четыре основных объекта АВ₁ , АВ₈, БВ_1-2, ЮВ₁ и пять объектов второй очереди освоения: АВ_6-7, БВ_6-7, АВ₀, АВ_4-5 и БВ₁₀+Ач. Основным объектом разработки для Ватьеганского месторождения остается объект АВ₁².

В пределах Южно-Выинтойского месторождения промышленная нефтеносность связана с пластами продуктивного горизонта БВ₇. На данный момент в разработке находятся два объекта: БВ₇ и ЮВ₁.

Объект разработки, определяющий текущую и накопленную добычу нефти на месторождении, – это пласт БВ₇ с благоприятными по геологическому строению участками для проведения нестационарного заводнения.

ВЫБОР ПЕРСПЕКТИВНЫХ УЧАСТКОВ ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ НЕСТАЦИОНАРНОГО ЗАВОДНЕНИЯ

Разработка программы по проведению НЗ состоит из трех основных этапов: выбор участков на место-рождении; классификация их по степени возможной эффективности применения технологии и составление программы ее применения.

Следует отметить, что продуктивные пласты обычно представлены прослоями коллекторов с различающейся проницаемостью, среди которых отмечаются непроницаемые прослои глин, алевролитов и др. Степень гидродинамической изолированности слоев характеризуют коэффициентом изолированности, представляющим собой отношение площади непроницаемой части контакта слоев ко всей рассматриваемой площади пласта. Для определения этого коэффициента необходим большой объем геологической и геофизической информации, характеризующей распределение прослоев разной проницаемости по площади. По указанным выше причинам количественное определение степени изолированности (связности) слоев представляет собой достаточно сложную задачу, поэтому для выбора участков под циклическую закачку воды использовалась разработанная в филиале «КогалымНИПИнефть» методика, которая основывается на использовании четырехслойной геолого-статистической модели, учитывающей наличие литологической связности низкои высокопроницаемых прослоев.

Для учета связности других параметров, таких как объем возможных вертикальных перетоков (доля расхода воды, приходящаяся на неоднородную часть пласта), перепад давлений между высокои низкопроницаемыми прослоями, а также длительность вертикальных перетоков, вводится параметр, характеризующий эффективность циклического заводнения – комплексный параметр Fco геологической благоприятности циклического заводнения.

Этот параметр рассчитывался по всем скважинам пласта, по которым накоплены данные по последней, наиболее полной версии РИГИС. Затем строились карты распределения комплексного параметра Fco по площади промыслового объекта. При значении этого параметра от 0,0 до 0,2 на карте его распределения отображаются оттенки, близкие к белому цвету, и такие участки считаются геологически неблагоприятными для проведения циклического заводнения.

По карте распределения комплексного параметра Fco по объекту АВ₁² (рис. 1) были выбраны участки под НЗ по площади этого объекта на Ватьеганском месторождении. По всем выбранным участкам построена четырехслойная модель и выполнен расчет средней пьезопроводности низкопроницаемых связных пропластков, а также длительность полуцикла с учетом замеренного среднего расстояния от нагнетательных до реагирующих скважин на участке. По результатам расчетов, на основе критериев, указанных ниже, были выбраны участки.

Далее предварительно выбранные участки делятся на две основные группы. В первую очередь для нестационарного заводнения рекомендуются участки с толщиной низкопроницаемого связного слоя больше 0,4 м и величиной полуцикла остановки больше одной недели. Во вторую очередь – участки с величиной полуцикла остановки нагнетательных скважин больше 125 суток. В этом случае оправдано применение технологии изменения направлений фильтрационных потоков (ИНФП).

Исходя из этих критериев, большая часть участков не пригодна под НЗ, несмотря на то, что на карте такие участки окрашены в зеленый цвет. Такие участки по второму критерию можно рекомендовать под технологию ИНФП.

С учетом указанных выше критериев с ТПП «Повхнефтегаз» было согласовано проведение НЗ на Ватьеганском месторождении на участках №2, 3, 4 (табл. 1). Распределение параметра Fco по участкам №3 и 4 представлено на рис. 2.

На Повховском месторождении для реализации циклического заводнения в 2014 году по карте распределения параметра Fco по площади пласта ЮВ1 выбрано шесть участков с наличием разнопроницаемых связных прослоев, благоприятных для реализации НЗ (рис.3).  Результаты расчетов длительности полуциклов воздействия, согласно четырехслойной модели, представлены в табл. 2. В областях с низкими значениями параметра Fco практически отсутствуют связные прослои. Таким образом, интерес представляют участки с высокими значениями параметра Fco как наиболее перспективные для данного вида воздействия.

На рис. 3 представлена карта распределения комплексного параметра Fco по объекту БВ₇^3-4 Южно-Выинтойского месторождения ТПП «Повхнефтегаз». По карте распределения параметра геологической благоприятности проведения нестационарного воздействия можно сказать, что участок на объекте  разработки БВ₇^3-4 с высокими значениями параметра Fco подходит для реализации данной технологии.

На Южно-Выинтойском месторождении для проведения нестационарного воздействия выбран объект с наличием разнопроницаемых связанных прослоев, благоприятных для реализации технологии – пласт БВ7  (рис. 3).

Исходя из результатов расчета четырехслойной геолого-статистической модели, были выбраны следующие участки: по объекту АВ₁² Ватьеганского месторождения – три участка, БВ₇^3-4 Южно-Выинтойского месторождения – один участок (табл. 1), ЮВ₁ Повховского месторождения – шесть участков (табл. 2).

Итого по ТПП «Повхнефтегаз» для проведения НЗ были выбраны 42 нагнетательные скважины на 10 участках.

АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ РЕАЛИЗАЦИИ ТЕХНОЛОГИИ В ТПП «ПОВХНЕФТЕГАЗ»

Анализ эффективности мероприятий проводился по характеристикам вытеснения в программе EOR-Effect+ по методике ОАО «ЛУКОЙЛ» МУ-01-001-01 (табл. 3-5). Практически это реализовано в программном комплексе EOR-Effect+, предназначенном для анализа процесса эксплуатации как отдельных добывающих скважин, так и их групп, а также статистического анализа эффективности проведенных ГТМ. При этом эффект от мероприятия (дополнительная добыча нефти) делится на две части: эффект, полученный за счет нефтеотдачи пласта, и эффект, полученный за счет интенсификации добычи нефти. Этот способ позволяет рассчитать компенсацию потерь добычи нефти за счет проведенного мероприятия. Так, если дополнительная добыча нефти, рассчитанная для первого эффекта, получилась отрицательной, а для второго положительной, то это свидетельствует о том, что проведенное мероприятие приводит к росту обводненности продукции скважин при одновременном росте темпов нефтедобычи.

На Ватьеганском месторождении циклическое заводнение реализовано с существенными отклонениями от адресной программы по участкам №2 и 4. Данные по повышению нефтеотдачи и компенсации представлены в табл. 3-5.

Положительный эффект, полученный по участкам №2 и 4, объясняется перекомпенсацией отборов жидкости закачкой. Отрицательный эффект по участку №3 объясняется недокомпенсацией отборов жидкости закачкой: текущая компенсация составляет 69,2%.

На рис. 4 показан график зависимости эффекта по нефтеотдаче от текущей компенсации отборов жидкости закачкой, согласно которому связь эффекта от компенсации по Ватьеганскому месторождению объясняется с достоверностью R2 = 74%.

На рис. 5 приведена зависимость нефтеотдачи от текущей компенсации отборов жидкости закачкой. Согласно графику, связь эффекта от компенсации по Повховскому месторождению объясняется с достоверностью R2 = 67%.

Результаты расчетов эффективности НЗ на участке пласта БВ73-4 Южно-Выинтойского месторождения представлены в табл. 5. Положительный эффект по участку объясняется перекомпенсацией отборов жидкости закачкой: текущая компенсация составляет 301,4%, накопленная – 378,6%.

ВЫВОДЫ ПО ИТОГАМ РАБОТ

До настоящего времени метод нестационарного (циклического) заводнения на месторождениях ООО «ЛУКОЙЛ – Западная Сибирь» активно не применялся.

Для более широкого применения данного метода был выполнен обзор физических основ и условий применимости методов НЗ; проведен анализ применения НЗ на объекте АВ₁² Ватьеганского, объекте ЮВ Повховского и БВ₇^3-4 Южно-Выинтойского месторождений ТПП «Повхнефтегаз».

Выбраны участки для проведения НЗ по картам распределения комплексного параметра геологической благоприятности Fco на объекте АВ₁² Ватьеганского, объекте ЮВ₁ Повховского и объекте БВ₇^3-4 Южно-Выинтойского месторождений ТПП «Повхнефтегаз».

Также выполнен расчет полуциклов НЗ по данным четырехслойной геолого-статистической модели по участкам объектов АВ12 Ватьеганского, ЮВ1 Повховского и объекте БВ₇^3-4 Южно-Выинтойского месторождений ТПП «Повхнефтегаз». Составлена и обоснована адресная программа применения НЗ.

По результатам расчета составлен проект программы работ по проведению в 2014 году циклического заводнения на трех участках Ватьеганского месторождения, обосновано применение циклического заводнения на шести участках Повховского и одного участка Южно-Выинтойского месторождений ТПП «Повхнефтегаз».

На Ватьеганском месторождении циклическое заводнение реализовано с существенными отклонениями от адресной программы по участкам № 2 и 4. Согласно расчету, выполненному в программном комплексе EOR-EFFECT+, отрицательный эффект получен только по участку №3. По остальным участкам получен положительный эффект.

По Повховскому месторождению ТПП «Повхнефтегаз» на шести участках, предложенных под реализацию нестационарного заводения, программа выполнена с отклонениями. Ни на одном из участков фактические полуциклы не соответствуют ни проектным, ни расчетным параметрам.

Общий дополнительный эффект от НЗ по участкам отрицательный (-2825 т), при этом эффект по нефтеотдаче пласта положительный (1830 т), а эффект по интенсификации нефтедобычи по шести участкам в сумме отрицательный (-2825 т). Суммарное сокращение добычи воды по этим участкам составило 25593 тонн.

На Южно-Выинтойском месторождении нестационарное заводнение на участке реализовано без существенного отклонения от программы. Согласно расчету в программном комплексе EOR-EFFECT+ на участке реализации НЗ дополнительно получено 1946 т нефти.

Значительное повышение нефтеотдачи пласта свидетельствует о вовлечении в разработку слабодренируемых запасов нефти на объектах месторождений ТПП «Повхнефтегаз».

Вторым положительным аспектом реализации предложенной программы циклического заводнения стало существенное сокращение попутно добываемой воды благодаря отключению нагнетательных скважин на выбранных участках Повховского месторождения.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Современное состояние технологий нестационарного (циклического) заводнения продуктивных пластов и задачи их совершенствования / Н.Г. Ибрагимов, Н.И. Хисамов [и др.]. – М.: ВНИИОЭНГ, 2000. – 112 с.
2. Упруго-капиллярный циклический метод разработки нефтяных месторождений / А.А. Боксерман, В.Б. Гавура, Ю.П. Желтов, А.А. Кочешков, В.Г. Оганджанянц, И.Н. Нетраш, М.Л. Сургучев. – М.: ВНИИОЭНГ, 1968.
3. Гавура В.Е. Геология и разработка нефтяных и газонефтяных месторождений. – М.: ВНИИОЭНГ, ГП Роснефть, 1995.
4. Шарбатова И.Н., Сургучев М.Л. Циклическое воздействие на неоднородные нефтяные пласты. – М.: Недра, 1988. – 121 с.
5. Владимиров И.В. Нестационарные технологии добычи (этапы развития, современное состояние и перспективы). – М: ВНИИОЭНГ, 2004. – 215 с.