Повышение эффективности разработки порово-трещинных карбонатных коллекторов с применением систем горизонтальных скважин

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАЗРАБОТКИ ПОРОВО-ТРЕЩИННЫХ КАРБОНАТНЫХ КОЛЛЕКТОРОВ С ПРИМЕНЕНИЕМ СИСТЕМ ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ СКВАЖИН

Бравичев Кирилл Арсеньевич

кандидат технических наук, доцент кафедры Разработки нефтяных месторождений РГУ нефти и газа им. И.М.

Губкина, г.Москва, Загайнов Александр Николаевич

аспирант кафедры Разработки нефтяных Месторождений РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, г.Москва

Сарданашвили Ольга Николаевна

кандидат технических наук, старший научный сотрудник, Института проблем нефти и газа РАН, г.Москва

АННОТАЦИЯ

Обоснование рационального варианта разработки карбонатного пласта при стационарном и нестационарном заводнении. Проведен комплекс численных гидродинамических исследований процессов разработки исследуемых пластов для различных геолого-промысловых условий. Показано, что наибольшая эффективность циклического заводнения имеет место при продолжительных ассиметричных циклах. Альтернативой продолжительным ассиметричным циклам без остановки добывающей скважины в период закачки является применение циклического заводнения при остановке добывающей скважины в период закачки. ABSTRACT

Rationale for the development of rational variant of carbonate reservoir in stationary and non-stationary flooding. The complex numerical hydrodynamic research development processes studied reservoirs for various geological andfield conditions. It is shown that the greatest efficiency of cyclic flooding occurs when prolonged asymmetric cycles. Alternative long asymmetrical cycles without stopping production well during injection is the use of cyclic waterflooding when stopping the production well during pumping.

Ключевые слова: карбонатные коллектора, стационарное и циклическое заводнение, горизонтальные скважины, численные гидродинамические исследования, режимы работы добывающих и нагнетательных скважин

Keywords: carbonate reservoirs, stationary and cyclic waterflooding, horizontal wells, numerical hydrodynamic studies, modes of production and injection wells.

Значительная доля запасов нефти в карбонатных пластах может быть отнесена к. порово-трещинному типу коллектора. Это свидетельствует, что эти запасы относятся к трудноизвлекаемым. Действительно, основные запасы углеводородов сосредоточены в низкопроницаемой матрице (1-5 мД); трещинная проницаемость характеризуется как низкими значениями проницаемости, так и высокими. Технологии освоения и эксплуатации указанных месторождений могут быть основаны на применении как вертикальных скважин, так различных систем горизонтальных скважин. Применение традиционных методов заводнения таких пластов может быть неэффективным, вследствие существенной неоднородности фильтраци-онно-емкостных и физических свойств системы) [1,с.80]. В указанных условиях для обоснования режимов работы добывающих и нагнетательных скважин необходим наиболее полный учет сложных механизмов извлечения углеводородов, а также кинетики проницаемости карбонатного коллектора [2, с.90].

Приводятся результаты гидродинамических исследований процессов разработки карбонатных пластов, фильтрационно-емкостные и физические свойства которых близки к месторождениям Арктического шельфа РФ, для различных систем расположения горизонтальных скважин при стационарном и циклическом заводнении.

Анализ результатов численных исследований для высокопроницаемого коллектора показал, что при всех длинах горизонтального участка циклическое заводнение оказывается более эффективным как по текущей и конечной добычи нефти, так и по значению водонефтяного фактора. Для всех вариантов увеличение длительности полуциклов падения пластового давления (несимметричный цикл) способствует активизации механизмов извлечения углеводородов, что приводит к увеличению текущих де-битов по нефти, снижению обводненности продукции, в соответствии с рисунком 1.

При длине горизонтальных скважин 200 м. более эффективным является циклическое заводнение с продол-

жительными полуциклами падения давления - 5-6 месяцев; при длине горизонтальной скважины 1000 м. - с полуциклами падения давления 2-3 месяца. Высокая проницаемость трещин обеспечивает высокую приемистость нагнетательных скважин, что способствует закачке достаточных объемов воды в полуцикле повышения пластового давления. Данное обстоятельство (большие объемы закачки) приводит к негативным последствиям в системах с длинными горизонтальными скважинами - к раннему обводнению добывающих скважин. Так, для варианта с горизонтальной скважиной 1000 м эффективность циклического заводнения конечный коэффициент извлечения нефти уменьшается при продолжительности полуцикла снижения пластового давления более 3 месяцев. Вместе с тем уменьшается срок разработки при лучшей динамике текущих показателей.

Анализ результатов моделирования для низкопроницаемых коллекторов показал, что циклическое заводнение с продолжительностью полуцикла падения пластового давления 1 месяца является наиболее эффективным вариантом, в соответствии с рисунком 2. С увеличением полуцикла падения пластового давления эффективность падает, но остается выше, чем для варианта со стационарным заводнением. Снижение эффективности объясняется невысокой приемистостью нагнетательных скважин в период закачки. Поэтому пластовое давление снижается по сравнению с начальным. Снижение пластового давления в полуцикле остановки нагнетательных скважин приводит к снижению дебитов жидкости на значительную величину. С повышением пластового давления дебиты по жидкости растут. Такие колебания дебитов жидкости недопустимы при механизированной добыче.

Важным отличием от вариантов с высокопроницаемыми трещинами является то, что для низкой проницаемости трещин и систем с шахматным расположением скважин эффективным оказываются протяженные горизонтальные скважин (в рассмотренном варианте длина горизонтальной скважины составляет 1000 м.).

37

36

35

„ 34 ч

Я 33 К И

32

31 /

30

29

234 Полуцикл добычи, месяц

"200 м

о 400 м Д 600 м

800 м

1000 м

Рисунок 1 - Конечный коэффициент извлечения нефти в зависимости от длительности полуцикла падения пластового

давления и длины горизонтальной скважины

0

5

6

Рисунок 2 - Коэффициент извлечения нефти в зависимости от длительности полуцикла добычи и длины горизонтальной скважины при шахматном расположении скважин

Увеличение темпа разработки порово-трещинного коллектора с низкопроницаемой матрицей при стационарном заводнении приводит к снижению конечного (при обводненности 98%) коэффициента нефтеизвлечения порядка 10%. При этом снижается срок разработки при одинаковом водонефтяном факторе. Для принятия решения по выбору рационального темпа разработки необходим учет всей совокупности критериев; технологические критерии определены при исследованиях.

Снижение степени компенсации отборов закачкой приводит к увеличению нефтеизвлечения на 4% и улучшению остальных показателям разработки: снижение водо-нефтяного фактора на 17%; снижение закачки на 13%; снижение срока разработки на 7%. Таким образом, данная технология является энергосберегающей и экологически безопасной.

Использование циклической закачки с несимметричным циклом в сторону увеличения продолжительности падения пластового давления приводит как к росту коэффициента нефтеизвлечения, так и к снижению энергозатрат (водонефтяной фактор, закачка, продолжительность разработки). Для условий пласта: проницаемость матрицы 5 мД, проницаемость трещин 200 и 50 мД эффективной является циклическое заводнение с продолжительностью полуцикла добычи 4 месяца.

Выбор рационального варианта должен производиться на основе системного подхода с учетом неопределенностей критериев эффективности - конечный коэффициент нефтеизвлечения, срок разработки, объемы закачки и добычи воды и т. д.

Закономерности, полученные в результате численных исследований по моделям фрагментов пластов, выявлены в рамках принятых допущений и в тех пределах, в которых варьировались природные параметры. Вместе с тем результаты математического эксперимента можно считать достоверными (при принятых допущениях), поскольку при построении моделей фрагментов максимально учитывались геолого-промысловые условия.

Для проведения расчетов показателей разработки на модели двойной пористости / проницаемости при различных системах размещения горизонтальных скважин (линейной и шахматной) разработана методика планирования, проведения и анализа результатов численных исследований.

Анализ результатов позволил обосновать рациональный темп разработки исследуемых карбонатных коллекторов при стационарном заводнении для различных геолого-промысловых условий, выявить механизм нефтеизвлечения. Так, рациональный дебит соответствует ка-

пиллярному режиму разработки. Обоснованы технологические параметры нестационарного заводнения, в том числе продолжительности периодов работы и простоя добывающих и нагнетательных скважин. Показано, что наибольшая эффективность циклического заводнения имеет место при продолжительных ассиметричных циклах. Альтернативой продолжительным ассиметричным циклам без остановки добывающей скважины в период закачки является применение циклического заводнения при остановке добывающей скважины в период закачки.

Список литературы

1. И.Т. Мищенко, К.А. Бравичев, Т.Б. Бравичева, А.Н. Загайнов Энергосберегающие технологии повышения эффективности разработки нефтяных месторождений с суперколлекторами //НТЖ «Нефть, газ и бизнес, № 2, 2013, С. 77-82

2. И.Т. Мищенко, К.А. Бравичев, А.Н. Загайнов Обоснование технологии циклического заводнения пластов с суперколлекторами в условиях упругих деформаций, //НТЖ «Нефтяное хозяйство», №10, 2014, С. 89-91

УЛЬТРАЗВУКОВАЯ РЕЛАКСАЦИЯ ОСТАТОЧНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ

В КОЛЬЦАХ ПОДШИПНИКА

Королёв Альберт Викторович

д.т.н. профессор кафедры ТМС СГТУ им. Гагарина Ю.А., Саратов;

Савран Сергей Александрович аспирант кафедры ТМС СГТУ им. Гагарина Ю.А., Саратов;

Смирнов Олег Олегович, Верещагин Павел Николаевич

магистры кафедры ТМС СГТУ им. Гагарина Ю.А., Саратов

АННОТАЦИЯ

В данной работе приводятся сравнительные результаты исследования эффективности, разработанной авторами технологии виброотпуска и традиционной технологии стабилизации внутренних напряжений - низкотемпературного отпуска.

ABSTRACT

This paper presents the results of comparative research on the effectiveness of technology developed by the authors vibrootpuska and traditional technology of stabilization of internal stresses - low temperature tempering.

Ключевые слова: Остаточные напряжения, ультразвуковая релаксация, вибромеханическая релаксация, ультразвук, релаксация, подшипники.

Keywords: Residual stresses, ultrasonic relaxation, vibromechanic relaxation, ultrasound, relaxation, bearings.

Известно, что одним из основных факторов, приводящих к снижению первоначальной точности изделий, является неуправляемая релаксация остаточных напряжений, неизбежно возникающая в соответствии с законами теории ползучести в процессе их эксплуатации. Увеличение отклонений формы и изменения размеров изделий, вызываемое релаксацией напряжений, неизбежно приводит к снижению надежности и уменьшению срока службы изделий, снижению их эксплуатационных свойств. Даже казалось бы незначительное изменение напряжений, а, следовательно, и геометрических параметров изделий, в течение определенного интервала времени приводит к резкой потери точности этих изделий, а затем и машины в целом. Иногда осуществляется поломка изделий, когда остаточные напряжений в изделиях суммируются с напряжениями, возникающими в процессе их эксплуатации.

Известно, что напряжения в изделиях возникают в процессе их изготовления при получении заготовок деталей, при их механической обработке, при термической обработке, при сборке изделий и суммируются в готовом изделии. Чтобы избежать потери качества изделий в процессе эксплуатации, производители техники, к которой предъявляются высокие требования надежности и долговечности, осуществляют релаксацию остаточных напряжений на заключительных стадиях их изготовления.

Из известных способов уменьшения или устранения остаточных напряжений и стабилизации размеров для прецизионных изделий точных приборов наибольшее применение имеет термическая обработка - отжиг и старе-

ние. Основными недостатками этих существующих технологий релаксации являются следующие: а) большие затраты энергии; б) их низкая производительность; в) длительность цикла обработки; г) необходимость использова-ия дорогостоящего оборудования (печей) для осуществления обработки; д) большие потребные производственные площади; е) высокая квалификация обслуживающего персонала; ж) тяжелые условия труда; з) отрицательное воздействие на окружающую среду и др. Все перечисленные недостатки приводят к резкому необоснованному удорожанию изделий и не гарантируют при этом высокое качество. Именно поэтому продолжаются поиски эффективного способа снятия остаточных напряжений.

Сотрудниками ООО НПП НИМ разработана эффективная технология ультразвуковой релаксации остаточных напряжений в деталях типа колец [1-3]. Сущность данной технологии заключается в том, что обрабатываемая заготовка подвергается упругой деформации на определенную величину, а от специальной ультразвуковой установки ей дополнительно контактным способом сообщаются ультразвуковые колебания.

Испытания способа релаксации остаточных напряжений [4] проводились на кольцах 206-01Б взятых после операции шлифования по наружному и внутреннему диаметрам и предварительного шлифования желоба.

Согласно разработанной методики исследований в качестве исследуемых факторов принимались: Dк — наружный диаметр колец; ^ — отклонения от некруглости желоба по наименьшему диаметру;