Повышение
эффективности нефтеизвлечения: необходимость и тенденции
А.В. ФОМКИН,
к.т.н., генеральный директор
ОАО «ВНИИнефть А.П. Крылова»
secretary@vniineft.ru
С.А. ЖДАНОВ,
д.т.н., профессор, советник генерального директора
ОАО «ВНИИнефть А.П. Крылова»
jdanov@vniineft.ru
В России, как, впрочем, и в других нефтедобывающих странах, практически непрерывно в последние 40 - 50 лет ведутся дискуссии о необходимости более активного применения новых технологий нефтеизвлечения, обеспечивающих больший коэффициент нефтеотдачи и позволяющих более эффективно использовать открываемые запасы нефти.
IMPROVING THE EFFICIENCY OF OIL RECOVERY: THE NEED AND TRENDS
A. FOMKIN, S. ZHDANOV, JSC «VNIIneft A.P.Krylov»
In Russia, as in other oil-producing countries, almost continuously in the last 40 - 50 years there have been discussions about the need for more active use of oil recovery new technologies, providing greater the recovery factor of oil and allowing more efficient use of open oil reserves.
Keywords: technologies of oil recovery, methods to increase oil production of formation, the structure of the oil reserves, the efficiency of formation stimulation
М
ожно заметить, что дискуссии о технологиях нефтеизвлечения в разные периоды времени принимали разные формы обсуждения, и самое главное, имели неодинаковые последствия - от малозначительных до конкретных практических решений.
Что же влияло на это, и есть ли временные и технологические закономерности в развитии технологий повышения эффективности нефтеизвлечения? Рассмотрим некоторые факторы, в том числе те, на которые обычно мало обращалось внимания при рассмотрении данной проблемы.
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЙ ДЛЯ ТРУДНОИЗВЛЕКАЕМЫХ ЗАПАСОВ
Последние годы (20 - 25 лет) характеризуются существенным изменением структуры запасов разрабатываемых месторождений. Все большее влияние на возможности развития объемов добычи нефти в стране оказывает возрастающая доля так называемых трудноизвлекаемых запасов. Принципиально меняется и структура этих запасов.
Если в середине 1970-х годов к категории ТИЗ (время появления этого термина для характеристики изменения структуры наших запасов нефти) относились низкопроницаемые пласты (менее 30 мкм2 ), высоковязкие нефти (более 30 Мпа*с) и под-газовые зоны пластов, то сейчас перечень ТИЗ значительно расширяется, принципиально изменились геолого-физические критерии относительно этих запасов. Так, проницаемость пластов в 30 мкм2 сейчас, мягко говоря, никого не беспокоит, да и проницаемость в 5 мкм2 представляется обычной (рис. 1).
В свою очередь можно заметить, что изменение структуры разрабатываемых запасов в определенной степени взаимосвязано с развитием технологий воздействия на пласты, технологий нефтеизвлече-ния, так как освоение трудноизвлекаемых запасов потребовало использования новых технологических решений.
Это достаточно очевидно показывают зависимости изменения во времени доли трудноизвлекаемых запасов и величины средней проектной нефтеотдачи, которая в свою очередь является функцией эффективности используемых в проектных документах технологий (рис. 2). При этом взаимная конфигурация этих зависимостей свидетельствует, на наш взгляд, об опережающей роли динамики развития количества трудноизвлекаемых запасов и существенном отставании темпов соответствующего совершенствования технологий.
Последние годы (20 - 25 лет) характеризуются существенным изменением структуры запасов разрабатываемых месторождений. Все большее влияние на возможности развития объемов добычи нефти в стране оказывает возрастающая доля так называемых трудноизвлекаемых запасов. Принципиально меняется и структура этих запасов.
Изменение структуры разрабатываемых запасов в определенной степени взаимосвязано с развитием технологий воздействия на пласты, технологий нефтеизвлечения, так как освоение трудноизвлекаемых запасов потребовало использования новых технологических решений.
Гораздо реже возникала ситуация, когда новые неожиданные технологические решения позволяли недропользователям обратить внимание на возможность эффективного ввода в разработку новых, ранее считающихся нерентабельными запасов нефти.
Действительно, вот уже несколько десятилетий в нефтяной промышленности наиболее активно используется достаточно ограниченный перечень базовых технологий воздействия на пласты, которые, правда, постоянно в той или иной степени совершенствуются. Особенно значимые результаты получаются в последнее время благодаря удачным их сочетаниям.
Какие же это базовые технологии?
1. Бурение скважин:
- горизонтальные скважины;
- боковые стволы;
- многозабойные скважины.
2. Процесс заводнения пластов:
- различные системы размещения скважин;
- циклическое заводнение;
- барьерное заводнение;
3. Третичные методы увеличения нефтеотдачи:
- тепловые;
- газовые;
- химические;
- микробиологические.
4. Обработки призабойных зон скважин:
- водоизоляция в добывающих скважинах;
- регулирование потоков в нагнетательных скважинах;
- повышение продуктивности и приемистости скважин;
- ГРП.
Конечно, каждая из этих базовых технологий постоянно совершенствуется, их эффективность повышается, в том числе в русле общего научно-технического прогресса. Особенно следует отметить использование геолого-гидродинамического моделирования процессов разработки, возможность получения более объемной и точной информации о пластах (сейсмика, ГИС, ГДИ, методы исследования кернов и другое), новые технологические решения в бурении скважин и их эксплуатации и так далее. Все это и определяло возможности эффективного ввода в эксплуатацию трудноиз-влекаемых запасов.
Так, значительное совершенствование в последние годы претерпевал ГРП, что было связано с быстро растущей долей запасов в низкопроницаемых и ульт-ранизкопроницаемых пластах. За несколько лет обычный процесс неуправляемого разрыва призабойной зоны пласта превратился в новые технологические решения для различных геологических условий (ло-
По природным факторам (общепринятое)
- Высоковязкие;
- Подгазовые;
- Низкопроницаемые.
По природным и техногенным факторам
- Высоковязкие;
- Подгазовые;
- Низкопроницаемые пласты;
- Ультра низкопроницаемые;
- В нетрадиционных резервуарных (баженовская, доманиковая, ходумская свиты и др.);
- Остаточные в заводненных пластах.
По природным, техногенным, техническим, экономическим факторам
- Высоковязкие;
- Подгазовые;
- Низкопроницаемые пласты;
- Ультра низкопроницаемые;
- В нетрадиционных резервуарных (баженовская, доманиковая, ходумская свиты и др.);
- Остаточные в заводненных пластах;
- Морские осложненные месторождения;
- Сланцевая нефть;
- Битумы;
- Другие (глубины, толщины, насыщенность, свойства нефти и др.).
Рис. 1. Трудноизвлекаемые запасы нефти
кальный гидроразрыв, ГРП с использованием специальных реагентов для обработки пористой среды, массированный ГРП, соляно-кислотный ГРП, пенный ГРП, термогазокислотный, азотно-пенный, многоэтапный и так далее - всего сейчас известно до 50 технологий ГРП, зарегистрировано около 4000 патентов на различные изобретения в области проведения ГРП).
По имеющимся в печати данным (к сожалению, весьма неполным), сейчас в России ежегодно проводится 9000 ГРП на эксплуатационных и нагнетательных скважинах, что, в основном, связано с активным вводом в эксплуатацию скважин, разрабатывающих низкопроницаемые пласты.
Интересной представляется технология ВНИИ-нефть, предусматривающая проведение ГРП в низкопроницаемых пластах во всех добывающих и нагнетательных скважинах, при этом рядность скважин выдерживается по линии наименьшего сопротивления породы для разрыва с целью образования «псевдогалерей» со стороны нагнетательного и добывающего рядов скважин и образования соответственно более равномерного фронта вытеснения. Переход к реализации ГРП в системе скважин на основе новых техно-
91 96 2001 2006 2007 2009 2011 2013 Годы
- - Доля начальных трудноизвлек. запасов, % Коэффициент нефтеотдачи
Рис. 2. Динамика доли трудноизвлекаемых запасов и средней проектной нефтеотдачи на месторождениях страны
Годы
Рис. 3. Добыча нефти за счет применения методов увеличения нефтеотдачи в СССР
логий позволяет по-новому рассматривать данный метод воздействия. Фактически в этом случае можно говорить о методе разработки низкопроницаемых пластов [1, 2].
Пожалуй, наиболее революционно в последние годы выглядит технология сочетания ГРП и горизонтальных скважин - многозональный ГРП. Объемы применения этой технологии при разработке низкопроницаемых пластов постоянно возрастают. Так, на Самотлорском месторождении с 2009 по 2013 гг. число ежегодных операций многозонального ГРП возросло с 3 до 171, а к 2018 г. планируется их увеличение почти до 700 [3].
Вместе с тем необходимо отметить, что наибольшую эффектвность ГРП обеспечивает в низкопроницаемых пластах. Более того, в обычных геолого-физических условиях использование этого метода воздействия может привести к опережающему обводнению пластов и отрицательным результатам.
ГОСУДАРСТВЕННАЯ ПОЛИТИКА В ОБЛАСТИ НЕДРОПОЛЬЗОВАНИЯ
Тенденции в развитии и применении новых технологий нефтеизвлечения могут зависить не только от изменения структуры запасов, но и, на наш взгляд, от обеспеченности нефтедобывающих отраслей потенциальными ресурсами для увеличения или даже поддержания добычи нефти.
Так, по наиболее представительным данным, количество остаточных доказанных запасов в мире оценивали на середину 1970-х годов в 80 млрд т, в 1985-м - более 100 млрд т, в 2005-м - 170 млрд т, в 2014-м - 230 млрд т.
Таким образом, с середины 1970-х годов оценки количества остаточных доказанных запасов в мире постоянно увеличивались.
Наиболее тревожным, с точки зрения потенциала разрабатываемых запасов нефти в мире, был, вероятно, период 70-х - начала 80-х годов. И именно тогда в мире началось активное обсуждение возможности масштабного применения третичных методов увеличения нефтеотдачи - методов, направленных на дополнительные увеличения нефтеотдачи и объемов добычи не только на новых, но и на уже разрабатываемых или даже разработанных
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.