КОМБИНИРОВАННОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ НА ПРОДУКТИВНЫЕ ПЛАСТЫ КАК СПОСОБ ДОСТИЖЕНИЯ СИНЕРГЕТИЧЕСКОГО ЭФФЕКТА
форум ^
Исследования последних лет свидетельствуют, что в пластах, разрабатываемых в настоящее время и подлежащих освоению в ближайшем будущем, сложились качественно новые условия. Уже очевидно, что ранее созданные модели процессов в продуктивных пластах далеко не адекватны процессам, протекающим в реальных условиях. В связи с этим возникла острая необходимость пересмотра устоявшихся представлений о процессах в пластах, механизме внешнего воздействия, учета особенностей ситуации, сложившейся на поздних стадиях разработки месторождений. Нужны новые подходы для описания этих процессов, поиск новых способов эффективного воздействия на них. Следует признать, что к настоящему времени предложено множество различных методов повышения интенсивности процесса добычи и нефтеотдачи пластов. И, как правило, при определенных условиях достигается положительный результат их применения. Однако именно многочисленность этих методов свидетельствует об их недостаточной эффективности, отсутствии кардинального улучшения состояния дел [1].
Так, в частности, общепризнанна технологическая эффективность ряда теплофизических и физико-химических методов воздействия на продуктивные пласты, нашедших относительно широкое применение. Однако оценка энергетических и материальных затрат, сопутствующих этим методам, свидетельствует об их недостаточной экономической эффективности, особенно в процессе эволюции пласта на поздних стадиях разработки месторождения.
В этом свете в последние годы все больший интерес вызывают методы комбинированного воздействия, под которым понимается совмещение или чередование с определенной закономерностью
различных методов воздействия на продуктивные пласты [2].
Важным обстоятельством при этом является тот факт, что применяемые методы не противопоставляются друг другу, а способствуют повышению эффективности каждого из них в условиях эволюции пласта, тем самым обеспечивая рациональное использование накопленного опыта и располагаемой материально-технической базы.
Наибольшая эффективность достигается в тех случаях, когда при совмещении методов проявляется их взаимовлияние на механизм каждого из них. Как показали экспериментальные и опытно-промышленные исследования [3, 4], наиболее значимые результаты достигнуты при совмещении теплового, волнового и физико-химического методов воздействия. При этом, во-первых, каждый из них в отдельности оказывает многоплановое влияние на процесс фильтрации, создает благоприятные условия для проявления другого. Во-вторых, открывает новые возможности совершенствования механизма воздействия каждого из них на процессы в пласте. В итоге при удачном сочетании методов достигается сверхсуммарный (си-нергетический) эффект комбинированного воздействия.
Возросший интерес к комбинированным методам, включающим волновое воздействие, и увеличение масштабов их применения обусловлены и тем, что в последние годы созданы относительно простые, надежные и недорогие технические средства их осуществления [5]. Последние базируются на использовании различных физических эффектов возбуждения колебаний давления в потоке нагнетаемых в пласт жидкостей. При этом в качестве источника энергии волнового воздействия используется незначительная часть (5-10%) энергии потока нагнетаемого в пласт агента сжимаемой или несжимаемой жидкости.
Исследование эффективности рассматриваемых методов авторами выполнено на примере тепло-волнового воздействия на продуктивные пласты Мордово-Кармаль-ского месторождения природных битумов. Опытно-промышленный эксперимент проведен на 8 участках месторождения, в процессе разработки которого волновое воздействие было совмещено с процессом внутрипластового горения (Рис.1). На рисунке представлена схема нагнетательной скважины с установленным на забое двухступенчатым генератором колебаний давления в потоке подаваемого в пласт агента воздей-
В.Е. АЛЕМАСОВ, Я.И. КРАВЦОВ,
03 КазНЦ РАН
Р.Х. МУСЛИМОВ
Казанский
Государственный
университет
Рис.1. Схема
комбинированного воздействия на продуктивный пласт.
л. форум
Рис.2.
Зависимость дебита скважин от режимов воздействия (участок №404).
Рис.3.
Динамика дебита скважин (участок №404).
ствия. При этом в пласте формируется неоднородное волновое поле. Промышленный эксперимент начат в январе 1998 г. и продолжается до настоящего времени. Волновое поле формируется благодаря возбуждению колебаний давления в потоке воздуха, нагнетаемого для поддержания внутрипластового горения и проходящего по тракту установленного на забое скважины излучателя колебаний. Исследовано влияние режима волнового воздействия (частоты и амплитуды колебаний и характера их чередования) и режима внутрипластового горения, определяемого расходом воздуха в нагнетательную скважину.
Воздействие осуществлялось при изменении частоты колебаний в диапазоне 1-3 кГц, при постоянном и периодически меняющемся расходе воздуха. Конструкция созданного авторами и использованного в процессе испытаний излучателя колебаний позволяет формировать в пласте неоднородное волновое поле. Как показал анализ температурного поля, при этом интенсифицировались процессы смешения, горения и теплообмена и повысилась эффективность использования воздуха и
теплофизического воздействия. Вследствие этого расширилась зона теплового воздействия, увеличилась зона охвата, повысилась подвижность флюида, интенсифицировался процесс фильтрации. В результате суммарный эффект комбинированного воздействия значительно превысил сумму эффектов раздельного применения совмещенных методов.
На рис.2-5 представлены основные результаты испытаний, полученные на одном из участков, типичные для остальных.
Как следует из представленных на рис.2 данных, при комбинированном воздействии кратно (а на оптимальных режимах — многократно) увеличивается дебит скважин, существенно снижается оптимальное количество расходуемого воздуха и многократно — удельный его расход. Последнее обстоятельство свидетельствует о более рациональном распределении воздуха в пласте и более полном использовании его в процессе горения. Из представленных на рисунке данных следует также, что перечисленные показатели значительно улучшаются по мере повышения частоты генерируемых колебаний. Однако истолкование
этого факта неоднозначно: возможно, здесь сказывается влияние уровня волнового воздействия (поровый, структурный, пласто-вый); в равной мере этот результат может быть объяснен рациональной последовательностью воздействия или проявлением резонанса в пласте. Эти предположения обусловлены и сопоставлением результатов термоволнового воздействия, осуществленного на 8 различных участках месторождения [6]: при сохранении качественной картины выявленных закономерностей количественные показатели при этом существенно отличаются. Примечательным представляется то обстоятельство, что при воздействии на пласт волнами более высокой частоты (2800 Гц) эффект увеличения дебита скважин существенно ниже, чем на участке 404 при частоте 2000 Гц.
Представленная на рис.3 динамика дебита скважин убедительно подтверждает высокую эффективность метода на протяжении более 3 лет. Там же показано, что в случае отключения волнового воздействия (сентябрь-декабрь 1998 г.) дебит резко понизился и достиг уровня, который был на участке до начала комбинированного воздействия при частоте 1000 Гц. Возобновление процесса воздействия при частоте 2000 Гц привело к многократному увеличению дебита.
Как следует из представленной на рис.4 динамики затрат энергии на 1 тонну извлекаемой нефти, обусловленных удельным расходом воздуха, нагнетаемого в пласт для поддержания внутрипластово-го горения, они многократно снижаются при комбинированном воздействии: среднее за весь период испытаний значение удельных затрат энергии на участке более, чем в 5 раз меньше изначальной величины (в отсутствие комбинированного воздействия). Из представленных на рисунке данных также следует, что при прекращении комбинированного воздействия (сентябрь-декабрь 1998 г.) величины рассматриваемых показателей принимают изначальные значения.
На рис.5 показано влияние метода воздействия на обводненность извлекаемой продукции:
светлым тоном обозначено количество содержащейся в ней воды (в %%);
10
12/ 2003
форум ^
более темным тоном — доля извлекаемой нефти;
заштрихованная зона соответствует периоду теплового воздействия на пласт;
незаштрихованная — соответствует периоду комбинированного воздействия.
Как следует из приведенных на рисунке данных, при комбинированном воздействии на пласт доля нефти в извлекаемой продукции существенно возрастает, что может быть объяснено более значительным изменением реологических свойств нефти.
Подводя итог рассмотренным результатам термоволнового воздействия на продуктивные пласты как одного из методов комбинированного воздействия, можно утверждать, что длительный широкомасштабный эксперимент подтвердил возможность коренного совершенствования технологии извлечения нефти за счет достижения синергетического эффекта.
Принципиальные данные свидетельствуют о наличии больших резервов совершенствования рассмотренного метода воздействия, а также о возможности успешного совмещения других методов воздействия. Достигнутый при комбинированном воздействии эффект значительно превышает суммарный эффект применения каждого из совмещенных методов в отдельности. При этом может быть обеспечен значительный прогресс в решении таких тяжелых проблем, как интенсификация процесса добычи и повышение нефтеотдачи пластов при освоении трудноизвлекаемых запасов нефти, энергосбережение и снижение обводненности извлекаемой продукции.
Работа выполнена при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (грант №03-02-17279, №03-02-96253).
Литература
1. Алемасов В.Е., Муслимов Р.Х., Кравцов Я.И. Современные тенденции развития технологии и средств теплофизического воздействия на нефтяные и битумные пласты // «Высоковязкие нефти, природные битумы и остаточные нефти разрабатываемых месторождений». Труды научно-практ
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.