Технология пароциклического метода интенсификации вязких и высоковязких нефтей

Ознакомление с технологией процесса пароциклического воздействия на призабойную зону нефтяного пласта. Создание оптимальной модели, описывающей пароциклическое воздействие на призабойную зону скважины, оценка ее эффективности на примере реального объекта.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы

В течение последних лет в нефтяной промышленности наблюдается устойчивая тенденция к ухудшению структуры запасов нефти, что проявляется в росте трудноизвлекаемой нефти, увеличении количества вводимых в разработку месторождений с осложненными геолого- физическими условиями, повышении удельного веса карбонатных коллекторов с высокой вязкостью нефти, наличии большого количества залежей с обширными нефтегазовыми зонами и подстилаемых подошвенной водой и т. д. Создание и внедрение в производство новых способов и технологий воздействия на нефтяной пласт с целью получения высоких технико-экономических показателей разработки месторождений в таких условиях является одной из самых актуальных задач.

Реализация новых методов повышения нефтеотдачи пластов является одним из важнейших направлений научно-технического прогресса в нефтяной промышленности.

Проблемой увеличения нефтеотдачи пластов усиленно занимаются все нефтедобывающие страны мира, так как повышение нефтеотдачи на разрабатываемых месторождениях равносильно открытию новых. Если принять во внимание, что методы повышения нефтеотдачи, как правило, реализуются на действующих месторождениях, в обжитых регионах со сложившейся инфраструктурой, то эффективность их во много раз возрастает по сравнению с поисками и разведкой новых месторождений, особенно в районах Восточной Сибири, Татарстана, Удмуртии, Башкирии и т.д.

Из всех новых методов повышения нефтеотдачи как в России, так и за рубежом наиболее подготовленными в технологическом и техническом отношении являются термические методы. Они могут применяться в наиболее сложных физико-геологических условиях и позволяют добывать нефть вязкостью до 10 000 мПас. При этом конечная нефтеотдача увеличивается с 6 - 20% до 30 - 50%, что недоступно никаким другим новым методам. Например, на месторождении Каражанбас за счет термического воздействия нефтеотдача была увеличена с 6,9 до 41,2%; на Усинском месторождении - с 7,6 до 27,4%, на месторождении Кенкияк - с 16,5 до 44,5%, на Гремихинском месторождении с 6,1 до 35,6%.

Особый вклад в развитие термических методов внесли крупномасштабные работы на перечисленных выше базовых объектах. Эти месторождения характеризуются широким диапазоном глубин залегания продуктивных отложений, различных типов и свойств коллекторов и насыщающих их жидкостей, что позволяет перенести накопленный опыт применения термических методов на многие аналогичные объекты. Отличительной особенностью базовых объектов является то, что на них проектируются гибкие, многофункциональные системы испытания различных технологий и технических средств в расчете на перспективу.

Наиболее эффективным методом интенсификации вязких и высоковязких нефтей является пароциклическое воздействие на нефтяной пласт. Технология пароциклического метода позволяет положительно решать ряд недостатков, имеющихся в других известных тепловых технологиях. Основные преимущества технологии пароциклического метода следующие:

- ускоряется процесс рассредоточения ввода теплоносителя в продуктивный пласт, в результате чего повышается темп теплового воздействия и тепловая эффективность процесса;

- повышается продуктивная характеристика добывающих скважин, что приводит к интенсификации добычи нефти и повышению темпа выработки запасов нефти;

- повышается охват коллектора тепловым воздействием и, как результат, повышается конечная выработка запасов нефти;

- создаются условия для применения более редких сеток скважин, за счет чего значительно снижаются капитальные вложения.

Разработка моделей, прогнозирующих процесс данного метода, является весьма актуальной задачей на сегодняшний день.

Цели и задачи работы

Необходимо ознакомиться с технологией процесса пароциклического воздействия на призабойную зону пласта. Для оценки эффективности данного технологического процесса, необходимо создать оптимальную модель, описывающую пароциклическое воздействие, и оценить ее эффективность на примере реального объекта. Учитывая теплопотери в кровлю и подошву пласта, а также процесс конденсации пара, решим задачу на отыскание оптимальных параметров пароциклического метода ( время закачки, время паротепловой пропитки, эффективное время добычи). Опираясь на эти параметры, построим оптимальную модель, описывающую пароциклическое воздействие на призабойную зону скважины.

ГЛАВА 1. ОБЗОР РАЗЛИЧНЫХ МЕТОДОВ ТЕРМИЧЕСКОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ПЛАСТ

В настоящее время различные технологии термических методов получили самостоятельное развитие. Одни уже приобрели промышленные масштабы, другие проходят опытно-промышленные испытания, третьи - лабораторные исследования.

К основным технологиям термического воздействия на пласт относятся:

- воздействие горячей водой (ВГВ);

- паротепловое воздействие (ПТВ);

- внутрипластовое горение ( ВГ);

- пароциклическое воздействие на призабойную зону пласта;

1.1 Воздействие горячей водой (ВГВ)

пароциклический нефтяной пласт скважина

Для повышения нефтеотдачи несомненно целесообразно увеличивать температуру всего нефтеносного пласта. Этот вывод можно сделать, анализируя влияние теплового воздействия на физические свойства жидкостей в местах их залегания (воздействие на динамическую вязкость, плотность, на межфазное взаимодействие).

Первое, что можно предложить при решении данной задачи, -- нагнетание нагретой жидкости. Необходимо заметить, что вода -- наиболее часто используемая для вытеснения жидкость -- обладает замечательным свойством переносить гораздо большее количество тепла, приходящегося на единицу массы, чем любая другая жидкость в том же агрегатном состоянии (жидком или газообразном).

Нагнетаемая в пласт вода охлаждается при контакте с несущей породой и имеющимися в пласте жидкостями. При достаточно установившемся процессе различают две основные рабочие зоны, нумерацию которых принято начинать от начала течения в направлении его развития. Однако для лучшего понимания начнем их описание в обратном порядке (рис. 1.1.1.). В зоне 2 нефть вытесняется водой, температура которой равна температуре пласта. Нефтенасыщенность в заданной точке снижается с течением времени и при определенных условиях может достигнуть величины остаточного насыщения, зависящей от температуры в зоне 2.

В каждой точке зоны 1 температура непрерывно растет, что обычно приводит к снижению остаточной нефтенасыщенности. Кроме того, расширение породы-коллектора и заполняющей его жидкости приводит к снижению (при неизменном насыщении) массы нефти, содержащейся в порах. Если нефть содержит легколетучие углеводороды, они могут быть вытеснены при помощи последовательных процессов испарения и конденсации -- в этом случае в сравнительно узкой зоне может существовать состояние насыщения газовой фазы углеводородами.

Рис.1.1.1.Профили водонасыщенности (а) и температуры (б) при одномерном вытеснение нефти горячей водой в отсутствии испарения легких фракций нефти.

1.2 Паротепловое воздействие (ПТВ)

Применяемый традиционный способ паротеплового воздействия на нефтяной пласт заключается в закачке расчетного объема теплоносителя через нагнетательные скважины, создание тепловой оторочки и последующее продвижение ее по пласту в сторону добывающих скважин закачиваемой ненагретой водой.

Увеличение нефтеизвлечения из продуктивною пласта при нагнетании в него теплоносителя происходит за счет изменения свойств нефти и воды, находящихся в пласте, в результате повышения температуры. С увеличением температуры вязкость нефти, ее плотность и межфазовое отношение понижаются, а упругость паров повышается, что положительно влияет на нефтеизвлечение. В качестве рабочего агента применяется водяной пар, который обладает высокой удельной теплоемкостью и хорошими нефтевытесняющими способностями.

В процессе закачки пара нефтяной пласт нагревается в первую очередь за счет использования скрытой теплоты парообразования. При этом пар, поступая в поровое пространство, конденсируется. Нагрев пласта в дальнейшем осуществляется уже за счет использования теплоты горячего конденсата, вследствие чего он охлаждается до начальной температуры пласта. При вытеснении нефти паром имеет место улучшение испарения углеводородов за счет снижения их парциального давления.

Снижение парциального давления связано с наличием в зоне испарения паров воды. Из остаточной нефти испаряются легкие компоненты и переносятся к передней границе паровой зоны, где они снова конденсируются и растворяются в нефтяном валу, образуя оторочку растворителя, которая обеспечивает дополнительное увеличение нефтеизвлечения. При температуре и атмосферном давлении может дистиллироваться (перегоняться) до 10% нефти плотностью 934 кг/м³.

При паротепловом воздействии в пласте образуются три зоны (рис.1.2.1):

1) зона вытеснения нефти паром;

2) зона горячего конденсата, где реализуется механизм вытеснения нефти водой в неизотермических условиях;

3) зона, не охваченная тепловым воздействием, где происходит вытеснение нефти водой пластовой температуры.

Рис.1.2.1. Профиль температуры (б) паро- (в)...