Проблемы заводнения при разработке низкопроницаемых пластов

Аннотация. Целью данной работы является исследование причин низкой эффективности заводнения низкопроницаемых коллекторов.

Актуальность исследования состоит в смещении акцентов области пополнения углеводородных ресурсов нефтяных месторождений на разработку трудноизвлекаемых запасов, в частности низкопроницаемых коллекторов. Заводнение в таких коллекторах порой оказывается малоэффективным. В данной работе исследуются причины низкой эффективности .

Ключевые слова: заводнение, низкопроницаемый коллектор, трудноизвлекаемые запасы, необратимые упруго-пластичные деформации пласта.

Российские и иностранные нефтяные компании в последнее время активизировали опытные работы по разработке промышленных технологий разработки ТрИЗ. Ведется поиск эффективного метода поддержания пластового давления (ППД) с помощью заводнения. Традиционная система заводнения с отработкой нагнетательных скважин на нефть (около 2-3 месяцев) низкоэффективна или не работает вовсе, так как продвижение фронта закачки в радиальном направлении происходит крайне неравномерно, что обусловлено низкой связанностью и заглинизированностью коллектора в отложениях.

Проницаемость трещиноватых и глинизированных коллекторов очень чувствительна к изменению эффективных напряжений. Повышенное эффективное напряжение, которое представляет собой совокупный эффект напряжения и давления, может значительно снизить проницаемость коллектора. Для исследования зависимости фильтрационно-емкостных свойств от эффективного порового давления был проведен лабораторный анализ с 3-х ступенчатым обжатием 50 образцов керна Приобского месторождения [2]. Типы проводимых экспериментов:

1. фильтрационные по керосину;

2. фильтрационные по газу;

3. капилляметрические.

На стационарных режимах для каждой ступени оценивалась проницаемость, нестационарных — сжимаемость пор образца. В результате исследования установлено, что при увеличении эффективного напряжения (или снижения пластового давления) происходит снижение проницаемости и пористости породы (рис. 1,2). Первое нагружение является упруго-пластичным (серый график). При этом происходят необратимые изменения в породе в сторону ухудшения фильтрационно-емкостных свойств. Разгрузка и повторные нагружения являются упругими (красный/желтый график). При этом порода обратимо реагирует на давление.

Рисунок 1. Изменение пористости в процессе нагружения и разгрузки

Необратимые изменения имеют локальный характер и малы по объему. Общее распределение пор и пористость изменяются незначительно. При этом

нарушается связность пор и увеличивается средняя извилистость каналов, что влечет значительное снижение проницаемости (необратимые изменения ~15-30%).

Рисунок 2. Изменение проницаемости в процессе нагружения и разгрузки

Эффект снижения проницаемости учитывался при гидродинамическом моделировании работы скважин для обращенной 9-точечной сетке (рис.3). Всего были смоделированы 6 сценариев перевода в ППД.

Рисунок 3. Моделирование 9-точечной системы с учетом авто ГРП

На модели видно изменение проводимости пласта вокруг добывающих скважин с течением времени. Средний множитель на проводимость снижается после первого месяца после начала закачки (рис.4).

Рисунок 4. Множитель на проводимость для различного времени перевода скважин в ППД

Это значит, что отработка нагнетательной скважины в добыче более одного месяца на Приобском месторождении приводит к потере проводимости, следовательно, и к невосполнимым потерям по нефти. Несвоевременность ввода скважин для ППД и потеря синхронности взаимодействия между нагнетательными и добывающими скважинами ведет к невосполнимым потерям в добыче нефти даже после усиления закачки.

Исходя их вышеописанного, является целесообразным исследование момента начала закачки воды в нагнетательные скважины. Также рекомендуется рассмотреть вариант с запуском нагнетательных скважин без отработки на нефть во избежание снижения пластового давления и предотвращение необратимых упруго-пластичных деформаций. Необходимо рассматривать сроки отработки нагнетательных скважин на нефть отдельно на каждом месторождении, в зависимости от фильтрационно-емкостных свойств, состава коллектора и т. п. с проведением лабораторных исследований на керне и применением гидродинамического моделирования.

Заключение

Приведенные результаты исследований на керне показывают необходимость ускорения момента начала закачки воды в нагнетательные скважины для залежей с низкопроницаемыми коллекторами. Существующий подход к заводнению с отработкой нагнетательных скважин на нефть в 2-3 месяца несет риски необратимых упруго-пластичных деформаций пласта при снижении пластового давления ниже критического. Предлагается пересмотреть стратегию заводнения на предмет сокращения сроков отработки нагнетательных скважин на нефть вплоть до отказа через проведение расчетов на гидродинамической модели месторождения.