Основные аспекты применения технологии опережающего заводнения

Аннотация. Целью данной работы является рассмотрение основных аспектов применения опережающего заводнения. Актуальность исследования состоит в поиске новых подходов к заводнению низкопроницаемых пластов. Одной из проблем, с которой сталкиваются разработчики при извлечении нефти из низкопроницаемых коллекторов, является низкая пьезопроводность пласта, которая не позволяет своевременно поддержать пластовое давление и скомпенсировать отборы с помощью заводнения. При снижении давления ниже критического возникают необратимые упруго-пластичные деформации пласта, образуются прорывы выделившегося газа. Усугубляет ситуацию отработка нагнетательных скважин на нефть перед началом закачки, когда пласт некоторое время работает без поддержания пластового давления. В данной статье предлагается технология опережающего заводнения, при которой закачка начинается до начала разработки. Предполагается, что технология позволит увеличить депрессию в добывающих скважинах и избежать выделение газа, а также деформаций пласта.

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

Технология опережающего заводнения заключается в следующем. В элементе разработки, состоящем из одной добывающей и одной нагнетательной скважины, в первую очередь сооружают нагнетательную скважину, которую после отработки на нефть в течение не более 7 суток используют для закачки воды в течение 1-3 месяцев, при забойном давлении, не превышающем 80% от давления гидроразрыва пласта.  В отмеченный период распространяется фронт возмущения от нагнетательной скважины к добывающей (рис.1).  За это время сооружают добывающую скважину и запускают её в эксплуатацию при продолжающей закачке воды. С ростом продолжительности периода нагнетания до начала добычи закономерно снижается начальный газовый фактор и растет начальный дебит по жидкости [2].

Рисунок 1. Распространение фронта давления от нагнетательной скважины к добывающим

Когда процесс поддержания пластового давления не отстаёт от темпа отбора жидкости, в залежи поддерживается упруговодонапорный режим. Пластовое давление остаётся выше давления насыщения и газ не выделяется из нефти непосредственно в пласте, а только на поверхности при её подготовке. В противном случае газ, выделяющийся из нефти прямо в пласте, создаёт искусственную газовую шапку, которая начинает прорываться к забоям скважин, создавая воронки депрессии. Ввиду своих физико-химических свойств попутный нефтяной газ продвигается в пласте гораздо быстрее, чем нефть и вода. В результате этого на поверхности появляется дополнительное количество газа, которое резко увеличивает рабочий газовый фактор (в отличие от пластового газового фактора, считающегося неизменным).

Период предварительной закачки воды зависит от параметров объекта и системы разработки и обычно исчисляется несколькими месяцами. Одним из возможных способов обоснования является выполнение вариантных расчетов с использованием гидродинамической модели.

В качестве основных причин целесообразности реализации опережающего заводнения авторы технологии [2] выделяют:

1. повышение пластового давления в районе добывающей скважины, т.е. увеличение депрессии;
2. предотвращение разгазирования пластовой нефти, которое ограничивается не только призабойной зоной. С ростом продолжительности периода нагнетания до начала добычи закономерно снижается начальный газовый фактор и растет начальный дебит по жидкости. Периода предварительной закачки даже в 1 месяц между скважинами оказывается достаточно для предотвращения обширного разгазирования пласта;
3. предотвращение необратимых упруго-пластичных деформаций;
4. низкие затраты без капитальных вложений.

Недостатком данной технологии является задержка получения первых тонн нефти и, как следствие, получение прибыли. Однако, вариант с предварительной закачкой может обеспечить значительный прирост в накопленной добыче за счет лучшей динамики добычи нефти. Также недостатком считается повышенный риск преждевременного обводнения добывающих скважин через сквозные трещины автоГРП. Данный риск можно обойти грамотно подобранным размещением рядов скважин, учитывающим региональный стресс и геомеханические параметры пласта.

Для внедрения технологии в практику требуются опытно-промышленные испытания. Опытный участок для экспериментального опробования технологии должен соответствовать следующим критериям:

1. отсутствие аномально-высокого пластового давления (давление выше гидростатического в 1,3 раза и более). В таких пластах снижение продуктивности вызвано деформацией породы, после ГРП — деформации трещины ГРП за счет повышенного сжимающего напряжения, а также разрушением и вдавливанием проппанта;
2. проницаемость коллектора от 0,1 мД. При значениях проницаемости ниже критической, рентабельна разработка без системы ППД. Критическая проницаемость зависит от текущих стоимостных моделей бурения;
3. связанность коллектора. Увеличение Кохв достигается путем максимального сближения зоны отбора и нагнетания (рядов скважин). Но при значительном ухудшении связанности целесообразно рассмотреть системы с поперечными трещинами в ГС с МГРП без значительного акцента на ППД (в связи с отсутствием реакции и гидродинамической связи) [3];
4. расчлененность пласта на 1 м эффективной толщины более 0,5 (для проведения ГРП);
5. мощность пласта от кровли до подошвы не должна превышать эффективную закрепленную высоту трещины ГРП;
6. мощность глинистых перемычек между пропластками не более 10-15м.).

Заключение

Долгосрочное взаимодействие в системах разработки между нагнетательными и добывающими скважинами осуществляется прежде всего за счет своевременного поддержания энергетического состояния залежей. Из-за низкой проводимости пласта перевод скважины под нагнетание после отработки на нефть заводнение не всегда эффективен. Предлагается метод для повышения эффективности закачки, основанный на запуске нагнетательных скважин до начала добычи. Оценены преимущества и недостатки опережающего заводнения, подобраны критерии к опытному участку для опробования технологии.