Традиционные и инновационные геолого-технические мероприятия для довыработки остаточных запасов нефти

Аннотация. В статье приводятся результаты исследования, целью которого являлось сбор, систематизация и анализ теоретического материала по традиционным и инновационным геолого-техническим мероприятиям для довыработки остаточных запасов нефти.

Ключевые слова: геолого-технические мероприятия, остаточные запасы нефти, довыработка запасов нефти.

Актуальность исследования обусловлена тем, что при выработке нефти достаточное её количество переходит в трудноизвлекаемые запасы. Все залежи трудноизвлекаемой нефти подразделяются на две категории: первая – залежи, характеризующиеся низкой проницаемостью пластов. К таким относятся сланцы, плотные песчаники, баженовская свита; вторая – высоковязкая и тяжелая нефть – нефтяные пески, природные битумы. Это  обусловлено неоднородным составом нефти, раздробленностью нефтяных коллекторов,  неравномерной степенью заводнения и темпов отбора, увеличением вязкости нефти по мере выработки запасов. Перечисленные причины трудноизвлекаемой нефти требуют внедрения геолого-технических мероприятий (ГТМ), которые представляют собой работы, которые проводятся для повышения эффективности разработки месторождений и выполнения плановых показателей добычи нефти. ГТМ позволяют нефтедобывающим предприятиям обеспечивать не только выполнение плановых показателей разработки месторождений, но и максимально-возможной довыработки её остаточных запасов.

От других работ ГТМ отличаются тем, что результатом их проведения, как правило, получают прирост добычи нефти. Решение о том, какие из мероприятия относить к ГТМ, а какие к другим ремонтам каждая нефтедобывающая компания определяет самостоятельно. ГТМ подразделяются на традиционные (хорошо изученные, отработанные на практике и много лет, применяемые в нефтяной отрасли) и инновационные (появляющиеся с развитием научно-технического прогресса).

Традиционные ГТМ применяют на всех этапах разработки месторождения, но наиболее эффективно их применяют на поздних стадиях – при довыработки остаточных запасов нефти. На старых месторождениях с падающей добычей и растущей обводненностью проведение ГТМ особенно актуально. Поэтому одной из основных задач геологической службы предприятия является подбор наиболее эффективных ГТМ, соответствующих современным требованиям, отвечающих инновационным технологиям для повышения нефтеотдачи пластов. Обычно, ГТМ ежегодно планируются при подготовке бизнес-плана нефтедобывающего предприятия, но ежемесячно уточняются и корректируются.

Одними из эффективных мероприятий по довыработки остаточных запасов нефти являются гидроразрыв пласт (ГРП), горизонтальные скважины, бурение боковых стволов и т.д. Подробно эти и другие мероприятия изучены и освящены в работах: Р.Р. Ибатуллина [1], В.М. Осадчего [2], В.М. Теленкова [2], В.В. Попова [3] и др. Изучение и анализ работ этих и других учёных позволили сделать вывод, что ГРП представляет собой промышленный метод для эффективной разработки пластов, которые имеют низкие фильтрационно-ёмкостные характеристики. Кроме того, данный метод является способом повышения довыработки нефти, т.к. позволяет разрабатывать низко-проницаемые коллекторы.

Над методами повышения рентабельности и надёжности работы скважины работали учёные Economides M.J., Oligney R., Valko P., которые обосновали унифицированную методологию проектирования для гидроразрыва пласта [4]. Практический подход к управлению заводнением нефтяных месторождений описан в работах Satter A., Thakur G. и др. Учёные доказали что заводнение является одним из важнейших методов повышения нефтеотдачи [5]. Другие учёные работали над проблемой разработки залежей с трудноизвлекаемыми запасами нефти. Так Р.Р. Ибатуллин [1], С.Ф. Мулявин [6] и др. разработали  научно-методическое обоснование разработки нефтяных месторождений.

Мониторингом разработки нефтяных месторождений с помощью ГТМ, занимались А.Д. Савич [7], А.А. Семенцов [7], В.Ф. Сизов [8], А.А. Толстоногов [9]. Анализ исследований названных учёных позволил сделать выводы о том, что, эффективность заводнения пласта зависит от грамотности проведения ГРП, что в свою очередь создаёт условия для повышения эффективности нефтеразработки, особенно на начальном её этапе. Данные из статистики наблюдений за эффективностью довыработки нефти подтверждают сделанные выводы. Мониторинг эффективности нефтеразработок был проведён и проанализирован А. Д. Савичем и другими учёными. Так, результатом их исследования являются данные о том, что ГРП позволили в 2017 году дополнительно добывать нефти на 52 млн. тонн, или 41% от всего довыработанной нефти по стране. Причём, в 2018 г. этот показатель несколько снизился [7].

Бурение горизонтальных скважин является ещё одним эффективным методом довыработки нефти. Анализ статистических данных показал:

- объём такой нефти в 2018 г. составил 42,2 т/скв.опер.;

- ежегодно возрастает количество пробуренных горизонтальных и наклонно-направленных скважин.

В подтверждение этих выводов, можно привести данные о том, что по сравнению с 2008 г. в 2018 году число горизонтальных скважин увеличилось почти вдвое [9]. А дополнительная добыча нефти за счет этого, соответственно, увеличилась больше, чем вдвое. 

Проводимые традиционные ГТМ, особенно с проведением гидравлического разрыва пласта (ГРП), не решают проблему снижения продуктивности по скважинам. Поэтому эффективная довыработка нефти является актуальной темой на сегодняшний день. К основным причинам снижения показателей добычи нефти являются: отложение солей, асфальтосмолопарафиновые отложения (АСПО), вынос механических примесей, а после ГРП загрязняется состав призабойной зоны пласта (ПЗП).

Обозначенная проблема может быть решена повышением продуктивности скважин за счёт применения инновационных ГТМ. Такие учёные, например, Moritis G., в своих работах показали, что значительная часть современных нефтяных месторождений являются давно разрабатываемые (зрелые), поэтому скорость из замещения непрерывно сокращается. Чтобы удовлетворить растущую потребность в энергии, извлекаемые запасы нефти в разработанных скважинах можно разрабатывать с помощью передовых инновационных технологий IOR и EOR [10].

Ряд учёных Т. К. Апасов [11], К. П. Латышенко [12] и др. исследовали и предложили для практического применения комплексный виброволновой метод воздействия на ПЗП, которые применяются комплексно с химическим и депрессионным методами освоения. Данный метод создаёт условия для увеличения степени очистки от загрязнений призабойной зоны пласта, путём подачи упругих колебаний волновым гидромонитором, радикально направленной струи жидкости низкими частотами и с разной амплитудой. Промышленные испытания виброволнового метода показали, что разно-частотные импульсы эффективно очищают, наряду с повышением оптимальной частоты до 1-20 Гц. Увеличение радиуса и мощности, которые достигаются применением струйных насосов на конечном этапе обработки,  обеспечивают глубокий охват очистки ПЗП.  Виброволновой метод можно использовать комплексно при водоизоляционных работах, также этот метод эффективен в скважинах с низкими пластовыми давлениями, с низкопроницаемыми терригенными коллекторами, там, где были повторные кислотные обработки или ГРП. 

Следующим инновационным ГТМ можно назвать мероприятия, направленные на увеличение эффективности ремонтно-изоляционных работ (РИР). Результаты разработки данных мероприятий представлены в публикации А. М. Киреева [13]. В публикации рассмотрен анализ проведения изоляционных работ, проводимых при восстановлении скважин. А именно восстановление герметичности цементного кольца для изоляции посторонней воды, поступающей к фильтру из соседних пластов, устранение в эксплуатационной колонне дефектов, которые могут явиться причиной нарушения нормальной эксплуатации скважин, восстановление изоляция работающего фильтра скважины при возврате скважины на соседние пласты. На сегодняшний день наиболее актуальными и инновационными разработками в области РИР являются мостовые пробки: извлекаемая ПМ-И; электромеханическая ПМЭ; заливочная для открытого ствола ПМЗ-ОС.

Мостовые пробки были разработаны для проведения РИР с применением тампонажного материала, установки мостов, МГРП, ликвидации скважин или консервации залежи. Установка осуществляется с помощью гидравлической установочной компоновки ГУК, путем создания избыточного давления в НКТ.

Таким образом, изучение и анализ теоретического материала по традиционным и инновационным ГТМ для довыработки остаточных запасов нефти, позволили сделать ряд выводов:

- ГТМ от других мероприятий, внедряющихся на нефтяных месторождениях, отличаются тем, что именно при их реализации получается существенный прирост добычи нефти;

- ГТМ подразделяются на традиционные и инновационные в зависимости от условий и сроков их применения;

- к эффективным мероприятиям по довыработке остаточных запасов нефти относятся гидроразрыв пласт (ГРП), горизонтальные скважины, бурение боковых стволов;

- к инновационных ГТМ относятся, в частности, комплексный виброволновой метод и разработки в области РИР: извлекаемая ПМ-И, электромеханическая ПМЭ, заливочная для открытого ствола ПМЗ-ОС мостовые пробки.

Исследование инновационных ГТМ на этом не заканчивается, результаты дальнейших исследований будут представлены в рамках следующих научно-практических конференций.