Исследование эффективности применения газового воздействия на пласт

Аннотация. Статья посвящена вопросу решения важной задачи – обоснование способа повышения эффективности применения газового воздействия для увеличения нефтеотдачи. Применение новых технологий для разра­ботки трудноизвлекаемых углеводородов является актуальным вопросом на месторождении Карачаганак. Ав­тором выполнен анализ состояния изученности проблемы повышения эффективности газового метода воздей­ствия на продуктивный пласт и обозначены границы применения варианта сайклинг-процесса, зависящего от соотношения объёмов, закачанного и отобранного газов, учитывающих особенности месторождения.

Abstract. The aim of this study is a justification of increasing the efficiency of application of gas flooding method to in­crease oil recovery. The development of hard-to-recover hydrocarbons with application of new technologies is an urgent issue in Karachaganak field. The author has analyzed the state of study of the problem of increasing the efficiency of gas flooding on the productive formation, and identified the limits of application of the cycling process case, depending on the ratio of injected and extracted gas volumes, taking into account the characteristics of the field.

Ключевые слова: газоконденсат, залежь, газонагнетательная скважина, нефтеизвлечение, сайклинг-процесс.

Keywords: gas-condensate, reservoir, gas reinjection well, oil recovery, cycling.

В настоящее время в Казахстане некото­рые нефтегазоконденсатные месторождения с высоким содержанием конденсата разрабаты­ваются в режиме истощения пластовой энергии, и ввиду ретроградных явлений в пласте остается от 50 до 80 % потенциальных запасов конден­сата, в зависимости от его реологических свойств и начального содержания в газе. Откры­тие на территории Прикаспийской впадины уникальных по запасам газоконденсатных ме­сторождений с высоким содержанием в газе од­новременно ценных высокомолекулярных угле­водородных компонентов и неуглеводородных компонентов (сероводорода, углекислого газа), побудило вновь обратиться к проблеме разра­ботки нефтегазоконденсатных месторождений (НГКМ) с поддержанием пластового давления путем обратной закачки части добываемого сырья в пласт [1]. Анализируя НГКМ Карачаганак, выявили, что динамика годовой добычи газа сепарации, нестабильных жидких УВ в целом по месторож­дению, а также объёмов закачки газа, ГФ по скважинам III объекта и КГФ II объекта пока­зана на Рисунке 1.Запасы подсчитаны по трём объектам, соответствующим принятым во всех проектных документах эксплуатационным объ­ектам: первый-газоконденсатная часть залежи в пермских отложениях, второй - газоконден­сатная часть в каменноугольных отложениях и третий - нефтяная часть залежи, в пределах по­следнего подсчёт проводился раздельно для юго-западного и северо-восточного участков, различающихся свойствами нефти, в частности, её плотностью (Рисунок 2)

Фактические данные по добыче углеводо­родов, закачке газа на месторождении Карачага­нак приведены в соответствии с данными гео­лого-промыслового отчёта КПО б.в. за 2017 г. по газу сепарации и нестабильным жидким УВ [2].

Как видно на рисунке 1, с 2003 г. добыча ЖУВ в целом по месторождению с вводом мощностей по подготовке УВ выросла до уровня 11,5-12 млн.т в 2007-2016 гг. (в 2017 г. добыто 12,5 млн.т). Добыча газа сепарации по­степенно увеличивалась с 6 млрд.м³ в 2003 г. до 18,9 млрд.м3 в 2017 г., закачка газа в пласт – с 2,0 млрд.м³ в 2004 г. до 9,3 млрд.м³ в 2017 г.

Рисунок 1. Динамика добычи газа сепарации и жидких УВ, закачки газа, средневзвешенного пластового давле­ния по II и III объектам разработки

Рисунок 2. Схематический разрез месторождения Карачаганак

Пластовое давление в объектах разработки снижается вследствие неполной компенсации отборов (на 01.01.2018 г. накопленная компен­сация составляет 33 %). Эффективность приме­нения газового воздействия для увеличения нефтеотдачи связано с критериями внедрения сайклинг-процесса. При разработке нефтегазо­конденсатных залежей на месторождениях нефти и газа наблюдаются процессы ретроград­ной конденсации, вследствие которых в пласте безвозвратно теряются значительные объемы высококипящих компонентов углеводородной группы С5+В, добыча которых являлась бы до­полнительным доходным источником для нефтегазовых компаний. Для решения про­блемы обязательного поддержания пластового давления на месторождении осуществляется сайклинг-процесс, необходимый для увеличения коэффициента охвата пласта [3]. Определение эффективных параметров технологии обратной закачки газа в пласт является важной задачей, от которой всецело зависит успешность ее при­менения - количество дополнительно добытой нефтяной продукции. Поэтому данная тема яв­ляется весьма актуальной.

Газоконденсат - один из наиболее ценных компонентов нефтяной эмульсии, и от способ­ности его извлекать на поверхность во многом определяется конечная технико-экономическая эффективность разработки нефтегазоконденсат­ного месторождения. Состав газоконденсатного сырья в определенных условиях способствуют к осаждению тяжелых углеводородов (конден­сата), когда давление в газоконденсатной си­стеме падает ниже давления начала конденсации (P_н.к.). Система разработки газоконденсатных месторождений без поддержания пластового давления (ППД) приводит к снижению энергии пласта, а следовательно в пласте будет выпадать конденсат.

В этом случае большая часть конденсата, выпавшего в пласт не пригодна для добычи, по­скольку он находится ниже порога его гидроди­намической подвижности. Данная система раз­работки оправдана низким начальным содержа­нием конденсата в газе (менее 200 г/м³), когда экономически нецелесообразно поддерживать давление в пласте для дополнительной добычи. Если содержание жидких углеводородов в газо­конденсатной системе превышает 200-300 г/м³, становится актуальной проблема предотвраще­ния пластовых потерь конденсата за счет под­держания давления в пласте выше Р_н.к.[4].

Цель исследований обоснование эффективности применения сайклинг технологии для разработки газоконденсатной залежи для увеличения нефтеотдачи.

При выборе вероятных сценариев разра­ботки месторождения рассмотрим разные вари­анты сайклинг-процесса зависящий от компен­сации пластового давления и интенсификации добычи углеводородов, в частности III объекта исследования – нефтяной оторочки. Расчетные варианты исследования приведены в рисунке 3.

Рисунок 3. Основные предполагаемые разработки нефтегазоконденсатного месторождения

В соответствии с утверждённым в 2000 г. Технологической схеме 1 вариантом, преду­смотрен приоритет добычи жидких углеводоро­дов (УВ) и осуществление обратной закачки 40 % добываемого осушенного газа в верхнюю часть II объекта.

При анализе разработки на 01.07.2017 г. 2 вариант разработки основывается на положе­ниях варианта 1 Технологической схемы и предусматривает расширение зоны закачки и увеличение максимального уровня годовой об­ратной закачки газа до 68,9 % от объема добычи газа.

Как показано выше, фактические показа­тели разработки соответствуют запроектирован­ным, что в целом характеризует реализуемую систему разработки как эффективную. Основ­ные технологические показатели по закачке газа, как основного метода повышения нефтеиз­влечения, приведены в таблице 1.

Таблица 1.

Основные технологические показатели по закачке газа

Надежность работы компрессоров, назем­ных сооружений системы ППД и прочность ствола скважин соответствуют проектным тре­бованиям. Показатели работы газонагнетатель­ных скважин свидетельствуют о том, что на ме­сторождении промышленно освоена, и более 14 лет успешно реализуется технология разработки нефтегазоконденсатной залежи с применением обратной закачки в пласт ежегодно до 49,5 % добываемого объема газа. Доля закачанного газа в общем объёме добычи газа со II объекта не­большая. На это указывают данные о характере динамики газового фактора добывающих сква­жин.

Как видно на приведённом графике (рису­нок 4), с начала закачки газа в 2003-04 гг. только в единичных скважинах (в 8 из 69) наблюдается резкое увеличение ГФ, что можно характеризо­вать, как прорыв закачиваемого газа.

По данным гидродинамической модели, на 01.01.2018 г. объем добытого газа закачки со­ставляет 12 % от накопленного объема закачан­ного газа, что свидетельствует о высокой эф­фективности вытеснения (замещения) пласто­вого флюида газом закачки, т.е. на высокий ко­эффициент охвата залежи процессом вытесне­ния агентом (газом) – 88 %.

Наряду с применением обратной закачки газа, на КНГКМ для повышения нефтеизвлече­ния используют и другие методы.

Вышеприведенный анализ основных пара­метров эксплуатации скважин показывает эф­фективность разработки III объекта горизон­тальными скважинами. Рекомендуется в буду­щем продолжить применение горизонтальных скважин [5].

Рисунок 4. Динамика газового фактора по добывающим скважинам за период 2000-01.01.2018 гг.

Согласно рекомендациям на месторожде­нии Карачаганак, с целью повышения произво­дительности малодебитных скважин III объекта, а также вывода из бездействия скважин, пробу­ренных на III объект и находящихся в бездей­ствии по причине вскрытия низкопродуктивных коллекторов, проводились специальные работы по 2 технологиям: повторное заканчивание су­ществующих скважин установкой в них цирку­ляционных клапанов, механических муфт и кла­панов-регуляторов притока с целью избиратель­ного разобщения зон в пределах объекта II и из­бирательная перфорация и интенсификация ин­тервалов в объекте II с целью получения допол­нительной энергии в существующих скважинах объекта III с низкими рабочими характеристи­ками. Данные, приведённые в отчётах по Автор­скому надзору и в Анализах разработки, свиде­тельствуют о том, что использование выше опи­санных технологий, позволяют вводить бездей­ствующие скважины III объекта в эксплуатацию для добычи УВ. Кислотные обработки и кислотные ГРП (гидроразрыв пласта), проводимые на место­рождении для улучшения состояния призабой­ных зон в скважинах после бурения и повыше­ния продуктивности действующих скважин дают положительный эффект.

Исходя из геологического строения место­рождения и учитывая его текущее энергетиче­ское состояние всего на месторождении выде­лены три участка (зоны): Север, Центр и Запад, которые по местоположению соответствуют их названиям. По отборам запасов свободного газа и конденсата наиболее выработан участок Центр, где достигнутые значения коэффициента извлечения (КИ) газа и конденсата по II объекту составляют 0,133 и 0,194, соответственно.

Аналогичная картина по выработке запа­сов нефти и растворенного газа наблюдается и по III объекту: максимальные КИ характерны участку Центр, где коэффициент извлечения нефти (КИН) надтульских отложений состав­ляет 0,104 и КИРГ - 0,205; меньшие КИ - участку Запад с КИН 0,080 и КИРГ 0,110. Уча­сток Север по выработке запасов на уровне За­падного [2, 5].

Выводы Учитывая вышеизложенный анализ экс­плуатации залежи, рекомендуется продолжить, применяемые на месторождении Карачаганак, методы повышения нефтеизвлечения. По выра­ботанным рекомендациям применения способа повышения эффективности сайклинг-процесса следует эмпирическим мето­дом производить подбор параметров времени начала воздействия на пласт для максимального извлечения компонентов и оптимальных объе­мов закачки газа.