Изучение применимости технологии пенных систем с целью выравнивания профиля приемистости паронагнетательных скважин месторождения Каражанбас
- Авторы: Есетжанов А.А.1, Жайлыбай А.К.1, Саенко О.Б.1, Сагындиков М.С.1
-
Учреждения:
- Филиал ТОО «КМГ Инжиниринг» «КазНИПИмунайгаз»
- Выпуск: Том 4, № 2 (2022)
- Страницы: 57-69
- Раздел: Статьи
- URL: https://vestnik-ngo.kz/2707-4226/article/view/108465
- DOI: https://doi.org/10.54859/kjogi108465
- ID: 108465
Цитировать
Полный текст
Аннотация
Термические методы повышения нефтеотдачи пластов являются традиционным подходом при первичной и вторичной разработке месторождений тяжелой нефти. Несмотря на эффективность таких методов, за счет наличия высокопроницаемых каналов наблюдаются прорывы рабочего агента в добывающие скважины, приводящие к резкому увеличению обводнённости добываемой продукции и повышению температуры забоя скважин.
В данной статье представлен литературный обзор мирового опыта применения различных технологий выравнивания профиля приёмистости в условиях паротеплового воздействия. На основе литературного обзора изучена применимость технологии пенных систем на месторождении Каражанбас, были проведены фильтрационные исследования по определению фактора сопротивления и коэффициента вытеснения. Полученные результаты подтвердили образование пены в пластовых условиях ростом сопротивления закачки при её фильтрации через образец керна и визуально на выходе из образца, прирост коэффициента вытеснения составил 17,41%. Научная новизна работы заключается в изучении применимости технологии выравнивания профиля приемистости с применением пены для условий месторождения Каражанбас, которая ранее не исследовалась и не была испытана ни на одном месторождении Казахстана.
Полный текст
Введение
Большинство методов повышения нефтеизвлечения на месторождениях высоковязкой и тяжелой нефти нацелены на снижение её вязкости и повышение подвижности за счет нагнетания теплоносителей в пласт. Паротепловое воздействие (далее – ПТВ) является самым распространённым и одним из эффективных методов увеличения нефтеотдачи для таких месторождений [1]. Однако при реализации данной технологии существует ряд осложнений, приводящих к снижению эффективности процесса вытеснения. Одними из наиболее распространенных осложнений являются преждевременный прорыв рабочего агента в добывающие скважины и увеличение паронефтяного фактора. Такие негативные последствия появляются, в частности, по причине перемещения пара к верхней части коллектора из-за плотностного различия и наличия зон низких фильтрационных сопротивлений (далее – НФС). В целях недопущения или уменьшения вышеупомянутых эффектов ПТВ, для обеспечения равномерного движения пара по пласту издавна используются комбинации с пенообразующими композициями на основе поверхностно-активных веществ (далее – ПАВ) [2].
Комбинирование водяного пара с неконденсирующимися газами (углекислым газом, азотом) повышает эффективность вытеснения нефти из пласта, и для предотвращения преждевременных прорывов по зонам НФС в пар добавляют термостойкие ПАВ, в результате чего образуется так называемый пенный пар (steam foam), характеризующийся более высокой вязкостью, что способствует увеличению охвата пласта рабочим агентом, обеспечивает более равномерное вытеснение нефти и предотвращает преждевременные прорывы пара в добывающие скважины.
В данной работе представлен анализ мирового опыта применения технологии выравнивания профиля приемистости (далее – ВПП) паронагнетательных скважин (далее – ПНС) для условий высоковязкой и тяжелой нефти. Для оценки применимости технологии пенного пара в условиях м. Каражанбас выполнен сравнительный анализ основных характеристик данного месторождения и проектов-аналогов, подобран перспективный участок пилотного испытания и поставлен физический эксперимент на керновом материале с моделированием пластовых условий.
Литературный обзор технологии пенного пара
Оказавшись на вскрытой поверхности в песчаном пласте, ПАВ образует сильную пену в зоне, в которой нет нефти, таким образом ненасыщенная нефтью область эффективно создает сопротивление потоку и перенаправляет пар в области пласта с высокой нефтенасыщенностью, тем самым увеличивает охват пласта воздействием пара, что впоследствии увеличивает нефтеотдачу пласта. В таблице ниже приведены основные параметры различных месторождений и выделены значения, которые близки к условиям м. Каражанбас.
Таблица 1. Сводная информация по опыту закачки ПАВ на различных месторождениях мира [3]
Месторождение | Участок | Глубина, м | Эфф. толщина, м | Пористость, % | Проницаемость., Д | Плотность, г/см³ | Вязкость в пластовых условиях, мПа*с *103 | Сухость пара, % | Режим закачки | Концентрация ПАВ, % | Неконд. газ | Эфф-ть, т/кг ПАВ | Макс. темп. пара, °С |
Kern River | 200 | 135 | 25 | 0,6 | 0,98 | 6,4 | 70 | непр. | 0,83 | N2, потом прир, газ | 190 | ||
Green & Whittier | 18 | 31 | 1–5 | 0,98 | 1,78 | цикл. | |||||||
Mecca | 305 | 22,5 | 30 | 0,98 | 70 | непр. | 0,5 | N2 | 0,05 | 170 | |||
McManus | 135 | 24 | 23 | 2 | 0,99 | 80 | полунепр. | 1,2, 2,4, 5,0 | N2 | 0,06–0,13 | |||
Bishop | 185 | 16 | 30 | 0,98 | 50 | непр. | 1,5 | N2 | 0,03 | 150 | |||
North Kern Front | 480 | 18 | 33 | 2,21 | 0,98 | цикл. | 0,95 | 200 | |||||
San Ardo | Rosenberg 85A | 685 | 36 | 33 | 2,2 | 0,97 | 4,5–10 | непр. | N2 | ||||
Cat Canyon | 965 | 9 | 25 | непр. | 0,67 | N2 | |||||||
Winkleman Dome Nugget | 345 | 24 | 22,8 | 0,48 | 0,97 | 0,8–1,1 | 50 | непр. | 1–8 | СН4 | 0,17 | 240 | |
Midway-Sunset | 425 | 120 | 35 | 1 | цикл. | ||||||||
15A | 335 | 95 | 36,5 | 3,9 | 0,98 | 0,9 | 50 | цикл. | 0,1–0,5 | N2 | 1,34 | 240 | |
26C, 76AW | 365 | 79 | 29 | 1,4 | 0,97 | 1,5 | 58 | цикл. | 0,5 | N2 | 0,34 | 250 | |
590-21N | 305 | 122 | 28 | 2 | 0,99 | непр. | воздух | ||||||
26C, 68BW | 425 | 50 | 27 | 1–2 | полунепр. | 0,27 | N2 | 0,08 | 240 | ||||
26C, 52BW | 320 | 41 | 30 | 0,7–2 | 44–52 | спец. | 0,01–0,54 | N2 | |||||
Tia Juana | 305 | 24–51 | 38,1 | 0,99 | 2–6 | 85 | непр. | 0,25–2,0 | 215 | ||||
Guadalupe | 850 | 8,5 | 35 | 1,55 | 1,01 | 0,56 | 75 | непр. | 0,1–0,5 | N2 | 0,05 | 265 | |
Lagunillas | 0,97 | 0,5–1 | 50–70 | непр. | 0,5 | ||||||||
Bachaquero | 0,97 | 0,5–1 | 50 | непр. | 1 | 265 | |||||||
Dome Tumbador | 490 | 134 | 34 | 0,99 | 60 | непр. | 0,5 | N2 | 0,06 | 235 | |||
South Belridge | 175 | 30 | 35 | 1,5–3,5 | 0,98 | 1,6 | полунепр. | 0,5–1,0 | N2 | 0,36 | 220 | ||
Gregoire Lake | 180 | 41 | 30 | 2000 | 80 | полунепр. | 0,2 | N2 | 0,05–0,12 | 250 | |||
Levantine Moreni | 230 | 39 | 29 | 1 | 0,95 | 0,8 | 80 | цикл. | 1–2 | N2 | 225 | ||
South Casper Creek | 790 | 1,5–5,0 | 24 | 0,37–3,6 | 0,97 | 0,6 | непр. | 0,65 | N2 | 290 | |||
Cymric | 4-10W Section 26W | 305 | 13,5 | 39 | 0,5–2 | 0,98 | 2 | 82 потом 56 | непр. | 0,32 | 250 | ||
Shanjiasi | 1300 | 20–45 | 0,98 | 3–10 | непр. | ||||||||
Shengli | B6 Block | 1360 | 11–14 | 25 | 2,67 | смеш. | 336 | ||||||
D41 Block | 1320 | 2,4 | 320–560 | смеш. | 360 | ||||||||
Gudao Block | 1230 | 8–30,5 | 33,5 | 1,8 | 0,92 | 1,5–3,9 | 80–95+ | непр. | 310 | ||||
Henan | 75–245 | 9,1 | 30,4 | 2,2 | 0,94–0,97 | 11,3–21 | цикл. | ||||||
Liaohe | 550–2400 | 10–100 | 20–35 | 0,3–5,5 | 0,96–1,01 | 0,5–500 | цикл. | ||||||
Каражанбас | Восток, Север | 300–400 | 26–51 | 34 | 0,71–3,4 | 0,94 | 0,4–0,79 | 70–80 | 230–280 |
Сопоставляя геолого-физические и технологические параметры разных проектов, становится видно, что испытание пенных систем проводилось в условиях залежей с самыми разными характеристиками. Глубина залегания изменяется с 135 (м. Kern River) до 1300 м (месторождения Китая), эффективная толщина изменяется в диапазоне от 5 до 135 м, наиболее массивные залежи отмечаются на м. Kern River [4] и Midway Sunset [5]. Пористость по всем месторождениям составляет в среднем 20–35%, проницаемость изменяется в широких пределах – от 370 до 3900 мД. Если плотность нефти в поверхностных условиях составляет в среднем около 0,98 г/см³, то вязкость варьируется в широких пределах, начиная от 500 мПа*с до нефтей, близких по свойствам к битумам, – 320 000–560 000 мПа*с (м. Shengli) и 2 000 000 мПа*с (м. Gregoire Lake) [6].
Процесс закачки пенного пара реализовывался в нескольких модификациях (режимах): непрерывной, циклической и смешанной. Все модификации имеют положительный опыт применения, при этом каждая имеет свои особенности. Например, непрерывный режим закачки позволяет достичь максимальных объёмов дополнительной добычи, циклический – сократить затраты на ПАВ. Так, на м. Gregoire Lake с целью сокращения расходов на ПАВ перешли с непрерывной закачки на циклическую. Объём добытой нефти на 1 кг ПАВ в проектах, где реализован вариант с непрерывной закачкой, составляет 0,02–0,17 т/кг, в проектах с циклической закачкой – 0,17–1,34 т/кг.
Сухость пара рассмотренных проектов – от 50% и выше, при этом заметного влияния степени сухости пара на технологическую эффективность не выявлено. Концентрация ПАВ, играющая решающую роль в процессе создания оторочки, в среднем варьировалась в пределах 0,5–2%. Степень влияния концентрации на технологическую эффективность отмечается при проекте опытно-промышленных испытаний (далее – ОПИ) на поднятии Tumbador, где снижение концентрации ПАВ с 0,51% до 0,24% негативно отразилось на уровнях добычи [7]. Также можно отметить, что в большей части проектов с пенным паром закачивался неконденсирующийся газ (преимущественно азот). При этом установлено, что для образования пены необходимо наличие не менее 1% жидкой фазы от общего объёма пара. Температура пенного пара по всем проектам составляла не выше 250°С в среднем. Расход пара изменялся в диапазоне 40–120 м³/сут эквивалента холодной воды.
Применимость технологии пенного пара для условий м. Каражанбас
Месторождение Каражанбас было открыто в 1974 г., находится на промышленном этапе разработки с применением термических методов с 1984 г. [8]. Месторождение условно разделено на 4 участка: центральный, западный, восточный и северный. Эксплуатационный фонд добывающих скважин составляет 2837 ед., фонд нагнетательных – 745 ед. Для поддержания пластового давления на центральном и западном участках закачивается горячая вода, а на восточном и северном участках – пар.
Рассмотрев геолого-физические и технологические характеристики различных месторождений мира (табл. 1), было выявлено, что по параметрам пористости и проницаемости условия м. Каражанбас совпадают с большей частью проектов. Плотность и вязкость нефти месторождения соответствуют нижнему пределу диапазона, а закачиваемый пар соответствует требованиям температуры и сухости.
Подбор потенциальных участков для проведения ОПИ
Как правило, общими основными критериями для подбора участков для проведения технологии выравнивания профиля приёмистости (далее – ВПП) являются вертикальная и площадная неоднородность пласта, неоднородный профиль приемистости по геофизическим исследованиям скважин (далее – ГИС), резкая динамика обводнения реагирующих добывающих скважин с характерным увеличением темпов обводнённости выше средних значений по объекту. Рассмотрев результаты промыслово-геофизических исследований скважин в районе зон ПТВ (уч. Восток), было отобрано 19 участков-элементов.
Таблица 2. Перечень потенциальных участков для ОПИ
Элемент/ Нагн. скв. | Объект | Горизонт | Дата ГИС | Приёмистость, т/сут | Перфорированная мощность, м |
К-1 | 3 | J1,D2 | 22 май 18 | 100 | 14,6 |
К-2 | 3 | J1,D2 | 14 апр 19 | 143 | 36,9 |
К-3 | 3 | D2 | 11 сен 15 | 238 | 22,2 |
К-4 | 3 | D2 | 24 май 18 | 171 | 19,9 |
К-5 | 3 | D2 | 24 сен 18 | 20 | 21,0 |
К-6 | 3 | J1,J2,D2 | 21 июн 15 | 131 | 45,0 |
К-7 | 3 | D2 | 12 сен 15 | 262 | 47,8 |
К-8 | 3 | J1,D2 | 1 апр 18 | 229 | 33,4 |
К-9 | 3 | J1,J2,D2 | 15 апр 19 | 114 | 24,8 |
К-10 | 3 | J1,D2 | – | 202 | 35,4 |
К-11 | 3 | J1,D2 | – | 34 | 26,2 |
К-12 | 3 | D2 | – | 233 | 22,3 |
К-13 | 3 | J1,D2 | – | 61 | 29,0 |
К-14 | 3 | D2 | – | 55 | 12,1 |
К-15 | 3 | J1,D2 | 5 май 19 | 63 | 19,7 |
К-16 | 1 | A1,V,B | 28 июл 16 | 112 | 16,4 |
К-17 | 1 | A1,V,B | 7 апр 18 | – | 13,0 |
К-18 | 2 | G | 3 июн 17 | 269 | 14,6 |
К-19 | 3 | J1,J2 | 16 июл 18 | 139 | 30,5 |
Выбор участка для ОПИ
Для ОПИ предлагаемой технологии был выбран участок на 3-м объекте в восточной части месторождения, включающий нагнетательные скв. К-4 и К-3, образующие 2 совмещённых элемента разработки. Пар закачивается с достаточно высокой приёмистостью 238 т/сут (скв. К-3) и 171 т/сут (скв. К-4). В реагирующей добывающей скв. К-3_1 (скв. 4827 на карте) с 2018 г. неоднократно регистрировались прорывы закачиваемого агента. Согласно картам изотерм (рис. 1) по состоянию на 1 января 2020 г., в скважинах, расположенных в одном ряду со скв. К-3_1, наблюдается высокая пластовая температура – порядка 90–100°С. В угловых скважинах по оба края участка также отмечается высокая температура на забое от 83°С до 94°С. Поскольку выявить источник прорыва не представляется возможным, предлагается закачать ПАВ в обе нагнетательные скважины, исключая таким образом влияние с двух сторон; влияние соседней с южной части скв. 7211 исключено ввиду низкой приёмистости (8 т/сут).
Рисунок 1. Карты текущих отборов и изотерм выбранного участка
Предоставленные промыслом материалы ГИС (рис. 2) показали в обеих нагнетательных скважинах неравномерный профиль приемистости. В скв. К-3 основная часть пара (73%) уходит в верхнюю часть интервала. Аналогичное распределение наблюдается в скв. К-4, верхняя часть интервала поглощает 62% закачиваемого пара, при этом самый нижний интервал не работает вообще, что ещё раз обосновывает выбор данного участка для проведения ОПИ технологии пенного ПАВ.
Рисунок 2. Планшеты ГИС определение профиля приёмистости/притока скв. К-3 и К-4
а) скв. К-3; б) скв. К-4
Рисунок 3. Динамика технологических показателей участка
Фильтрационные исследования керна
Образцы породы
Для проведения лабораторных испытаний химических композиций для условий м. Каражанбас из имеющейся коллекции выбраны 4 образца керна из скв. 7415. Данная скважина имеет схожие фильтрационно-емкостные свойства со скв. К-4, выбранной потенциальным кандидатом на ОПИ.
Образцы были предварительно подготовлены, проведены замеры пористости и проницаемости на калибровочном приборе UltraPoroPerm-500.
Таблица 3. Результаты стандартного комплекса исследований отобранных образцов
№ | Скв. | Гор. | Лаб. номер образца | Глубина отбора образца, м | Открытая пористость по гелию, д. ед. | Проницаемость для газа, ×10-³ мкм² | Объем пор, см³ |
1 | 7415 | Д-2 | 82 | 323,3 | 0,358 | 2060 | 19,875 |
2 | 7415 | Ю-1 | 172 | 357,47 | 0,375 | 2310 | 20,358 |
3 | 7415 | Ю-1 | 174 | 357,62 | 0,375 | 2010 | 21,043 |
4 | 7415 | Ю-1 | 179 | 358,21 | 0,375 | 2270 | 19,273 |
ПАВ
При проведении исследований был использован специальный ПАВ, предназначенный для повышения нефтедобычи, в виде готового раствора. Согласно техническому паспорту раствор химически стабилен при высоких температурах и характеризуется высокой устойчивостью фаз в присутствии растворов с различной минерализацией.
Таблица 4. Физико-химические свойства ПАВ
Параметр | Значение |
Активные вещества, весовой % | 19–20% |
Внешний вид | светло-коричневая жидкость |
Запах | от слабопахнущего до не имеющего запаха |
Растворимость в воде | легкорастворимые |
Температура застывания, °С | <-40 |
рН, 1% водного раствора при 20°С | 9,5–11,5 |
Вязкость при -40°С, сП | 500 |
Вязкость при 0°С, сП | 40 |
Вязкость при 25°С, сП | 18 |
Удельная плотность при 20°С | 1,103 |
Нефть и вода
Нефть м. Каражанбас относится к категории высокосмолистых и сернистых. Промысловая нефть с м. Каражанбас отбиралась специалистами филиала ТОО «КМГ Инжиниринг» «КазНИПИмунайгаз» согласно ГОСТ 2517-2012 «Нефть и Нефтепродукты. Методы отбора проб». По результатам исследований глубинных проб пластовой нефти из скв. 4872 на дату 08.09.2015 г. вязкость пластовой нефти горизонта Д2 + Ю1 варьируется в диапазоне от 770 до 790 мПа*с [9]. Динамическая вязкость и плотность отобранной для исследований пробы нефти составили при пластовой температуре в поверхностных условиях 860 мПа*с и 0,94 г/см³ соответственно. Для моделирования пластовых условий при проведении эксперимента по вытеснению нефти вязкость нефти довели до значения 770 мПа*с в пластовых условиях путем разбавления керосином. В качестве рабочего агента использовали пресную волжскую воду с температурой 150°С, при этом условии она находится в жидком фазовом состоянии. Для проведения эксперимента по определению фактора сопротивления использовалась модель пластовой воды с минерализацией 33,34 г/л (значения минерализации пластовой воды исследуемого участка варьируются в пределах 29,4–38,8 г/л) и динамической вязкостью 0,83 мПа*с. Ниже приведена таблица с химическим составом используемых для эксперимента вод и пластовой воды (для сравнения).
Подготовленные пробы воды и нефти были предварительно отфильтрованы для устранения механических примесей диаметром более 0,45 мкм в соответствии с техническими характеристиками применяемого оборудования.
Таблица 5. Химический состав используемых вод
Тип воды | Плотность при 20°С, г/см³ | рН | Содержание ионов, г/дм³ | Общая минерализация, г/дм³ | ||||||
НСО3- | СО32- | SO42- | Cl- | Ca2+ | Mg2+ | Na+ + K+ | ||||
Пластовая вода | 1,023–1,040 | 6,4–6,8 | 0,27–0,43 | не обн. | не обн. | 29,4–37,7 | 1,0–2,4 | 0,36–1,2 | 9,1–18,1 | 29,4–37,7 |
Модель пластовой воды | 1,023 | 6,5 | 0,47 | – | – | 20,3 | 1,5 | 0,6 | 10,47 | 33,34 |
Волжская вода | 0,998 | 7,5 | 0,12 | не обн. | 0,03 | 0,03 | 0,04 | 0,006 | 0,02 | 0,25 |
Процедуры
Фильтрационные исследования проводились с созданием термобарических условий м. Каражанбас на фильтрационной установке «ПИК-ОФП-FD» (рис. 4), предназначенной для исследований относительной проницаемости при фильтрации двухфазных потоков, определения коэффициента вытеснения нефти различными агентами в пластовых условиях, определения остаточной водонасыщенности.
Рисунок 4. Фото установки «ПИК-ОФП-FD»
Гидравлическая схема установки представлена на рис. 5.
Рисунок 5. Гидравлическая схема установки «ПИК-ОФП-FD»
Эксперименты проводились при следующих условиях: пластовая температура – 28°С, горное давление – 5,5 МПа, пластовое давление – 3,5 МПа. Образцы керна предварительно насыщались на автосатураторе «ПИК-СК». Общий расход пенного ПАВ составил 0,5 мл/мин, в т.ч. расход ПАВ – 0,35 мл/мин, расход азота – 0,15 мл/мин.
Результаты и обсуждения
Эксперимент по определению фактора сопротивления выполнен на образце с лабораторным № 82 в режиме постоянного расхода (изменяющихся перепадов давления). На первом этапе при проведении фильтрационных исследований через образцы керна прокачивалась модель пластовой воды при скорости 0,5 мл/мин, соответствующей притоку жидкости из пласта в скважину. После стабилизации перепада давления проводился замер начальной проницаемости породы по воде. Далее проводилась закачка пресной воды для имитации парозакачки, замерялась проницаемость. Далее проводилась закачка раствора ПАВ 0,5% при температуре 150°С совместно с азотом с последующей выдержкой образца в статике при пластовых условиях в течение 12 ч. Объем пенного пара составил 3 поровых объема с максимальным значением перепада давления 82 кПа. После этого вновь закачивалась пресная вода при скорости 0,5 мл/мин и замерялась проницаемость образца керна по воде после закачки ПАВ. После прокачки 1,5 поровых объема пенного ПАВ наблюдался выход пены из образца (рис. 6).
Рисунок 6. Выход пены из образца № 82
Полученные в ходе проведенных экспериментов результаты представлены в табл. 6 и на рис. 7.
Таблица 6. Результаты фильтрационных экспериментов по определению фактора сопротивления на образце № 82
Параметр | Ед. изм. | Образец № 82 | |
до закачки ПАВ | после закачки ПАВ | ||
Градиент давления закачки пресной воды | атм/м | 0,18 | 8,6 |
Проницаемость по пресной воде | мД | 85,96 | 1,76 |
Снижение проницаемости | % | 98,0 | |
Фактор начального сопротивления (ФНС) | 81,8 | ||
Фактор остаточного сопротивления (ФОС) | 49,2 |
Рисунок 7. График изменения перепада давления от объема закачки рабочего агента
Как видно из табл. 6 и рис. 7, пенный ПАВ, исследуемый на керновом материале м. Каражанбас, при пластовых условиях создает высокий фактор остаточного сопротивления и существенно снижает проницаемость керна по пресной воде (на 98,0%). По результатам фильтрационных исследований была оценена кажущаяся вязкость пенного пара. Фактор сопротивления равен k/µ при закачке пенной системы, а фактор остаточного сопротивления равен k/µ при закачке пара после обработки пенной системой. Фактор остаточного сопротивления (далее – ФОС) учитывает снижение проницаемости при одинаковой вязкости рабочего агента, а фактор сопротивления (далее – ФС) дополнительно учитывает увеличение вязкости пенной системы при фильтрации, поэтому кажущаяся вязкость равна соотношению ФС/ФОС, после расчетов была получена вязкость пенной системы в 1,66 сП.
Комплексное исследование по определению коэффициента вытеснения нефти горячей водой (150°C) с применением закачки азота и ПАВ 0,5% выполнено на составном образце керна, состоящем из образцов № 172, 174 и 179 скв. 7415 м. Каражанбас, в режиме постоянного расхода при изменяющихся перепадах давления. В начале эксперимента через образцы керна прокачивалась вода (модель пластовой воды, 28°С) при скорости 0,5 мл/мин, соответствующей притоку жидкости из пласта в скважину, до стабилизации перепада давления для определения исходной проницаемости породы по воде. После этого была закачана пластовая нефть для создания модели пласта с остаточной водонасыщенностью и замерена проницаемость по нефти. Далее нефть вытеснялась горячей волжской водой с температурой 150°С. По мере прокачки каждого порового объема проводился контроль объема вышедших воды и нефти из составного образца, исходя из которых на каждом отрезке времени рассчитали дебиты и произвели расчет обводненности. После прокачки 6 поровых объемов горячей воды был определен коэффициент вытеснения нефти водой. Затем закачан раствор ПАВ 0,5% при температуре 150°С совместно с азотом при скорости 0,5 мл/мин. Составной образец керна был выдержан в статике при пластовых условиях в течение 12 ч, после чего закачивалась горячая волжская вода (150°С) при скорости 0,5 мл/мин. Оценка дополнительно вытесненной нефти была определена после прокачки 4,5 поровых объема горячей воды. Визуальное наблюдение выхода пены из образца представлено на рис. 8.
Рисунок 8. Выход пены из составного образца № 172, 174, 179
Результаты эксперимента представлены в табл. 7 и на рис. 9.
Таблица 7. Результаты фильтрационных экспериментов по определению коэффициента вытеснения нефти на составных образцах № 172, 174, 179
Параметр | Ед. изм. | Составные образцы № 172,174,179 | |
до закачки ПАВ | после закачки ПАВ | ||
Прокачка пресной горячей воды (Т=150°С) до ПАВ | поровый объем (PV) | 6 | |
Прокачка ПАВ+Азот | поровый объем (PV) | 3,5 | |
Прокачка пресной горячей воды (Т=150°С) после ПАВ | поровый объем (PV) | 4,5 | |
Обводнённость | % | 100 | 98,19 |
Проницаемость по горячей воде (Т=150°С) | мД | 1,95 | |
Коэффициент вытеснения нефти горячей водой до пенной системы | д. ед. | 0,62 | |
Коэффициент вытеснения нефти горячей водой после пенной системы | д. ед. | 0,728 | |
Прирост коэффициента вытеснения | % | 17,41 |
Рисунок 9. Процесс вытеснения нефти с использованием пенного ПАВ на составном образце (№ 172,174,179)
Из полученного графика (рис. 9) видно, что после закачки ПАВ происходит увеличение коэффициента вытеснения (с 0,62 до 0,73) и снижение обводнённости (со 100% до 98,19%).
Выводы
Полученные результаты лабораторных исследований подтвердили образование пены в пластовых условиях ростом сопротивления закачки при её фильтрации через образец керна и визуальными наблюдениями. Применение пенной системы обеспечило увеличение коэффициента вытеснения нефти из составного образца керна м. Каражанбас на 17,41%.
Подводя итоги по сопоставлению характеристик различных месторождений мира, где были успешно применены технологии пенных систем, с условиями м. Каражанбас и обобщению результатов, полученных в ходе фильтрационных экспериментов и проведенных в условиях, максимально приближенных к технологическим и пластовым условиям м. Каражанбас, можно сделать вывод о высоком потенциале ВПП на основе пенных систем. Ожидаемым результатом промышленного внедрения технологии будет блокировка путей нежелательного ухода пара, вследствие чего увеличится охват пласта воздействием пара и повысится нефтеотдача.
Об авторах
Асхат Абаевич Есетжанов
Филиал ТОО «КМГ Инжиниринг» «КазНИПИмунайгаз»
Email: yessetzhanov_a@kaznipi.kz
старший инженер лаборатории стандартного анализа керна
Казахстан, г. АктауАмандык Камысбайұлы Жайлыбай
Филиал ТОО «КМГ Инжиниринг» «КазНИПИмунайгаз»
Email: zhailybay_a@kaznipi.kz
старший инженер службы повышения нефтеотдачи пластов
Казахстан, г. АктауОльга Бертовна Саенко
Филиал ТОО «КМГ Инжиниринг» «КазНИПИмунайгаз»
Email: sayenko_o@kaznipi.kz
директор департамента лабораторных исследований
Казахстан, г. АктауМарат Серикович Сагындиков
Филиал ТОО «КМГ Инжиниринг» «КазНИПИмунайгаз»
Автор, ответственный за переписку.
Email: sagyndikov_m@kaznipi.kz
руководитель службы повышения нефтеотдачи пластов
Казахстан, г. АктауСписок литературы
- Green D.W., Willhite G.P. Enhanced Oil Recovery. – SPE Textbook Series, v. 6, Richardson, Texas, 1998.
- Hirasaki G.J. The Steam-Foam Process. – Journal of Petroleum Technology, 1989, 41 (5): 449-456. SPE-19505-PA.
- Мухамбетов Б.Т., Сагындиков М.С., Кали М.Е., Абишев А.Е. и др. Отчет КазНИПИмунайгаз «Инженерно-техническое сопровождение технологии выравнивания профиля приёмистости в паронагнетательных скважинах на месторождении Каражанбас». – Актау, 2020. // Muhambetov B.T., Sagyndikov M.S., Kali M.E., Abishev A.E. and others. Otchet KazNIPImunajgaz «Inzhenerno-tehnicheskoe soprovozhdenie tehnologii vyravnivanija profilja prijomistosti v paronagnetatel'nyh skvazhinah na mestorozhdenii Karazhanbas» [Report of KazNIPImunaigas on "Engineering and technical support for the technology of leveling the injectivity profile in steam injection wells at the Karazhanbas field”]. – Aktau, 2020.
- Patzek T.W., Koinis M.T. Kern River Steam-Foam Pilots. – Journal of Petroleum Technology, 1990, 42 (04), р. 496-503. SPE-17380-PA. DOI: https://doi.org/10.2118/17380-PA.
- Ploeg J.F., Duerksen J.H. Two Successful Steam/Foam Field Tests, Sections 15A and 26C, Midway-Sunset Field. – SPE-13609-MS, 1985. DOI: https://doi.org/10.2118/13609-MS1985.
- Delamaide E., Cuenca A., Chabert M. State of the Art Review of the Steam Foam Process. – SPE-181160-MS, 2016. DOI:https://doi.org/10.2118/181160-MS
- Mohammadi S.S., Tenzer J.R. Steam-Foam Pilot Project at Dome-Tumbador, Midway Sunset Field: Part 2. – SPE-20201-MS, 1990. DOI: https://doi.org/10.2118/20201-MS.
- Сургучёв М.Л., Гарушев А.Р., Боксерман А.А., Иванов В.А. и др. Технологическая схема разработки месторождения Каражанбас с применением термических методов. – Краснодар, РосНИПИтермнефть, 1984. // Surguchjov M.L., Garushev A.R., Bokserman A.A., Ivanov V.A. and others. Tehnologicheskaja shema razrabotki mestorozhdenija Karazhanbas s primeneniem termicheskih metodov [Technological scheme for the development of the Karazhanbas field using thermal methods]. – Krasnodar, RosNIPItermneft', 1984.
- Гимадиева О.М., Курбанбаева А.М., Нугманов Б.Х. и др. Отчет КазНИПИмунайгаз «Анализ разработки месторождения Каражанбас» – Актау, 2020. // Gimadieva O.M., Kurbanbaeva A.M., Nugmanov B.H. and others. Otchet KazNIPImunajgaz «Analiz razrabotki mestorozhdenija Karazhanbas» ["Report of KazNIPImunaigas on "Analysis of the development of the Karazhanbas field”] – Aktau, 2020.