Месторождения газоконденсатного типа

В январе 1965 г., после того как было закачано 67 т пушера, перешли к нагнетанию пресной воды. В октябре 1967 г. под закачку переоборудовали скв.
36-1 и 37-3. К этому времени выяснилось, что дебиты эксплуатационных нефтяных скважин, расположенных по соседству с барьером, заметно выросли, а газовый фактор снизился с нескольких тысяч до 60 м3/м3. На фронте вытеснения, судя по этим изменениям, сформировался нефтяной вал. Последнее явилось неожиданностью, поскольку из-за высокой газонасыщенности коллектора на образование нефтяного вала здесь не рассчитывали.
Одновременно с барьерным начали осуществлять площадное заводнение центральной части оторочки. Для этого под нагнетание оборудовали шесть скважин, приемистость которых составляла в среднем 320 м3/сут. Через пять месяцев было зафиксировано влияние заводнения на работу скв. 25-1, 20-1, 10-
1 и 11-1. Период безводной добычи был непродолжительным. Из-за неоднородности пласта прорывы воды происходили при низких коэффициентах охвата.

Сопоставление показателей разработки центральной части нефтяной оторочки и полосы, прилегающей к барьеру, дало основание считать, что закачка полимера гасит гетерогенную неустойчивость вытеснения. В связи с этим было принято решение закачать в центральные нагнетательные скважины порции полимерного раствора повышенной концентрации, чтобы блокировать промытые водой зоны пласта. Эту операцию начали в июле 1964 г. В течение 80 сут в скв. 12-1, 15-1, 44-1 и 66-1 закачивали 0,05 %-ный раствор пушера, затем перешли к нагнетанию воды. Спустя два месяца было зафиксировано значительное повышение дебитов и снижение об-водненности нефти по скв. 10-1 и 11-1. Остальные эксплуатационные скважины на закачку полимера реагировали слабо.

К ноябрю 1965 г. полимерное заводнение распространили на западную часть нефтяной оторочки. Здесь с самого начала закачивали 0,025 %-ный раствор пушера, причем общий его объем составил 8 % объема пор участка. Показатели разработки этого участка оказались лучше, чем центрального. Это подтверждает известное положение, что при закачке полимера в локально обводненный пласт достигается меньший эффект. Закачивать полимер выгоднее с самого начала операции по поддержанию пластового давления.

Период эксплуатации на истощение характеризуется быстрым снижением пластового давления и дебитов нефти, ростом ГФ. Максимальный месячный отбор
(6,75 тыс. м3) наблюдался в марте 1959 г., а к 1963 г. добыча нефти снизилась до 0,95 тыс. м3/мес. С началом заводнения отмечена стабилизация, а в дальнейшем — повышение пластового давления с 9,8 до 13,7 МПа. По мере расширения масштабов воздействия на залежь росли отборы нефти, которые к середине 1966 г. достигли 12,6 тыс. м3/мес. Средний газовый фактор упал с
2300 до 180 м3/м3. На 01.01.1969 г. из залежи было добыто 650 тыс. м3 нефти, из них 450 тыс. м3 получено за счет полимерного заводнения.

При оценке эффективности полимерного заводнения продуктивную площадь разбили на семь участков, выделенных с учетом истории их разработки. Для каждой эксплуатационной скважины рассчитали предельный отбор нефти путем экстраполяции графиков дебитов, которые в настоящее время повсюду имеют тенденцию к постепенному снижению. Суммированием оценили предельную нефтеотдачу по участкам и сопоставили последнюю с расходом полимера. При этом было установлено, что закачка пушера в количестве меньше 18,5 кг/(га- м) практически не повышает эффективность вытеснения нефти. Для участка № 5, расположенного в центральной части оторочки, где расход полимера составил около 9 кг/(га-м), удельная нефтеотдача оценивается в 90 м3/(га-м), что близко по эффективности к простому заводнению — 83 м3/(га-м).

Максимальный эффект — 211 м3/(га-м) — ожидается на участке № 2, где расход полимера составил 38,5 кг/(га-м). На соседнем с ним участке № 3 было закачано еще больше полимера — 42,5 кг/(га-м), но из-за того, что этой операции предшествовало простое заводнение, нефтеотдача здесь будет ниже
—128 м3/(га-м).
В среднем по залежи рассчитывают получить по 127 м3/(га-м) нефти, что в 2,5 раза превышает прогнозную нефтеотдачу, достигаемую при разработке оторочки на естественном пластовом режиме. Прирост нефтеотдачи за счет загущения воды полимером составит 36 мэ/(га-м). В расчете на 1 м3 добытой нефти затраты на полимер оцениваются в 2,07 долл. Несмотря на приближенность расчета экономических показателей, полимерное заводнение на данном месторождении оказалось выгодным.

Опыт разработки залежи Крейн показывает, насколько эффективным может быть оперативное изменение системы воздействия на нефтегазо-конденсатные пласты. Здесь была применена уникальная технология добычи нефти, но особенно важно то, что к ней пришли в результате систематических наблюдений за состоянием оторочки при различных способах воздействия на пласт.
Загущение воды полимером с целью создания устойчивого барьера между нефтяной и газовой зонами само по себе является крупным достижением в области совершенствования барьерного заводнения. Это мероприятие, к тому же, позволило установить, что в местных условиях закачка полимера значительно улучшает коэффициент охвата. Распространение полимерного заводнения на всю нефтенасыщенную зону весьма благоприятно сказалось на нефтеотдаче. В то же время следует отметить, что не удалось остановить движение оторочки регулированием де-битов путем форсированного отбора нефти.

Ю.В. Желтое, В.М. Рыжик, В.Н. Мартос предложили также способ разработки нефтегазоконденсатного месторождения путем частичного поддержания пластового давления в газовой шапке за счет барьерного заводнения и регулируемых отборов нефти и газа. Согласно этому способу "сухого поля" в течение определенного периода времени в зону ГНК нагнетается вода [10].
Одновременно осуществляется разработка нефтяной оторочки и газовой шапки.
При этом темпы отбора нефти из оторочки и газа с конденсатом из газовой шапки устанавливаются такими, чтобы к концу выработки основных запасов нефти часть газоконденсатной зоны осталась необводненной. После прекращения закачки воды нефтяную оторочку продолжают разрабатывать на истощение до заданного предела обводнен-ности продукции. В это же время идет интенсивный отбор газа из зоны "сухого поля". Поскольку даже частичного поддержания давления после прекращения нагнетания воды не ведется, в результате отбора нефти и газа пластовое давление достаточно быстро снижается, а газонасыщенный объем обводненной зоны увеличивается и соответственно происходит внедрение воды из этой зоны в "сухое поле". После достижения порога гидродинамической подвижности защемленный газ обводненной зоны начинает фильтроваться не только в составе внедряющейся воды, но и как сплошная свободная фаза, обеспечивая увеличение дебитов газа эксплуатационных скважин. Авторы способа признают, что рассчитанные темпы добычи газа с конденсатом могут оказаться слишком низкими. В этом случае рекомендуется устанавливать отборы нефти и газа в соответствии с существующими потребностями, но после обводнения заранее установленной части газоконденсатной шапки "сухое поле" следует законсервировать. Размеры
"сухого поля" можно выбрать с таким расчетом, чтобы к моменту предельного снижения давления полного обводнения этого поля не произошло и имелась бы возможность в период доразработки залежи отбирать газ без воды.
Экспериментальные исследования авторов способа показали, что в этом случае размеры "сухого поля" должны быть значительными.
Период доразработки будет сопровождаться снижением давления, в частности, в зоне "сухого поля". Соответственно будет уменьшаться конденсатосодержание добываемого газа. Отсюда следует, что для оптимизации не только доразработки, но и разработки в целом объекта необходимо сравнить ожидаемые показатели для нескольких вариантов, различающихся объемами нагнетания воды и размерами "сухого поля" к моменту прекращения поддержания давления.
Очевидно, эти расчеты должны носить конкретный характер с учетом характеристики объекта разработки.

Эксперименты показали, что доля воды в продукции оказывается допустимой после снижения насыщенности пласта на 10—15 %.Таким образом, если после обводнения "сухого поля" средняя водонасыщенность пласта снизится на подобную величину, обводнившиеся ранее скважины могут быть пущены в работу и будут фонтанировать газом с водой. По мере отбора из пласта воды и снижения его водонасыщенности обводненность продукции будет непрерывно снижаться.

В некоторых случаях на нефтегазоконденсатных месторождениях может оказаться целесообразным применение законтурного заводнения. При рассмотрении этого способа обычно возникают опасения потерь нефти из-за вторжения ее в газонасыщенную зону, и для предотвращения этого принимают специальные меры. Законтурное заводнение служит прежде всего целям повышения нефтеотдачи и в случае мощных нефтяных оторочек может дать значительный технико-экономический эффект.

Как известно, в газоконденсатных шапках нефтегазоконденсатных залежей может присутствовать так называемая остаточная (погребенная) нефть, причем насыщенность ею перового пространства и ее запасы могут быть значительными
[15, 28, 58]. Это обстоятельство заставляет изменить устоявшуюся точку зрения на недопустимость вторжения нефтяной оторочки в газоконденсатную зону. Результаты проведенного Ю.В. Желтовым и В.Н. Мартосом экспериментального исследования закономерностей движения оторочек позволили предложить способ разработки нефтегазоконденсатных залежей с преднамеренным принудительным смещением нефтяных оторочек в купол залежи. Смысл предложенного способа состоит в том, что при достаточно высокой насыщенности пласта погребенной нефтью (примерно 25 % и больше от объема пор) будет происходить накопление нефти в оторочке. За счет добычи погребенной нефти общая нефтеот-дача может превысить начальные запасы оторочки. При менее высоких насыщенностях размеры оторочки по мере ее движения сокращаются, однако и в этом случае может быть получена сравнительно высокая нефтеот-дача. Единственным непременным условием применения этого способа является поддержание в залежи начального давления.

Размещение эксплуатационных скважин при применении способа принудительного смещения нефтяной оторочки должно производиться с учетом физико-геологических особенностей залежи. Во-первых, нужно иметь в виду то обстоятельство, что при высокой насыщенности пласта погребенной нефтью нефтеотдача будет возрастать с увеличением пути перемещения оторочки, а при низкой — снижаться. Во-вторых, нужно учитывать, что газ вытесняется углеводородными жидкостями значительно более полно, чем водой. Этот факт установлен рядом исследователей и подтверждается нашими экспериментами. Это означает, что при принудительном смещении оторочек в период поддержания давления может быть получена более высокая газоотдача и конденсатоотдача, чем при барьерном заводнении. Естественно, что полнота извлечения конденсата должна возрастать с увеличением пути перемещения оторочки. На основании таких характеристик залежи, как насыщенность пласта погребенной нефтью, потенциальное содержание конденсата в газе, запасы газа, конденсата и нефти, размеры газоконденсатной и нефтяной зон, величина ретроградных потерь конденсата при снижении давления и т. д., в каждом отдельном случае можно определить оптимальный масштаб смещения оторочки с целью максимального использования общих запасов залежи. В соответствии с этим и должно производиться размещение эксплуатационных скважин по залежи, устанавливаться темпы закачки воды и отборов нефти.

Частичное смещение оторочки в газоконденсатную шапку может оказаться целесообразным и в случаях узких оторочек. Такие оторочки могут иметь большой этаж нефтеносности и сосредоточивать значительные запасы нефти.
Обычно их разбуривание представляет значительные трудности. Следствием этого является неравномерность дренирования нефтяной зоны, что приводит к дополнительным потерям нефти в пласте. Регулируемое смещение оторочек устраняет необходимость точной проводки скважин: они могут быть пробурены вблизи газонефтяного контакта и вводятся в эксплуатацию по мере прорыва в них нефти.

Сравнивая преимущества и недостатки способов барьерного заводнения и принудительного смещения оторочек, Ю.В. Желтов, В.М. Рыжик, В.Н. Мартос отмечают следующее. Первый из них характеризуется возможностью маневрирования очередностью и интенсивностью извлечения запасов нефти и газа с конденсатом, обеспечивает высокие конечные результаты разработки залежей и может быть рекомендован к широкому применению. Область применения способа принудительного смещения оторочек ограничена, но в определенных условиях он может обеспечить наиболее полное использование запасов в сравнении с прочими способами разработки, в том числе и в сравнении с барьерным заводнением. Наиболее важными условиями, определяющими целесообразность его применения, являются величина насыщенности пласта погребенной нефтью, потенциальное содержание конденсата в газе и соотношение запасов нефтяной и газоконденсатной зон залежи.

Заслуживают внимания комбинированные способы заводнения нефте- газоконденсатных залежей. В случае мощных нефтяных оторочек целесообразно поддерживать давление закачкой воды на газонефтяной и водо-нефтяной контакты одновременно.

Двухстороннее заводнение нефтяных оторочек способствует более равномерному поддержанию давления по площади, и это благоприятно сказывается на нефтеотдаче. Иногда с этой целью прибегают еще и к площадному заводнению оторочки.

На наш взгляд, площадное заводнение может служить также способом доразработки нефтяных оторочек, которые при первичной эксплуатации были истощены неравномерно по площади. При применении систем «на истощение» давления такое положение часто имеет место из-за неконтролируемого вторжения нефти в газонасыщенную зону (с прорывами воды через оторочку) или из-за низкого коэффициента охвата при использовании режима газовой шапки.
При этих способах в конечном счете целостность оторочек нарушается, и последние представляют собой отдельные невыработанные участки, разобщенные зонами локальных прорывов газа и воды.
Применяя, например, пятиточечные элементы площадного заводнения на этих участках, можно повысить нефтеотдачу и в какой-то мере компенсировать ущерб, нанесенный запасам нефти при первичной разработке залежи «на истощение».

Закачка воды в нефтегазоконденсатный пласт может быть использована не только как средство поддержания давления, но и для регулирования равномерности перемещения газонефтяного контакта при разработке оторочек на режиме газовой шапки. Поэтому представляется целесообразным в загазованные нефтяные скважины закачивать (возможно, периодически) порции воды.
Искусственное снижение фазовой проницаемости для газа в зонах локальных прорывов его в оторочку замедляет развитие языков газа, благодаря чему улучшаются коэффициенты охвата по площади и разрезу.

Следует иметь в виду, что применение способов поддержания давления закачкой воды предопределяет необходимость проведения детальных исследований термодинамических и фильтрационных процессов в нефтегазо- конденсатных системах в пластовых условиях. При выборе способа и составлении проекта разработки залежи нужно иметь количественные сведения об изменении свойств жидкостей и газа в зависимости от давления (вязкость, плотность, объемный коэффициент, растворимость и т.д.), о фазовых проницаемостях в тройных системах: газ — конденсат — вода, газ — нефть — вода, о влиянии условий вытеснения на полноту отбора из пласта нефти и газа с конденсатом и т.д.

При применении способов заводнения на нефтегазоконденсатных залежах особо важное значение приобретает контроль за состоянием пластовых жидкостей и движением границ оторочек. Систематический контроль позволит вовремя предупреждать развитие нежелательных процессов в пласте, выяснять и оперативно устранять недостатки принятой системы. Именно это в конечном счете определяет эффективность разработки месторождения.

Р.И. Медведский, А.Б. Кряквин, В.П. Балин, Ю.Ф. Юшков [44] при анализе перспектив разработки газоконденсатонефтяных месторождений Западной Сибири считали наиболее приемлемым методом поддержания пластового давления заводнение (законтурное, площадное, барьерное и их комбинации). Рассмотрев все существующие и предложенные варианты заводнения, эти авторы подчеркивают, что возможность применения того или иного варианта определяется конкретным геологическим строением и коллекторскими свойствами пласта, особенностями начального состояния пластовой системы. Отсюда они сделали вывод, что для нефтегазоконденсатных месторождений Западной Сибири ни один из способов заводнения в чистом виде не может быть рекомендован и требуется изыскивать новые модификации заводнения, позволяющие рационально эксплуатировать обширные подгазовые зоны небольшой толщины. Было сделано предположение, что наиболее эффективным подходом с точки зрения повышения нефтеотдачи и интенсификации нефтедобычи может явиться комбинация нескольких методов воздействия, в первую очередь сочетание физико- химических методов блокирования газа с направленным гидроразрывом пласта и заводнением.
С.Н. Закиров и P.M. Кондрат [13] полагают, что активное воздействие на процесс разработки месторождений природных газов при водонапорном режиме должно обеспечить регулирование продвижения пластовых вод, снижение размеров заводненной зоны пласта и количества защемленного в ней газа. Оно достигается эксплуатацией обводненных газовых скважин. Для реализации технологии активного воздействия на водонапорный режим необходимо создать сетку добывающих и контрольно-наблюдательных скважин, охватывающую всю площадь газоносности. Первоначально из скважин отбирают газ. По мере появления воды в добываемой продукции применяют методы интенсификации выноса жидкости на поверхность. При этом обязательным условием успешного внедрения технологии является сохранение режимов эксплуатации скважин, поддерживавшихся до начала их обводнения, а при необходимости перевод скважин на форсированный режим отбора газа и воды. Вокруг забоя каждой обводненной скважины по мере отбора воды и газа образуется зона пониженного давления. Согласно результатам проведенных С.Н. Закировым и P.M. Кондратом лабораторных экспериментов, при снижении давления в обводненных объемах пласта защемленный газ сначала расширяется, оставаясь практически неподвижным. После снижения давления на 23 — 37 % по отношению к давлению заводнения весь объем газа, получаемый при его расширении, становится подвижным. Защемление газа в пористой среде, последующее его расширение и движение приводят к существенному снижению фазовой проницаемости для воды — в 10—100 раз и более. В результате эксплуатации обводненных скважин замедляется продвижение пластовых вод в зоне их расположения, что способствует выравниванию контура газоносности. Одновременно с выполнением задач регулирования в разработку вовлекается газ из зон пласта, обойденных и отсеченных фронтом воды, и из заводненной зоны извлекается часть защемленного газа как за счет отбора его вместе с водой, так и за счет поступления в газонасыщенную часть пласта. Таким образом, в предложенном методе активного воздействия на процесс разработки газовых месторождений отрицательные последствия проявления водонапорного режима — защемление газа водой — используются для регулирования продвижения пластовых вод и повышения коэффициента газоотдачи. Применительно к месторождениям, разработка которых закончена при полном обводнении всех скважин, или к месторождениям, вступившим в завершающую стадию эксплуатации, технология активного воздействия на водонапорный режим реализуется путем организации вторичной добычи газа из обводненных пластов. Исходя из результатов лабораторных экспериментов, для получения положительного эффекта давление в обводненных пластах необходимо снизить ниже значения, соответствующего максимуму газожидкостного фактора (примерно 0,25 — 0,30 от давления заводнения).