Posted 12 февраля 2009,, 12:51

Published 12 февраля 2009,, 12:51

Modified 16 августа 2022,, 21:57

Updated 16 августа 2022,, 21:57

КИН как приоритет нефтедобычи

12 февраля 2009, 12:51
Комплексный подход к реализации принципа «максимально эффективной нормы отбора нефти» Виктор Гузь, ООО «Интел-ойл» Для перелома негативной тенденции снижения КИН в отечественном нефтегазовом комплексе предлагается при разработке месторождения придерживаться принципа обеспечения максимально эффективной нормы отбора нефти.

Комплексный подход к реализации принципа «максимально эффективной нормы отбора нефти»

Виктор Гузь, ООО «Интел-ойл»

Для перелома негативной тенденции снижения КИН в отечественном нефтегазовом комплексе предлагается при разработке месторождения придерживаться принципа обеспечения максимально эффективной нормы отбора нефти. Суть принципа заключается в определении оптимальной нормы суточного отбора, которая должна корректироваться в ходе эксплуатации скважины. Эффективность и полнота отбора нефти зависит также от способа добычи. И, наконец, комплексный подход должен включать в себя современные технологии ПНП.

В условиях нарастающего экономического кризиса и падения нефтяных цен актуальность застарелых проблем нефтегазовой отрасли России только увеличивается. В первую очередь речь идет о недопустимо низком коэффициенте извлечения нефти. Известно, что КИН в нефтяной промышленности РФ падает уже более 25 лет — с уровня 40% в начале 1980-х годов до 30% и ниже в последние годы.

Этой проблемой постоянно занимается государство, в частности, МПР разрабатывает программы увеличения коэффициента извлечения нефти к 2012 году до 45%. А к 2020 году ставится задача довести этот показатель до 50-60%, что даже превышает сегодняшние значения среднего проектного КИН у некоторых ведущих мировых нефтяных компаний [1].

Отечественные специалисты считают, что поставленные цели вполне достижимы, но проблема КИН будет решена, только когда в этом будут заинтересованы сами недропользователи.a Для этого нефтяные компании должны отказаться от выборочной добычи, разрабатывать месторождения, ориентируясь на максимальный отбор нефти с применением технологий повышения нефтеотдачи. Однако, к сожалению, до сих пор даже на стадии проектирования разработки величине КИН не уделяется достаточного внимания.

Мировой опыт поддержания нефтеотдачи

Согласно материалам Лондонского форума по нефтеотдаче [2] применение уже освоенных технологий позволяет повысить величину среднего проектного КИН до 50% к 2020 году, что будет равносильно увеличению мировых доказанных извлекаемых запасов нефти в 1,4 раза — то есть на 65 млрд тонн.

При разработке программ повышения КИН полезно использовать опыт США, где имеется долгосрочная устойчивая положительная динамика этого важнейшего для отрасли показателя. Американские нефтяники достигли впечатляющих результатов по коэффициенту отдачи пласта (recovery factor) благодаря обеспечению максимально эффективной нормы отбора (МЭНО). Этим термином обозначается максимальный темп отбора, при котором добыча нефти или газа из скважины производится без потери энергии коллектора и без оставления в коллекторе неразработанных нефтяных карманов. В среднем этот показатель составляет 3-8% от промышленных запасов нефти в год.

Такая норма обеспечивает равномерный подъем водонефтяного контакта вдоль дна коллектора, а также позволяет минимизировать газовый фактор [3].

Разумеется, соблюдение принципа МЭНО во многом определяется структурой механизированной добычи. В США, к примеру, 82% составляет добыча станками-качалками с насосами ШГН, 10% обеспечивают газлифты, 4% — погружные электронасосы (ЭЦН), остальные способы — еще меньше. Другими словами, в США уделяется огромное внимание работе малодебитных и истощенных скважин.

К последним у них относят скважины с суточной добычей менее 1,6 м3 нефти, и таковых в США к 2000 году насчитывалось около 443 тыс. единиц, или 76% от общего количества.

Если добычу на таких скважинах вести слишком быстро, как это делается на сегодняшний день в большинстве российских нефтяных компаний, то вода может обойти нефтяные и газовые карманы, не заходя в них. Таким образом вода изолирует нефть или газ, что может привести к стойкому повреждению скважин. Для предотвращения чрезмерного образования неработающих пластов и для повышения суммарной добычи углеводороды необходимо извлекать при меньшей скорости менее производительными насосами ШГН — тогда вода, вытесняя нефть, успеет проникнуть и в менее проницаемые зоны породы.

Аналогичный подход давал точно такие же результаты и в нашей стране в период с 1975 по 1980 год, когда примерно 60% эксплуатационного фонда нефтяных скважин СССР было оборудовано установками с ШГН, называемыми также станками-качалками балансирного типа [4]. На сегодняшний день доля скважин с УШГН снизилась в среднем по России до 43-45%, а по отдельным нефтяным компаниям до 10-20%, и суммарно они обеспечивают не более 15% отечественной нефтедобычи. При этом проверки Росприроднадзора РФ показывают, что превышение оптимальных величин объемов добычи неминуемо приводит к снижению КИН и преждевременному выходу скважины из эксплуатации.

Усовершенствованные станки-качалки

Нефтеотдача большинства залежей напрямую зависит от дебита скважины.

Для каждого коллектора существует максимальная скорость добычи, обеспечивающая эффективную нефтеотдачу, и наращивание добычи свыше этого максимума обычно ведет к растрате движущей силы и конечную нефтеотдачу снижает [5,6]. В свою очередь, значение МЭНО изменяется в зависимости от многих факторов: от механизма нефтедобычи, физической природы коллектора, его окружения и содержащихся жидкостей.

При владении достаточной геологической и эксплуатационной информацией есть возможность поддерживать норму отбора максимально эффективной на протяжении всего периода эксплуатации (см. «Индикаторные линии»). При этом, как показала практика, из всех известных способов нефтедобычи наиболее полно отвечает критерию МЭНО добыча штанговыми глубинными насосами (ШГН) со станками-качалками в виде приводного агрегата.

Применение ШГН является одним из самых универсальных видов механизированной добычи нефти и оптимальным для эксплуатации мало- и среднедебитных скважин. С точки зрения технических возможностей ШГН могут обеспечить высокий напор в диапазоне подач от 5 до 50 м3/сут. Известно, что в диапазоне подач от 1 до 40 м3/сут. ШГН имеют более высокий КПД по сравнению с другими способами добычи нефти (включая ЭЦН).

Существует большое разнообразие станков-качалок, различающихся как типом привода (механические, гидравлические и пневматические), так и конструктивными особенностями. Каждый тип качалок обладает теми или иными преимуществами и недостатками, поэтому занимает обычно определенную нишу, где его использование оптимально.

Нами предлагается станок-качалка, использующий ШГН, который имеет производительность в два и более раз выше, чем у традиционных качалок с ШГН [8]. Отличительной особенностью нового станка-качалки является то, что частота вращения кривошипа и согласованная с ней скорость возвратно-поступательного движения канатной подвески с устьевым штоком изменяются механическим путем по синусоидальному закону. Это позволяет значительно, но плавно, по синусоидальной же зависимости, увеличивать скорость рабочего хода до величин, не наносящих ущерба динамике процесса в целом, с последующим снижением скорости на холостом ходу. В результате обеспечивается значительное (до двух раз) превышение средней частоты вращения кривошипа и, соответственно, средней скорости возвратно-поступательного движения штока с канатной подвеской относительно типовых значений этих величин.

Кроме того, достигается значительное уменьшение перегрузок на насосные штанги и привод в целом, которые имеют место в конце холостого хода вниз и в начале рабочего хода вверх при использовании традиционных технологий, тем самым обеспечивается повышение производительности оборудования.

Необходимо отметить, что при существенном росте производительности работы УШГН в целом за счет увеличения частоты качания необходимо уделять особое внимание коэффициенту заполнения насоса. Иными словами — применять всасывающие и нагнетательные клапаны насосов ШГН с увеличенными проходными сечениями. При таких условиях использование предлагаемой модифицированной качалки позволяет приблизить ШГН по производительности к ЭЦН.

Электромагнитное резонансное воздействие на продуктивный пласт

Применение в области нефтегазодобычи волнового (механического, электромагнитного, акустического и др.) воздействия на флюид обусловлено целым рядом его преимуществ: высокой степенью управляемости, проявлением эффекта в короткие сроки после воздействия, возможностью проведения воздействия одновременно с основным процессом добычи и проч.

Нами предлагается новая технология электромагнитного резонансного воздействия (ЭМРВ) на продуктивный пласт и интенсификации добычи нефти [9], представленная на рис. 2.

Технология ЭМРВ работает следующим образом. В процессе добычи включаются два генератора электромагнитных (ЭМ) колебаний, установленных на поверхности у добывающей и нагнетательной скважин. ЭМ-потоки передаются волноводами на глубину перфорации. При этом в продуктивном пласте создаются встречно-направленные колебательные потоки: от добывающей скважины через продуктивный пласт в сторону нагнетательной скважины и наоборот.

Расположенная на поверхности аппаратура управления и генераторы-приемники зондирующих колебаний позволяют модулировать ЭМ-колебания потоков, идущих от добывающей и нагнетательной скважин, которые накладываются на собственную частоту колебаний углеводородного флюида. В результате наложения возникает резонансное колебание. Пиковый резонанс отслеживается генератором-приемником на поверхности.

Первоначально точку возникновения пикового резонанса локализуют вблизи нагнетательной скважины, для чего в управляемом режиме излучают модулированные ЭМ-волны таким образом, чтобы мощность излучения из добывающей скважины значительно превышала мощность встречного излучения из нагнетательной. Затем за счет корректировки мощности генераторов пиковый резонанс вместе с возмущенным флюидом начинают сдвигать в сторону добывающей скважины.

Эффект от предлагаемого изобретения достигается также при реанимации простаивавших многие годы скважин. В этом случае ЭМ-поток от добывающей скважины направляют в сторону нагнетательной скважины сквозь продуктивный пласт, в котором нефтяная фракция заблокирована пластовой водой в ловушке. В то же время встречный ЭМпоток направляют в сторону добывающей скважины сквозь продуктивный пласт. С помощью аппаратуры, размещенной на поверхности, осуществляют наложение частот встречно-направленных колебаний и собственной частоты углеводородного флюида непосредственно в зоне его локализации. В данном случае начало координат бегущего пикового резонанса формируют в дальней от добывающей скважины точке ловушки и затем перемещают резонанс повторяющимися пробегами в сторону добывающей скважины таким образом, что активизированные возбужденные углеводороды, освобождаясь из ловушки, устремляются к добывающей скважине, восстанавливая ее продуктивность.

Дополнительного эффекта перемещения углеводородного флюида к добывающей скважине можно добиться подачей через нагнетательную скважину в продуктивный пласт в качестве рабочей жидкости молекулярного магнитоактивного раствора или коллоидного раствора ферромагнитных частиц. Для усиления направленного потока этих растворов непосредственно на генераторы ЭМ-потоков в скважинах устанавливают соленоиды, питаемые постоянным током и создающие дополнительно замкнутое ускоряющее магнитное поле. Утилизацию ферромагнитных частиц с целью их повторного использования можно осуществлять в специализированных ловушках на устье скважины.

Таким образом, использование предлагаемого способа ЭМРВ позволяет: — увеличить дебит добывающей скважины за счет принудительного преремещения к ней углеводородного флюида от ближайших соседних скважин, включая нагнетательные; — реанимировать нефтяные и газоконденсатные скважины, простаивающие многие годы из-за примененной ранее нерачительной технологии добычи нефти; — значительно повысить КИН (до 60%), в том числе освобождая нефть из ловушек и пленов, притом что КИН по результатам внедрения аналога и прототипа достигает 40-45%.

Список литературы:

1. Губарев А.. «КИНа не будет, если не предпринять экстренных мер для повышения нефтеотдачи» // «Нефть и капитал», №5, май 2008, с.40-43.

2. Jean-Pierre Favennec. The Economics of EOR // Conference of Enhanced Oil Recovery (EOR), London, 6 Dec. 2004.

3. Хайн Норман Дж. Геология, разведка, бурение и добыча нефти [Пер. с англ. З.Свитанько]. // М., ЗАО «Олимп-Бизнес», 2008.

4. Байдашин В. «Станки-качалки: возможен ли ренессанс?» // «Нефтесервис» №2, лето 2008, с.44-45.

5. Грей Форест. Добыча нефти. [Пер. с англ.]. // М., ЗАО «Олимп-Бизнес», 2001.

6. Мищенко И.Т. Скважинная добыча нефти: Учебное пособие для вузов. — 2-е изд., испр. // М., Изд-во «Недра и газ» РГУ нефти и газа им. И.М.Губкина, 2007.

7. Заявка на изобретение №2008128071 RU от 11.07.2008 «Способ обеспечения максимально эффективной нормы отбора нефти из добывающей скважины».

8. Заявка на изобретение №2008128074 RU от 11.07.2008 «Способ добычи нефти с использованием штангового глубинного насоса и станок-качалка для его осуществления (варианты)».

9. Заявка на изобретение №2008128076 RU от 11.07.2008 «Способ интенсификации добычи нефти и реанимации простаивающих нефтяных скважин путем электромагнитного резонансного воздействия на продуктивный пласт».

НЕФТЕСЕРВИС Январь 2009

"