Выпускная квалификационная работа (стр. 2 )

Когда скважина открывается для добычи, нефть поступает в ствол скважины под действием перепада давлений в скважине и коллекторе.

По мере подъема нефти по насосно-компрессорной колонне давление продолжает снижаться. При снижении давления растворенный газ начинает выделяться, образуя в нефти пузырьки. Эти пузырьки газа расширяются, и столб жидкости становится легче. Совместное действие давления коллектора и уменьшенного веса столба жидкости и обеспечивает фонтанирование скважины.

Механизированная добыча

Механизированная добыча (механизированный лифт) применяется в тех случаях, когда давление в нефтяном коллекторе снижается настолько, что уже не может обеспечивать экономически оптимальный отбор из скважины за счет природной энергии. Наиболее распространены следующие методы механизированной добычи:

·  газлифт

·  плунжерный лифт

·  добыча штанговыми насосами

·  откачка пневматическими и гидравлическими насосами

·  откачка роторными насосами

·  откачка гидравлическими глубинными насосами

·  откачка электрическими погружными насосами

Для достижения максимальной экономической эффективности при добыче нефти следует учитывать изменение стоимости денег по истечении какого-либо времени.[20]

Прежде чем говорить об увеличении нефтеотдачи, необходимо установить базу, по отношению к которой происходит это увеличение. В международной практике в качестве базового принимается такой метод разработки, при котором потенциал вытесняющего нефть агента реализуется за счет использования естественной энергии месторождений, т. е. режим растворенного газа, упруговодонапорный режим и режим газовой шапки. Начальными или первичными методами из скважины добывают столько нефти, сколько она может дать, но при этом большая её часть остается в пласте. Если естественной энергии недостаточно, то применяются методы, которые направлены на поддержание пластовой энергии путем закачки воды и газа, т. е. так называемые вторичные методы. Очевидно, что данные методы используют те же вытесняющие агенты, а значит, принципиально не влияют на потенциал вытеснения нефти, хотя при этом увеличивается степень использования этого потенциала. Поэтому вторичные методы, в частности заводнение, наряду с естественными режимами также относятся к категории базовых. Добыча третичными методами, которая обычно называется методами увеличения нефтеотдачи (МУН) пластов. (в международной терминологии: Enhanced Oil Recovery — EOR) характеризуется увеличенным потенциалом вытесняющего агента по сравнению с реализуемым при базовых способах разработки.

Заводнение

В методе заводнения для дополнительной добычи нефти в коллектор закачивается вода. Она проникает в пласт через специальные нагнетательные скважины, расположенные в определенном порядке в зависимости от индивидуальных особенностей пласта.

По мере протекания от скважин для нагнетания воды к добывающей скважине вода вымывает захваченную породой нефть и выносит её к добывающей скважине.

Методы увеличения нефтеотдачи (МУН)

В последнее десятилетие отсутствует официальная статистическая отчетность по объемам и эффективности применения современных МУН. Однако, согласно оценкам специалистов компании Зарубежнефть, за последнее десятилетие дополнительная добыча за счет применения современных МУН в нашей стране непрерывно снижается и в настоящее время ее объем в общей добыче нефти практически незаметен.

К настоящему времени в мировой практике освоены и применяются в промышленных масштабах следующие четыре группы методов увеличения нефтеотдачи, которые также называют третичными:

- тепловые методы (вытеснение нефти теплоносителями, воздействие с помощью внутрипластовых экзотермических окислительных реакций);

- газовые методы (закачка углеводородных газов, жидких растворителей, углекислого газа, азота, дымовых газов);

- химические методы (заводнение с применением ПАВ, полимерное, мицеллярное заводнение и др.);

- микробиологические методы (введение в пласт бактериальной продукции или ее образование непосредственно в нефтяном пласте).

В частности, в целях повышения экономической эффективности разработки, снижения прямых капитальных вложений и максимально возможного использования для этих целей реинвестиций весь срок разработки месторождений разбит на три основных этапа.

На первом этапе максимально используется естественная энергия месторождения (упругая энергия, энергия растворенного газа, энергия законтурных вод, газовой шапки, потенциальная энергия гравитационных сил) – первичный метод.

На втором этапе реализуются методы поддержания пластового давления путем закачки воды и газа. Эти методы были названы вторичными.

На третьем этапе для повышения эффективности разработки месторождений применяются третичные методы увеличения нефтеотдачи (МУН). Однако, по мере освоения современных МУН и расширения масштабов их применения, стало очевидным, что технологическая и экономическая эффективность их применения существенно зависит от времени начала их реализации. Чем раньше для разработки месторождений, особенно с трудноизвлекаемыми запасами, используются современные МУН, тем выше как технологические, так и экономические показатели разработки. Поэтому все чаще третичные методы применяются на первой или второй стадиях разработки месторождений. Таким образом, существуют три группы способов разработки.

  • Естественный режим;

  • Вторичные методы;

  • Современные МУН.

Под термином «современные МУН» понимаются именно технологии, связанные с тепловым, газовым, химическим, микробиологическим воздействием на пласты, а отнюдь не заводнение, которое, к сожалению, в настоящее время применяется слишком широко и без учета последствий. За последние 15 лет в РФ было практически свернуто применение современных МУН, а предпочтение отдано методам выборочной интенсификации добычи из активных запасов, даже если такие методы вели к снижению проектного КИН, за который с компаний никто не спрашивал. В «Концепции» подчеркивается, что особо опасно объявлять ГРП единственным способом разработки месторождений с низкопроницаемыми коллекторами. Этот метод противопоставляется газовым методам, которые успешно развиваются в мировой практике, в частности, в США – родине ГРП, где массированный ГРП на нефтяных месторождениях не применяется, скорее всего, потому, что, в конечном счете, масштабное применение этого метода приведет не к увеличению нефтеотдачи, а к ее снижению.

Для трудноизвлекаемых запасов применение большеобъемных ГРП может привести лишь к кратковременному приросту добычи, после чего в последующий период придется затратить много средств и усилий, чтобы преодолеть негативные последствия заводнения.[21]

Для специалистов, имеющих желание правильно трактовать термин МУН, совершенно очевидно, что он означает способ разработки, а следовательно, подразумевает не только закачку рабочего агента и его вытесняющую способность, но и все мероприятия по интенсификации добычи нефти и увеличению охвата вытеснением, в том числе и систему размещения скважин, их плотность, применение ГРП, горизонтальных и многозабойных скважин, бурение боковых стволов. Все технологии обработки призабойных зон скважин и геолого-технические мероприятия являются составными компонентами как при базовых способах разработки, так и при применении МУН и не могут рассматриваться в качестве самостоятельных МУН, т. е. самостоятельных способов разработки.

Мировая практика применения современных МУН
Свыше 90% мировых запасов углеводородов принадлежит национальным компаниям, которые обеспечивают до 70% мировой добычи нефти и газа. Любые нефтегазовые компании независимо от форм собственности нацелены на максимально возможное и экономически обоснованное извлечение углеводородного сырья. Поскольку, как показывает практика, масштабы применения современных МУН в мире непрерывно увеличиваются (Табл.1), то можно сделать вывод, что они способствуют эффективному ведению нефтегазового бизнеса. До сих пор предпочтение отдается тепловым и газовым методам, доля дополнительной добычи за счет применения которых превышает 95%. В то же время соответствующая доля за счет применения химических МУН остается низкой. Это свидетельствует о том, что к настоящему времени еще не созданы эффективные химические МУН, способные стимулировать быстрое наращивание добычи нефти с применением данной группы современных МУН.

Таблица 1.[22]

Динамика масштабов применения современных МУН в мире, тыс. т

МУН, млн. т/год	1985	1990	1995	2000	2006
Тепловые	40,6 (59,0)	53,2 (57,1)	61,5 (65,5)	86,2 (64,1)	89,5 (63,9)
Газовые	25,5 (37,1)	33,4 (35,9)	30,9 (32,9)	43,9 (32,7)	48,3 (34,5)
Химические	2,7 (3,9)	6,5 (7,0)	1,5 (1,6)	4,3 (3,2)	2,3 (1,6)
Всего	68,8	93,1	93,9	134,4	140,1

* Примечание: в скобках – доля от общей добычи, %.

Как видно из Табл. 1, за 21 год объем дополнительной добычи нефти за счет применения современных МУН вырос к 2006 г. в 2,5 раза, и примерно 10% мировой добычи нефти к этому времени осуществлялось с применением современных МУН. Наибольшие объемы применения современных МУН принадлежат США (Табл. 2)((Приложение 1). Это диктуется сложной структурой запасов в стране, но немаловажное значение имеет и многолетняя целеустремленная работа, направленная на создание системы государственного управления рациональным использованием запасов нефти.

Добыча нефти за счет МУН в 2008 г. ожидается на уровне 32,16 млн. т, что меньше добычи в 2006 г, на 500 тыс. т, но будет реализовано на 32 проекта больше, чем в 2006 г. Снижение добычи нефти в 2008 г. в основном связано с уменьшением ее добычи на месторождениях тяжелой нефти в Калифорнии.

Как показывает рис.4, одновременно с ростом добычи нефти в США происходит снижение числа действующих проектов с применением современных МУН. С 1986 по 2002 г. число таких проектов снизилось с 512 до 227, т. е. более чем в 2 раза. Это обстоятельство дало повод некоторым специалистам — сторонникам свертывания в нашей стране современных МУН, говорить о снижении интереса за рубежом к этим методам. Однако данное утверждение является ошибочным и опровергается рядом очевидных фактов. Снижение числа проектов сопровождается значительным увеличением масштабов каждого проекта, причем средняя производительность проекта за рассматриваемый период увеличилась примерно в 3,5 раза и в 2002 г. составила 230 тыс. твг (рис. 4).

Рис.4 Динамика применения современных МУН на месторождениях США[23]

Высокий потенциал современных МУН со всей очевидностью подтверждается последней статистической информацией о применении этих методов в мире.

В табл. 3 представлены данные по мировой добыче нефти засчет новых методов увеличения нефтеотдачи пластов по странам и регионам.

Таблица 3.[24]

Страны, млн. т/год	Тепловые	Газовые	Химические	Всего	%
2000	2006	2000	2006	2000	2006	2000	2006	2006/2000
США	23,0	16,6	16,4	17,4	<1	<1	39,4	34,1	-13,5%
Канада	9,0	14,5	2,0	3,3	0,6	0,3	11,6	18,1	+ 56%
ОПЕК Без учета Венесуэлы	30,0	29,6	12,5	13,0	0,3	0,3	42,8	42,9	0
Венесуэла	10,8	12,0	7,9	8,5	-	-	18,7	20,5	+ 10%
Европа	0,4	0,5	2,4	3,6	-	-	2,8	4,1	+ 46,5%
Китай	10,0	11,6	0,6	0,5	2,5	0,8	13,1	12,9	-1,5%
Другие страны	3,0	4,7	2,1	2,0	0,9	0,8	6,0	7,5	+ 25%
Итого	86,2	89,5	43,9	48,3	4,3	2,2	134,4	140,0	+ 4,2%

Согласно материалам Лондонского форума 2004 г., применение уже освоенных современных МУН позволило увеличить мировые доказанные извлекаемые запасы нефти в 1,4 раза, т. е. на 65 млрд тонн, и потенциально способно поднять величину средней проектной нефтеотдачи к 2020 г. с сегодняшних 35% до 50%.