Основная часть
Одновременно-раздельная эксплуатация пластов (объектов) через одну скважину (группу скважин) - это комплекс технических и технологических мероприятий, позволяющих воздействовать через скважины на каждый объект многопластового месторождения с целью обеспечения его выработки в оптимальном режиме. Одновременно-раздельную эксплуатацию можно подразделить на одновременно-раздельную закачку (ОРЗ) вытесняющего агента и одновременно-раздельную добычу (ОРД) продукции из каждого разделяемого продуктивного объекта.
От задач, решаемых недропользователем, зависит применение различных типов установок ОРЭ: установка для одновременно-раздельной эксплуатации двух объектов; установка для одновременно-раздельной эксплуатации двух объектов с раздельным подъёмом продукции; установка для одновременно-раздельной эксплуатации двух объектов совмещающая добычу с заводнением и др. (Гарифов и др., 2011). Одновременно-раздельную эксплуатацию нескольких объектов одной скважиной необходимо планировать уже на стадии обоснования проектных документов на разработку месторождения, где должно быть предусмотрено. - равномерное разбуривание месторождения (залежи); - рациональное и эффективное использование утвержденных запасов нефти, газа и сопутствующих компонентов; - недопущение выборочной отработки, приводящей к потерям балансовых запасов; - обоснованное выделение эксплуатационных объектов для самостоятельной разработки.
Для зарубежных промыслов создание данного оборудования было возможным, так как проектировалось оно для скважин с диаметром эксплуатационной колонны более 170 мм, что позволяло создавать управляемое скважинное оборудование. ОКБ БН (г. Баку) проектировало установку под скважины с 168-миллиметровой эксплуатационной колонной. Отсутствовали надежные насосные агрегаты, пакеры, системы регулирования и т. д. По перечисленным причинам так и не удалось создать работоспособное оборудование и организовать его промышленное производство. Наработка на отказ скважинного оборудования не превышала 180 суток. [3]
Массовое внедрение технологий ОРЭ (рисунок 1) началось с 1966 г.
Рисунок 1 – Оборудование для одновременно – раздельной
эксплуатации двух пластов через одну скважину.
За период с 1966 по 1973 г. на раздельную эксплуатацию переведено свыше 3700 нефтяных, газовых и нагнетательных скважин, немногим меньше 5 % от действующего фонда скважин. К этому времени создана база для раздельной эксплуатации, накоплен опыт по применению оборудования в самых различных условиях эксплуатации. Появились основания полагать, что за счет широкого применения ОРЭ на месторождениях страны будут существенно улучшены технико-экономические показатели их разработки. Так, на месторождениях Азербайджана за указанный выше период, по переведенным на ОРЭ 500 скважинам, дополнительно добыто 2,2 млн т нефти и закачано в пласты около 4 млн м3 воды
При выполнении плановых показателей внедрения оборудования ОРЭ действующий фонд скважин оставался на уровне 50...60 % от общего числа скважин, переведенных на ОРЭ. Непродолжительная работа скважин, оборудованных установками для ОРЭ, объяснялась следующими причинами:
конструктивными недостатками оборудования;
невозможностью проведения в скважинах гидродинамических исследований;
некачественным подбором скважин и выбытием их из эксплуатации из-за отсутствия притока в одном из разобщаемых пластов, переводом в другие категории, сменой способа эксплуатации.
В начале XXI в. интерес к технологии ОРЭ, после многолетней паузы, вновь усиливается, и к настоящему времени во многих нефтяных компаниях техника и технологии ОРЭ активно развиваются. Этому процессу способствовало появление надежного скважинного оборудования в виде пакеров многократного использования. В настоящее время на производственных мощностях ОАО "Татнефть" выпускаются пакеры различных типоразмеров.
Эксплуатация скважин с оборудованием для ОРЭ подтверждает надежность и работоспособность созданного оборудования, получены положительные результаты. К настоящему времени за счет приобщения пластов и вовлечения запасов в активную разработку с использованием оборудования для ОРД дополнительно добыто 569 тыс. т нефти и более 65 тыс. т нефти за счет применения ОРЗ. Внедряемая техника и технологи ОРД в ОАО "Татнефть" представлены:
— двухлифтовой конструкцией ОРД с УШСН на параллельно оборудованных НКТ;
— двухлифтовой конструкцией ОРД с УШСН и концентричным расположением полых штанг в НКТ;
— УЭЦН-УСШН с вариантом совместного подъема добываемой продукции по одному лифту НКТ;
— УЭЦН-УСШН с вариантом двухлифтовой конструкции — полые штанги в НКТ;
— конструкцией с УСШН для совместного (общего) подъема добываемой продукции по одному лифту НКТ.
Осуществляется разработка других конструкций ОРД. Эффективность проведения ОРЭ объектов разработки во многом зависит от выбора наиболее рациональной технологии с учетом конкретных геологофизических условий и текущего состояния разработки эксплуатационного объекта. Техника и технология ОРЭ применяется на любой стадии разработки месторождения. [4]
Масштабное применение в ОАО «ТН» установок ОРЭ, фонд скважин которых сегодня по ОАО «ТН» составляет 1269 скважин, еще раз доказывает преимущества данной технологии, к которым относятся:
- повышение рентабельности работы скважин за счет подключения в разработку дополнительных эксплуатационных объектов,
- сокращение объемов бурения за счет использования ствола одной скважины;
- организация системы разработки с одновременным отбором запасов из разных эксплуатационных объектов одной сеткой скважин.
Вопрос по поиску путей повышения рентабельности скважины для нас всегда был актуальным. В результате внедрения установок ОРД 33 скважины (или 14% от общего фонда ОРЭ) вышли из категории нерентабельных. 25 скважин из них на сегодня уже окупили понесенные затраты.
На участке Екатериновского месторождения по технологической схеме выделены четыре эксплуатационных объекта: верей – башкир, тула, бобрик и турней. В процессе разбуривания участка было принято решение ввести в разработку отложения бобриковского горизонта, как наиболее продуктивные. Применив технологию ОРЭ, внедрили однолифтовые установки на 7 объектах. Общий прирост по 7-ми скважинам составил 37,1 т/сут. по нефти. На Ерсубайкинском месторождении, применив технологию ОРЭ, успешно внедрили однолифтовые установки на турнейских скважинах № 4871 и 4873, приобщив бобриковский горизонт и получив суммарный прирост в 14,6 т/сут.
Благодаря комбинированию технологий ОРЭ и ОРЗ на Ямашинском месторождении, была реализована классическая схема разработки участка, включившая в себя как зону нагнетания, так и зону отбора. В скважинах № 2524, 2526, 2528, 2531, эксплуатировавших отложения турнейского яруса, был приобщен тульский горизонт. Суточный прирост в добыче по участку составил 11 тонн по нефти.
С целью поддержания пластового давления и компенсации отбора в тот же период в нагнетательной скважине № 2527н, через которую производилась закачка воды в турнейский пласт, был приобщен тульский горизонт и организована закачка по технологии ОРЗ. Накопленная дополнительная добыча на данном участке по тульскому горизонту составила свыше 25 тыс. т. нефти. Данный подход был применен и на соседних участках месторождения в районе нагнетательных скважин №7272, 11874, 1366.
Применив технологию ОРЭ на следующем участке Шегурчинского месторождения, приобщили тульский пласт в бобриковских скважинах № 1285, 4772 и внедрили однолифтовые установки, тем самым, существенно повысив охват по площади, производимой закачкой и, следовательно, эффективность самой
закачки. Накопленная дополнительная добыча на этом участке по тульскому гори-
зонту составила 14 тыс.т., общий прирост – 10 т/сут. по нефти.
С февраля 2013г. на Архангельском месторождении начали применять нулевую ставку НДПИ на добычу высоковязкой нефти башкирского яруса. Обязательным условием при такой добыче является раздельный учет добываемой льготируемой нефти. И здесь установка ОРЭ стало незаменимым инструментом для решения данной задачи. Сохранив запасы по существующим объектам, мы
ввели башкирский ярус в разработку путем внедрения двухлифтовых установок
ОРД, ОРЗ и ОРДиЗ на 13 скважинах с суммарным приростом 40 т/сут. Технологию ОРДиЗ можно назвать неординарным решением, раньше и представить не могли о совмещении одной скважиной двух назначений. Новые возможности применения установкам ОРЭ позволило запланировать внедрение в 2010 году технологию ОРДиЗ на добывающей скважине №10969 Ерсубайкинского месторождения для организации дополнительных очагов заводнения без дополнительных капитальных затрат на обустройство. На нагнетательной скважине №7297 приобщить башкирский ярус, тем самым увеличить выработку запасов по данному объекту.
Все новое специалистами НГДУ «Ямашнефть» всегда приветствовалось. Первая установка ОРД малого диаметра в АО «Татнефть» была внедрена на скважине №16502 Березовского месторождения в декабре 2012 года, которая позволила ввести в разработку западную часть залежи тульского горизонта, центральная часть которой уже эксплуатировалась установками ОРД. Прирост составил 4,9 т/сут.
В 2012 году на скважине №4752 была испытана первая установка для ОРЭ
трех объектов. К разрабатываемым объектам турнейского и бобриковского горизонтов был приобщен башкирский ярус. Прирост составил 3,6т/сут. Вышеназванные две технологии для нас на сегодняшний день очень актуальны, поскольку имеется фонд скважин для внедрения данных установок. По 172 потенциальный фонд с малым диаметром составляет 13 скважин, и он из года
в год будет расти с увеличением бурения. Потенциальный фонд для внедрения ОРД 3-х пластов составляет 35 скважин. Только расширение области применения технологии ОРД позволит нам и в дальнейшем вести рентабельную эксплуатацию скважин и залежей, обеспечивая поддержание пластового давления, раннего вовлечения в разработку запасов при сохранении существующей системы разработки, уплотнения скважин без дополнительного бурения, сокращения проектного фонда, создания очагов заводнения без дополнительных затрат. [5]
ПАО «НК «Роснефть» активное внедрение технологий по одновременно-раздельной эксплуатации (ОРЭ) начато с 2007 года в рамках образованной годом ранее Системы Новых Технологий, где внедрение всего нового (оборудование, технологии, различные химические составы и т.д.) построено на проектных принципах: от изучения проблематики, поиска решений, испытаний и далее вплоть до сдачи результатов и внедрения в массовое производство. Уже испытаны и сданы в производство технологии ОРЭ «ЭЦН+ШГН», объединившие добычу нефти с различных эксплуатационных объектов двумя видами погружного насосного оборудования (УЭЦН и ШГН). [6]
На стадиях внедрения находятся другие технологии, предполагающие спуск только одного погружного оборудования. Также определены основные концепции развития работ по «интеллектуализации» скважин «от простого к сложному», позволяющих вывести контроль разработки месторождения на более высокий и качественный уровень.
Основная идея данного направления развития работ заключена в систематизации внедрения работ по регулированию и контролю за разработкой многопластовых месторождений с использованием систем одновременно-раздельной добычи и закачки. Конечной целью является переход к «интеллектуальной» скважине, что позволит регулировать параметры работы пластов в режиме реального времени и обеспечивать дифференциальное воздействие на отдельный интервал или участок нефтяной залежи через скважины, увеличить коэффициент извлечения нефти за счет создания управляемой системы заводнения и получить дополнительную добычу нефти.
В настоящее время на многих месторождениях, находящихся на поздней стадии разработки для увеличения нефтеотдачи и добычи нефти необходимо широкомасштабно проводить разукрупнение объектов разработки. Рассмотрим для примера Самотлорское месторождение. Реализация интенсивной системы разработки с применением редких сеток скважин, без достаточной информации о геолого-физическом строении залежей и при ограничении на капитальные вложения была возможна лишь за счет объединения в один объект самостоятельной разработки от 15 (АВ2-3) до 24 (АВ4-5) продуктивных пропластков.
С целью увеличения добычи нефти из года в год шло укрупнение объектов разработки, приобщая к эксплуатационному объекту все большее число новых продуктивных пластов. Такой подход, исходящий из "экономических соображений" и не соответствующий физическим основам вытеснения нефти в расчлененных, неоднородных продуктивных пластах, сыграл негативную роль и привел к быстрому обводнению залежей, низкому охвату их воздействием и к неконтролируемому образованию водяных блокад отдельных невыработанных зон (целиков нефти). При этом усиливается отрицательное влияние неоднородности пластов, стимулируются прорывы воды к забоям действующих скважин и как следствие возрастают объем попутно добываемой воды и затраты на ее нагнетание.
Для увеличения уровней добычи нефти не существует другой альтернативы, кроме доразработки остаточных извлекаемых запасов (около 1 млрд. т) Самотлорского месторождения; то есть перевода их в категорию рентабельно извлекаемых запасов. Очевидно, что для этого в будущем придется идти на большие расходы по разукрупнению объектов разработки. При традиционных подходах, с учетом бурения скважин-дублеров для реализации данной программы, потребуется более 30 млрд. $ USA. Предлагаемое альтернативное решение - внедрение технологии одновременно-раздельной разработки нескольких эксплуатационных объектов (технология ОРРНЭО) позволит уменьшить капитальные вложения в 30-50 раз!
Следует отметить, что успешное внедрение данной технологии при сегодняшнем уровне техники возможно только в скважинах, имеющих открытый ствол до продуктивных пластов, то есть на нагнетательных или газлифтных скважинах. На Самотлорском многопластовом месторождении на одну эксплуатационную скважину в среднем приходится 2,2 уже вскрытых (перфорированных) эксплуатационных объектов. Это было сделано в конце 80-х годов для поддержания уровня добычи нефти при ограничении капитальных вложений на строительство скважин. Практика совместной эксплуатации нескольких пластов привела по оценкам экспертов к потере:
- извлекаемых запасов нефти (300 млн. тонн);
- накопленной добычи нефти (80 млн. тонн);
- текущей годовой добычи нефти (6 млн. тонн);
- информации о фактических отборах и об остаточных запасах из каждого эксплуатационного объекта.
Технология ОРРНЭО позволит проводить совместную разработку нефтяной оторочки и газовой шапки, предупреждать образование газовых и водяных конусов. Важным преимуществом данной технологии является возможность разработки пласта АВ11 -2 («рябчик») Самотлорского месторождения.
Запасы АВ1 1-2 (939 млн. тонн) относятся к категории трудно извлекаемых и поэтому для их разработки является важным выбор эффективной технологии. Предлагается с максимальной степенью использовать имеющийся фонд скважин, эксплуатирующих нижележащие горизонты (АВ1 3, АВ2-3, АВ4-5, БВ8, БВ10), для одновременно-раздельной эксплуатации с пластом АВ1 1 -2.
Это позволит повысить рентабельность эксплуатации многих высоко обводненных скважин (в т.ч. ныне бездействующих). Следует отметить, что для достижения проектных значений КИН эти скважины необходимо продолжать эксплуатировать, причем на форсированных режимах. Данная технология позволит организовать форсированный отбор с одновременным широкомасштабным ограничением водопритока прежде всего на газлифтных скважинах при газлифте можно контролировать отборы из каждого объекта, и главное - оптимально регулировать процессы разработки – дифференцированно воздействовать на отдельные пласты за счет оперативного изменения режимов каждого из пластов скважины в широком диапазоне, что в конечном итоге позволит увеличить коэффициент нефтеотдачи.
Таким образом, на Самотлорском месторождении необходимо проводить широкомасштабное разукрупнение эксплуатационных объектов путем промышленного внедрения технологии ОРРНЭО с целью обеспечения дифференцированного воздействия на различные эксплуатационные объекты (интервалы и/или участки пласта). [7]
В ООО «ЛУКОЙЛ - Западная Сибирь» с начала реализации в 2012 году программы опытно-промышленных работ в области ОРЭ соответствующее оборудование внедрено на 58 скважинах компании. Средний прирост дебита нефти по скважинам, оборудованных системами ОРД, составил 5,9 т/сут, дополнительная добыча - 32,2 тыс. т. В целом положительный эффект отмечается на 62% скважин. Высокий процент скважин с отсутствием эффекта в основном связан с неподтверждением ожидаемого дебита приобщаемых пластов и, в частности, с неподтверждением ФЕС или нефтенасыщенности. Основной объем внедрений (49 скважин) пришёлся на компоновку ЭЦН-ЭЦН.
Опыт применения ОРЭ на Самотлорском месторождении. Технология одновременно-раздельной эксплуатации скважин на Самотлорском месторождении была реализована на трех скважинах в 2011 году. Для этого была использована двухлифтовая компоновка (рисунок 2) с двумя насосами (ШГН-ЭЦН) которую предоставили - ООО НТП «Нефтегазтехника». Данная компоновка предполагает спуск в скважину концентрично двух - внешней и внутренней - колонн труб. [8]
Рисунок 2 – Двухлифтовая компоновка для эксплуатационной колонны диаметром от 168 – 178 мм с двумя насосами (ЭЦН+ШНГ).
На месторождениях ТПП «Лангепаснефтегаз» опыт применения ОРЭ нескольких пластов внедрен с 2012 года на Нивагальском, Урьевском, Поточном, Лас-Еганском и Локосовском месторождениях. В настоящее время 23 скважины оснащены оборудованием для одновременно-раздельной эксплуатации. В качестве базовых объектов (пласты, к которым подключают другие продуктивные горизонты для ОРЭ) использованы пласты ЮВ1, Ач, БВ6, БВ8, БВ10, в качестве подключаемого объекта, в основном, вышележащий объект АВ1 -2, исключение - ЮВ1 на Поточном месторождении. По сравнению с предыдущим годом в 2013 году выполнено на 1 скважино-операцию больше, однако дополнительная добыча нефти сократилась на 68 % (-9,5 тыс.т), удельный дебит нефти снизился на 82 %.
Снижение показателей эффективности по ОРЭ в 2013 году в большей степени связано с мероприятиями, выполненными на Нивагальском и Урьевском месторождениях, где удельная эффективность от ОРЭ снизилась на 83 % (-1 8,6 т/сут) и 99 % (-21 ,4 т/сут) соответственно.
Подобная тенденция обусловлена тем, что в 2013 году одновременно-раздельная эксплуатация реализована на скважинах с более высокими базовыми дебитами относительно скважин ОРЭ 2012 года и относительно планируемых дебитов по подключаемым объектам. Поэтому на фоне снижающихся после ОРЭ базовых показателей и низкой эффективности по подключаемым объектам суммарная эффективность по ОРЭ в целом по месторождениям снизилась, а по отдельным скважинам даже отрицательная.
К тому же, более чем у половины скважин наблюдается быстрое падение дебитов нефти и жидкости после ОРЭ в течении года, что объясняет уменьшение удельной эффективности 2013 года (2,9 т/сут) относительно предыдущего (15,8 т/сут).
По результатам гидродинамического моделирования были оценены динамика добычи, темп отбора от НИЗ, прирост конечного КИН и другие показатели по каждому из вариантов, как по совместной разработке, так и при одновременно-раздельной эксплуатации для того, чтобы сравнить, при какой разнице проницаемостей возможна рентабельная разработка. Результаты расчётов при совместной разработке единым фильтром показывают, что оптимальная кратность проницаемости при разработке таким способом 1/3. За 26 лет отобрано 311 тыс.м3 нефти, при этом отбор от НИЗ составляет 95,8 %, а конечный КИН – 0,334, что в принципе и логично. Результаты расчётов при одновременно-раздельной эксплуатации показали, что при кратности 1/3 также получены наилучшие технологические показатели. Однако они немного хуже, чем при совместной эксплуатации. При других вариантах расчета показатели при ОРЭ превышают показатели при совместной разработке. [9]