Полимерное заводнение в сложно-построенных коллекторах при учете локальных нелинейных эффектов

Ирак является одной из крупных нефтедобывающих стран мира. Доказанные запасы нефти в стране по отношению к мировым на 1.1.2001г составляют 10,9%, а его нефтяной экспорт достигает 5% на мировом рынке. К настоящему времени в Ираке открыто более 100 месторождений нефти и газа с различными запасами. Около 20 из них находятся сейчас в разработке. Основным способом разработки наиболее крупных нефтяных месторождений Ирака является заводнение (как естественный водонапорный режим, так и искусственный).

В строении продуктивных пластов месторождений Ирака преобладают карбонатные породы, а в направлении с севера на юг Ирака они замещаются на терригенные отложения. Продуктивные горизонты наиболее крупных месторождений Ирака (Киркук, Бай-Гассан, Джамбур, Айн-Зала, Кайяра, Нафт-Хана и др.) приурочены к известнякам, т. е. к сложнопостроенным коллекторам.

Мировая практика разработки нефтяных месторождений и опыт России показывают, что одним из перспективных направлений разработки сложнопостроенных коллекторов является полимерное заводнение. Использование водорастворных полимеров и композиций позволяет в значительной степени нивелировать проводимость фильтрационных путей для нефти и воды, выровнять фронт вытеснения нефти водой, продлить безводный период эксплуатации скважин, что в результате способствует увеличению нефтеизвлечения.

Характеристики продуктивных пластов многих месторождений Ирака удовлетворяют общепризнанным критериям применения технологии полимерного заводнения в мире. Учитывая, что национальная нефтяная промышленность Ирака в настоящее время не располагает достаточным опытом в области теории и практики данной технологии, данная проблема является предметом нашего диссертационного исследования.

В мире уже накоплен значительный практический опыт реализации технологии. К настоящему времени создано ряд математических моделей и разработаны соответствующие им методики расчета технологических показателей, отражающие современные представления о механизме полимерного заводнения. Каждая из моделей учитывает определенную совокупность процессов: адсорбцию, десорбцию, фактор сопротивления, остаточный фактор сопротивления, неньютоновский характер течения полимерного раствора в пористой среде. Помимо вышеуказанных явлений имеют место капиллярные силы, диффузия и дисперсия при локальном процессе фильтрации.

Целью диссертационной работы является анализ и обобщение опыта России и мира и разработка математической модели процесса вытеснения нефти из сложнопостроенных пластов при полимерном заводнении с учетом локальных и нелинейных эффектов.

Для достижения указанной цели были поставлены и решены следующие задачи:

1. изучение строения и петрофизических свойств сложнопостроенных карбонатных коллекторов;

2. анализ и обобщение промыслового опыта России и мира по реализации технологии полимерного заводнения;

3. анализ существующих математических моделей прогнозирования процесса вытеснения нефти полимерными растворами;

4. обоснование необходимости усовершенствования подходов и принципов расчета процесса полимерного заводнения;

5. оценка влияния трещинности пласта на эффективность технологии полимерного заводнения.

Указанные задачи решались с помощью:

• анализа литературных источников о строении сложно-построенных коллекторов и инженерных оценок промыслового опыта;

• изучения теоретических исследований в области многофазной фильтрации флюидов с активной примесью;

• компьютерного математического экспериментачисленного расчета процесса вытеснения нефти раствором полимера применительно к условиям месторождения Каражанбас с учетом капиллярных сил, дисперсии и адсорбции полимера без и при наличии зон аномальной проницаемости.

Методика исследований.

Поставленные задачи решались с помощью инженерных подходов и методом компьютерного моделирования по разработанным при участии автора программам.

Научная новизна.

1. Оценены критерии применения метода полимерного заводнения для промышленных условий;

2. выявлен ряд факторов (капиллярные силы, дисперсия и диффузия), которые не учитываются подробно в математических моделях полимерного заводнения;

3. дана количественная оценка вклада перекрестных эффектов между подвижными несмешивающимися фазами при заводнении;

4. усовершенствована математическая модель процесса вытеснения нефти раствором полимера при плоско-радиальной фильтрации.

Практическая ценность.

Развитие возможностей применения полимерного заводнения для повышения нефтеотдачи в сложнопостроенных коллекторах и месторождениях Ирака в частности.

Работа состоит из введения, пяти глав, основных выводов, и списка литературы.

Первая глава работы посвящена характеристике истории становления и современного состояния нефтяной промышленности Ирака.

Показано, что большинство нефтяных месторождений страны приурочено к сложнопостроенным коллекторам и для эффективной выработки запасов нефти необходимо применить методы увеличения нефтеотдачи, основным из которых является заводнение. Так как возможности заводнения является ограниченными, обосновывается целесообразность осуществления полимерного заводнения для условий нефтяных месторождений Ирака.

Во второй главе диссертации рассматриваются особенности строения, классификации и петрофизические свойства сложно-построенных коллекторов и, в первую очередь, карбонатных так как они преобладают в Ираке.

В третьей главе исследования обобщены современные представления о механизме вытеснения нефти из пластов полимерным растворами. Проанализирован накопленный промысловый опыт России и мира по реализации данной технологии. Определены критерии эффективного применения методы для промышленного применения.

Четвертая глава диссертации посвящена анализу теоретических исследований в области многофазной фильтрации флюидов в пористой среде.

Показано, что обобщенная (расширенная) форма закона Дарси более полно учитывает особенности механизма двухфазной фильтрации, что важно при исследовании процесса заводнения.

Проанализированы опубликованные в научной печати результаты экспериментальных исследований по оценке капиллярных эффектов и противоточной капиллярной пропитке на образцах горной породы при двухфазной фильтрации. Показано наличие эффекта вязкостного взаимодействия флюидов, что должно учитываться в законе Дарси симметричной матрицей относительных проницаемостей вместо двух стандартных кривых относительных проницаемостей.

Для оценки вклада перекрестных эффектов (вязкое трение) между подвижными несмешивающимся фазами были выполнены численные расчеты для случая линейного вытеснения в изотропной пористой среде. Исходными данными для расчетов служили фактические условия вышеупомянутых экспериментов. Для этого была составлена компьютерная программа, выполнено численное моделирование рассматриваемой задачи и проведено сравнение с данными классической модели Раппопорта-Лиса.

Анализ полученных результатов позволил дать количественную оценку влияния перекрестных эффектов в зависимости от скорости вытеснения. Показано, что эффект вязкого трения является существенным при промежуточном режиме фильтрации между капиллярной пропиткой и вытеснением.

В пятой главе работы предлагается математическая модель процесса полимерного заводнения, построенная с учетом анализа существующих подходов. Рассмотрена задача плоско-радиального осесимметричного течения. Скважина моделировалась точечным источником с постоянным объемным расходом. Рассмотрены три типа полимера. Задача решалась с учетом капиллярных сил, диффузии полимера, и без них для двух типов моделей пласта: однородного с постоянной проницаемостью и состоящего из двух областей проницаемости, отличающейся в 10 раз область высокой проницаемости моделировала наличие трещины.

Результаты расчетов показали, что капиллярные силы играют незначительную роль, а влияние диффузии на процесс вытеснения возрастает с увлечением коэффициента дисперсии. При наличии трещин фронты концентрации и насыщенности двигаются и «размазываются» быстрее и нефтеотдача трещинного пласта в начале процесса выше, чем в терригенном пласте, но конечная несколько меньше.

Численные алгоритмы решения задач тестировались путем сопоставления с соответствующими точными аналитическими решениями.

Автор выражает глубокую благодарность своим научным руководителям проф. А. О. Палию и проф. В. М. Максимову за помощь и поддержку при выполнении работы, заведующему кафедрой разработки и эксплуатации нефтяных месторождений РГУ нефти и газа им. И. М. Губкина, проф. И. Т. Мищенко, преподавателями, сотрудникам кафедры, и также сотрудникам Института проблем нефти и газа и всем коллегам, которые оказали помощь и поддержку в течение работы, и прежде всегоМ.В. Крыловой и Г. А. Королеву.

Тлава I.

КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПРОДУКТИВНЫХ ПЛАСТОВ НЕФТЯНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ИРАКА.

Ирак является одной из крупных нефтедобывающих стран не только Среднего Востока, но и мира. Доказанные запасы нефти на 1.1.2001 г оцениваются в размере 15,2 млрд. т, а газа — 3,1 трил. нм3 [98]. По отношению к мировым запасам нефти на 1.1.2001г это составляет 10,9%, а газа — 2,1%. За последние 30 лет запасы нефти в Ираке увеличились в 4 раза [24]. К настоящему времени в стране открыто более 100 месторождений нефти и газа с различными запасами. Однако в разработке сейчас находятся около 20 с числом добывающих скважин в количестве 1685. Этот фонд обеспечивает в среднем суточную добычу нефти в количестве 340,3 тыс.т. (около 124,4 млн.т. в год).

История развития нефтяной промышленности Ирака берет свое начало в XX в. В XIX в. нефть добывали только с помощью колодцев в Эль Хадре. Первое небольшое нефтяное месторождение (Чиа-Сурх) было открыто в 1902 г. В результате масштабных поисковых работ (в 1927 г.) было открыто первое крупное нефтяное месторождение Киркук. Затем большие запасы высоковязкой и высокосернистой нефти были открыты на площади Кайяра. В 1939 г на северо-западе Ирака открывается месторождение Айн-Зала. Комплексные поисковые работы, выполненные в период 1946;1961гг., привели к открытию сразу нескольких месторождений нефти (Бутма, Бай-Гассан, Джамбур, Румейла, Зубаир) и газа (Чемчемал, Кор-Мор и др.).

Разведочные и поисковые работы в Ираке сначала осуществлялись зарубежными нефтяными компаниями. В 1964 г была организована национальная нефтяная компания, которой правительство передало большую часть концессионных площадей принадлежавших иностранньтм компаниям. В 1972 г Ирак национализировал все остальные нефтяные компании, работавшие в стране.

Общая характеристика продуктивных горизонтов наиболее крупных месторождений Ирака приведена в табл. 1.1 [50,51,52]. Видно, что большое число залежей нефти в Ираке приурочено к известнякам, т. е. к сложнопостроенным коллекторам. По литологической характеристике продуктивные пласты представлены известняками мергелистыми, рифогенными, доломитизированными и глинистыми. Глубина залегания залежей нефти различная и составляет от 305 до 4031 м.

В строении продуктивных пластов месторождений Ирака принимают участке отложения юрского, мелового, палеогенового и неогенового возрастов, четко разделяющихся на два литологических комплекса: карбонатный (мелового и аквитанского возрастов) и соленосно-обломочный (миоцен-плиоцен)[52]. Эти комплексы разделены переходной зоной нижнего Фарса, состоящей из прослоев ангидритов в карбонатном разрезе.

В табл. 1.2 представлен типичный литолого-стратиграфический разрез северной части Ирака (район месторождения Киркук), в табл. 1.3 — северо-западной части Ирака (район месторождения Айн-Зала), а в табл.1.4 — южной части Ирака.

Видно, что в северной части Ирака продуктивные пласты представлены известняками свит Киркук, Джеддала, Шираниш, Кометан и Камшчука, в северо-западной части — известняками свит Евфрат, Шираниш и Курачине. В разрезе южной части страны представлены как известняки (свиты Хасиб, Мещриф, Мауддуд и др.), так и терригенные отложения (свита Нахр-Умар — песчаник с прослоями известняков, Зубейр — песчаники).

— iz.

Общая характеристика продуктивных горизонтов месторождений Ирака.

NN п/п Месторождение Возраст Продуктивный горизонт Тип коллектора Глубина залега н ия,. Характеристика коллектора.

Толщина м m % К мкм.

1 Айн-Зала Поздний мел Шираниш Известняки мергелистые 1554−1630.

2 Бутма Поздний мел Шираниш Известняки мергелистые 1158−1207.

3 Алан Поздний триас Курачине Кавернозные доломиты 2442 2822 100−220 5−13.

4 Ибрагим Поздний триас Курачине Кавернозные доломиты 3078−3134.

5 Кайяра Ранний миоцен Поздний мел Евфрат Харта Известняки рифогенные Известняки 350 800−900 5−300 10−35 0−1,0.

6 Неджма Ранний миоцен Евфрат Известняки рифогенные.

7 Касаб Поздний миоцен Евфрат Известняки.

8 Джаван Поздний миоцен Евфрат Известняки.

9 Демир-Даг Ранний эоцен-палеоцен Поздний мел Синджар Известняки 1116−1150.

1594−1610.

10 Киркук Ран. миоценолигоцен Эоцен-палеоцен Поздний мел Киркук Джаддала Шираниш Кометан Камчука Известняки рифогенные Известняки Известняки мергелистые Известняки мергелистые Известняки рифогенные 305−1070 925−1500 100−400 8−36 до 20 0−1,0 -1,0 1J —.

NN п/л Месторождение Возраст Продуктивный горизонт Тип коллектора Глубина залегания, м Характеристика коллектора Толщина m К м, % ! мкм2.

11 Бай-Гассан Ран. миоцен-олигоцен Киркук Известняки рифогенные Известняки мергелистые 1280−1524 1311−1430 .-. 20 0,2.

Поздний мел Шираниш.

Ранний мел Верхняя камчука Известняки рифогенные 1929;1974.

12 Химрин Ранний миоцен Сериканьи Известняки 573−582.

13 Джамбур Ран. миоцен-олигоцен Джерибе, Евфрат Известняки рифогенные 350 15−35 0,05−1,0.

14 Пулхана Ранний миоцен Поздний мел Сериканьи Шираниш Известняки Известняки мергелистые 1215−1245 1637−1650.

15 Кор-Мор Ранний миоцен Джерибе Изв. доломитизированные 1931;1980.

16 Чемчемал Сред, миоцен Пиласпи Известняки 1824−2097.

17 Инжина Поздний мел Шираниш Известняки Известняки мергелистые 1979;2018.

Поздний мел Кометан 3111−3118.

18 Гилабат Средний миоцен Верхний фарс Песчаники 1360−1395.

19 НафтХана Ран. миоцен-олигоцен Кальхур 1000.

20 Самава Ранний мел Поздний юра Ратауй Наджма Известняки и глины 2469 2634 It —.

NN Место-n/n рождение Возраст Продуктивный горизонт Тип коллектора Глубина залегания, м Характер Толщина •истика коллектора m — К.

21 Абу-Граб Ран. миоцен-олигоцен Асмари 2837.

22 Бузурган Поздний мел Мишриф Известняки 3884.

23 Ратауй Поздний мел Мишриф Известняки Песчаники и известняки 2148 ————————————————.

Ранний мел Нахр-умар 2622.

24 Нахр-умар Ранний мел Нахр-умар Песчаники и известняки 2482−2496.

25 Лухейс Ранний мел Ранний мел Нахр-умар Зубейр Песчаники и известняки Песчаники и глины 2571 2801.

26 Рачи Ранний мел Нахр-умар Песчаники и известняки 2714.

27 Румейла Поздний мел Мишриф Зубейр Известняки Неплотные песчаники 2286 ДО 1,0.

Ранний мел 3048 25.

28 Туба Поздний мел Ранний мел Мишриф Зубейр Известняки Песчаники и глины 2404 3247 .—————————— —————————————-—.

29 Зубейр Поздний мел Ранний мел Мишриф Зубейр Известняки Неплотные песчаники 2286 3230 40−310 20−25 0,25−6,0.

30 Сиба Ранний мел Ранний мел — юра Зубейр Ямама Песчаники и глины Известняки 3584−3603 4031.

Схематический литолого-стратиграфический разрез отложений северной части Ирака (район месторождения Киркук).

Птпм Япил.

Система, подотдел под^ярус.

Свита.

Краткая лотологическая характеристика j Толщина м.

Неоген.

Палеоген.

Мел.

Юра.

Плиоцен Нижний миоцен верхний и средний бахтиари.

Красноцветные песчаники, глины, алевролиты.

Фарс верхний средний.

Фарс нижний.

Соль, красные и синие глины, алевролиты, тонкие прослои ангидритов и известняков.

Миоцен нижний.

Олигоцен.

Аквитан.

Евфрат.

Ангидриты, известняки с прослоями алевролитов и глин (переходная зона). В основании конгломераты.

Перерыв.

Известняки оолитовые, органогенные. В своде антиклинали Киркук отсутствуютпоявляются юго-западнее осисккладки.

Эоцен верхний-сердний.

Эоцен нижний.

Палеоцен.

Главный известняк (комплекс).

Перерыв.

Киркук.

Джеддала.

Глобигериновые известняки.

Аалиджи Мергели.

Известняки рифовых, зарифовых и предрифовых фаций.

Известняки и глинистые известняки.

П ер ерыв.

Маастрихт-кампан верхний.

Шираниш.

Перерыв верхнии нижнии верхняя.

Турон^J Кометан.

Сеноман-алъб.

Апт-валанжин.

Камшчука.

Орбитоли-новые слои.

Мергелистые известняки, мергели.

Мергелистые известняки.

Перерыв.

Мелководные хемогенные и рифогенные известняки.

Рифогенные и хемогенные известняки, мергели.

П ер еры t.

Берриаститон.

Кимеридж-келловей.

Известняки радиоляриевые, известковистые аргиллиты, глины.

Ангидриты, глины, известняки.

0−600.

225−600.

90−150.

0−50.

120−150.

150−200.

80−100.

50 120.

500 до 600.

Схематический литолого-стратиграфический разрез отложений северО' западной части Ирака (район месторождения Айн-Зала). J, Система, отделсвита ! Краткая литологическая характеристика i Толщина, м.

Глины, алевролиты, известняки 120−330.

МиоценФарс Известняки пористые, кристаллические с линзами гипсов и ангидритов 165.

Миоцен нижнийЕвфрат Известняки ~50.

Олигоцен-Эоцен среднийглавный известняк Известняки глинистые, кристаллические и детритусовые 700.

Эоцен нижний-палеоцен Аргиллиты известковистые от темно-серых до черных, местами пестроцветные с редкими тонкими прослоями известняков 510.

Аргиллиты синевато-серые и зеленоватые с линзовидными прослоями песчаников Перерыв Известняки мерегелистые плотные от серых до темно-серых.

Мел верхний Известняки кресталлические, плотные, серые и светло-коричневые 55.

Известняки кремнистые, кристаллические, доломитизированные, с тонкими прослоями черных битуминозных глин в нижней части 30.

Известняки и аргиллиты 15.

Перерыв.

Мел средний Известняки доломитизированные, органогенные, пористыепрослои брекчий и черных битуминозных глин 200.

Мел нижний Известняки доломитизированные, кристаллические с прослоями зеленоватых пиритизированных глин и глинистых темно-серых мергелей 30−50.

Юра средняя Известняки кристаллические, доломитизированные с пропластками аргиллитов и редкими прослоями брекчий 470.

Юра нижняя Ангидриты с тонкими прослоями крупнокристаллических известняков, брекчии и конгломераты 50.

Схематический литолого-стратиграфический разрез отложений южной части Ирака.

Система, отделярус Местное деление — Краткая литологическая Толщина, Группа | Свита j характеристика j м.

П «VVv» лейстоцен 1 Дибдибба 1 Пески, гравелиты, глины I 350.

Миоцен средний Миоцен Кувейт Газа «^Зор^» (нижний фарс) Перерыв Ангидриты, гипсы, мергели, глины 380 нижний-олигоцен Эоцен средний-палеоцен Гар (абугар) Даммам (бахрейн) Пески с прослоями гравелитов и глин Пер ер ы в Нуммулитовые известняки 165 k^'W'^.-N.'-v-'v-'x.-'x 245.

Рус Ангидриты с известняками и мергелями 195.

Шаммар (радума) Мергелистые и доломитизированные известняки с прослоями ангидритов ~400.

Мел верхниймаастрихт-сантон Арума таярат Известняки с приослоями глин 220.

Курна I Мергели, доломиты } 120.

Харфа Перерыв Органогенные глауконитовые известняки с прослоями темно-серых глин 230.

Сади Танума Мергелистые известняки Перер ые 390.

Черные глины 50.

Хасиб Мергелистые известняки с прослоями глин 60.

Мел верхнийтурон-сеноман Вазиа Мишриф Известняки в кровле и подошве органогенные 160.

Румейла Известняки, мергели, мел 100.

Ахмади Зеленые, серые, коричневые глины с прослоями известняков 110.

Вара Песчаники, алевролиты, темно-серые глины 75.

Мауддуд Органогенные известняки 17.

Мел нижний альб Нахр-умр Аргиллиты и песчаники с прослоями известняков 190.

Апт Тамама Шуаиба Известняки кристаллические, доломитизированные 90.

Нижний аптбаррем Зубаир Песчаники и глины 380.

Ратави Зеленовато-черные глины с прослоями известняков 220.

Известняки до 500.

Юра Ангидриты, соль.

Из представленных данных по литолого-стратиграфическому строению разреза следует, что в направлении с севера на юг известняки замещаются на терригенные отложения. На юге страны наиболее крупные залежи нефти приурочены к терригенным коллекторам.

В тектоническом отношении территория Ирака разделена на 3 области: области стабильного и нестабильного шельфа (Аравийская часть Африканской платформа) и геосинклинальная область. Каждая из указанных зон дробится тектоническими нарушениями (сбросы, разрывы и т. д.) на ряд подзон (рис. 1. 1и 1.2) [78].

Наибольшее число нефтяных и газонефтяных месторождений Ирака приурочено к области нестабильного шельфа. Этот район характеризуется наличием узких длинных антиклиналей, разделенными широкими синклиналями.

Область нестабильного шельфа разделена на три продольные подзоны: месопотамская, предгорья и высокоскладчатая.

Месторождения севера Ирака связаны с длинными узкими антиклиналями иногда значительных размеров. При этом углы наклона пластов увеличиваются в направлении с северо-востока на юго-запад. Такой структурой характеризуются залежи нефти месторождений Киркук, Бай-Гассан, Джамбур, Нефт-Хане и др. Самым крупным нефтяным месторождением этого района является Киркук.

Продуктивные пласты нефтяных месторождений северо-запада Ирака (Айн-Зала, Бутма и др.) представлены относительно плотными породами (известняки) нижнего миоцена. Структуры являются симметричными складками с довольно крутыми крыльями, оси которых имеют субширотное направление. Так как в сводах брахианти кл и налей соленосная толща нижнего Фарса отсутствует вследствие эрозии, что породы «главного известняки» являются непродуктивными. Залежи нефти приурочены к более глубоким отложениям — известнякам свиты Шираниш.

Рис. 1.1. Продольные структурные зоны в Ираке.

Область стабильного шельфа: Зона «Рутба-Джазира».

Подзона «Рутба» -1 Подзона «Джазира» — 2 Зона «Салман» -3.

Область нестабильного шельфа: Месопотамская зона.

Подзона «Зубейр» — 4 Подзона «Евфрат» — 5 Подзона «Тигр» -6 Зона предгорья:

Подзона «Хамрин-Макхул» — 7 Подзона «Чемчемал-Бутма» — 8 Высоко-складчатая зона -9.

Геосинклинальная Область:

Меогеосинклинальная (внешние зоны) -10 Еиогеосинкпинальный (центральные и внутренние зоны) -11.

Рис. 1.2. Поперечные структурные блоки.

1- Блок «Синжар».

2- Блок «Дар-аль-зур — Арбил».

2аСубблок «ХлисияМосул» 26- Субблок «Ана — Киркук».

3- Центральный Иракский Блок.

ЗаБлок «Хуран — Сулимания» 36- Блок «Румади — Бакуба».

4- Месопотамский блок.

5- Блок «Басра».

Перспективной в плане нефтеносности является и центральная часть Ирака. Здесь выделяется совокупность антиклинальных складок. В этом районе уже открыто ряд нефтяных месторождений (Восточный Багдад, Балад, Тикрит и др.).

Месторождения южной части Ирака (Румейла, Нахр-Умар, Ратауй, Зубейр, Лухейс, Сиба, Туба, и др.) отличается от месторождений северной и центральной частей, В первую очередь отличается тип коллектора. Он в большей части является терригенным. Кроме того, крылья структур характеризуются меньшими углами падения (единицы градуса). Самым крупным нефтяным месторождением этого района является Румейла.

Схема распространения наиболее крупных нефтяных месторождений на территории Ирака приведена на рис. 1.3.

На 1.1.2001 г в разработке находилось 20 нефтяных месторождений. Общая характеристика ряда существующих и действующих (где указано число добывающих скважин) месторождений Ирака дана в табл. 1.5. [98,58].

Видно, что основными производителями легкой нефти в стране являются месторождения Киркук (337 скважин), Румейла (663 скважин), Зубейр (127 скважин), Бай-Гассан (89 скважин), Джамбур (50 скважин) (всего 24 объекта разработки). Тяжелую нефть (с плотностью более 900 кг/м) добывают на месторождениях Абу-Граб, Балад, Бузурган, Восточный Багдад и др. (всего 15 месторождений). Фонд добывающих скважин на 1.1.2000 составил 1685 скважин. Средняя суточная добыча нефти по стране в 1999 г составляла 340,3 тыс. т, что соответствует годовому отбору в количестве 124,4 млн. т. Указанные цифры несколько выше, чем за 1998 г (284,4 тыс. т и 103,9 млн. т соответственно) [98].

Рис. 1.3. Схема расположения нефтяных месторождений.

1- Айн-Зала, 2- Бутма, 3- Алан, 4- Ибрагим, 5- Кайяра, 6- Неджма, 7- Касаб, 8- Джаван, 9-Демир-Даг, 10- Киркук, 11-Бай-Гассан, 12-Химрин, 13-Джамбур, 14-Пулхана, 15- Кор-Мор, 16- Чемчемал, 17- Инжана, 18- Гилабнт, 19- Нафт-Хана, 20- Самава, 21- Абу-Праб, 22- Бузурган, 23- Ратауй, 24- Нахр-Умар, 25- Лухейс, 26- Рачи, 27- Румейла, 28- Туба, 29- Зубайр, Ж) — Сиба, 31- Балад, 32- Вост. Вагдад, 33- Тикрит.

— ZJ.

Основные месторождения Ирака и их характеристики.

NN п/п Месторождение Год Откр. Тип месторождения Размер км*км Число доб. СКВ. Продукт. залегания Рпп 1 Рнве > МПа МПа i Тпп" °с Характеристика нефти и конденсата пласта, м р, кг/м3 | у, мПа. с 1 Г№ мэ/т.

1 Айн-Зала 1939 Нефтяное 4*19 29 Шираниш 1554−1630 16,9 12,0 860 51.

2 Бутма 1953 Нефтяное 3,5*9 15 Шираниш 1158−1207 7,0 870 41.

3 Алан 1968 Нефтяное Курачине 2442 16,4 94 878 2,0.

2822 17,2 88 863 3,2 140.

4 Ибрагим 1968 Нефтяное Курачине 3078−3134 18,4 97 879 2,8 109.

5 Кайяра 1936 Нефтяное 3,5*13,5 Евфрат 350 965 270.

Харта 800−900 989 160.

6 Неджма 1936 Нефтяное 3,5*7 Евфрат 984 85.

7 Касаб 1930 Нефтяное 3*17 Евфрат.

8 Джаван 1930 Нефтяное Евфрат.

9 Демир-Даг 1970 Нефтяное Синджар 1116−1150 10,0 74 966 85 28.

1594−1610 12,8 80 946 12 43.

10 Киркук 1927 Газонефтяное 3,5*96 337 Киркук 305−1070 7,5 3,5 55 845 36.

Джаддала.

Шираниш 925−1500 10,3 856 115.

Кометан.

Камчука.

NN n/n месторождение Год Откр. Тип месторождения Размер км*км Число доб. СКВ. Продукт, пласт Глубина залегания пласта, м Prut > Рнас j МПа МПа Тля, «С Характер КО] р кг/м» истина нефти и нденсата /j, mПа. с J Го, м3/т.

11 Бай-Гассан 1953 Газонефтяное 3*28 89 Киркук 1280−1524 14,1 12,5 850 123.

Шираниш 1311−1430 26,4 12,0 844 115.

Верхняя Камчука 1929;1974 18,0 925 89.

12 Химрин 1973 Газонефтяное 22 Сериканьи 573−582 5,6 5,2 146 867 6,5.

13 Джамбур 1954 Газонефтяное 3,5*40 50 Джерибе, Евфрат 808−823 267.

14 Пулхана 1956 Нефтяное 1,5*10,5 Сериканьи 1215−1245 15,4 69 861 4Д 161.

Шираниш 1637−1650 13,5 82 888 8 138.

15 Кор-Мор Газовое 2*9 Джерибе 1931;1980 15,0 69 844 2 136.

16 Чемчемал Газовое 3*12 Пиласпи 1824−2097 4,2−5,1 722−747.

17 Инжина 1970 Нефтяное Шираниш 1979;2018 14,5 70 867 108.

Кометан 3111−3118 17,9 92 859 1,7 184.

18 Гилабат 1970 Газовое Верхний фарс 1360—1395 32,5 5,6 57 824 2,0 90.

19 НафтХана 1923 Нефтяное 1,6*13 53 Кальхур 1000 15,9 11,0 55 810−820 132.

20 Самава 1971 Нефтяное Ратауй 2469 10,6 68 903 11,0 103 наджма 2634 16,5 70 901 10,0 104.

21 Абу-Граб 1971 Нефтяное 15 Асмари 2837 42,5 16,1 98 922 108.

22 Бузурган 1971 Нефтяное 22 Мишриф 3884 41,1 21,0 106 911 127.

NN n/n Месторождение Год Откр. Тип месторождения Размер км*км Число доб. СКВ. Продукт, пласт Глубина залегания пласта м Ргиг 1 Рнве 1 МПа МПа Т 'ЯЛ) °с Характер ко р кг/м* истина ж нденсата fj, мПа с зфти и Го. м" /т.

23 Ратауй 1970 Нефтяное Мишриф 2148 26,6 12,3 71 895 6,4 86.

Нахр-умар 2622 36,7 17,1 88 928 12,0 75.

24 Нахр-умар 1953 Нефтяное 13 Нахр-умар 2482−2496 28,6 27,4 89 811 0,9 305.

25 Лухейс 1969 Нефтяное 21 Нахр-умар 2571 16,4 74 800 4,0 123.

Зубейр 2801 17,2 74 880 3,9 127.

26 Рачи 1970 Нефтяное Нахр-умар 2714 17,2 77 885 4,5 106.

27 Румейла 1953 Газонефтяное 10*100 663 Мишриф 2286 27,4 15,7 69−73 853 90.

Зубейр 3048 36,3 16,5 86 853 130.

28 Туба 1969 Нефтяное Мишриф 2404 16,0 78 888 5,5 106.

Зубейр 3247 18,6 88 910 5,9 101.

29 Зубейр 1948 Газонефтяное 8*60 127 Мишриф 2286 27,2 12,2 887 101.

Зубейр 3230 37,6 17,5 845 3,96 138.

30 Сиба 1968 Нефтяное Зубейр 3584−3603 15,4 120 874 6,3 94.

Ямама 4031 56,7 21,2 128 808 0,35 267.

31 Балад 1983 Нефтяное 9 1830−2135 904.

32 Вост. Багдад 1975 Нефтяное 80 916.

33 Тикрит 1985 Нефтяное 7 916.

Основным вторичным способом разработки нефтяных месторождений Ирака является заводнение. Вязкость пластовой нефти по большинству месторождений является менее 15 мПа.с.

Представленная характеристика нефтяных месторождений Ирака, отличающаяся наличием сложнопостроенных коллекторов, невысокой в большинстве случаев вязкостью пластовой нефти (до 15 мПа. с), а так же применением систем разработки с заводнением, показывают перспективность проектов, связанных в первую очередь с повышением эффективности процесса вытеснения нефти водой. Мировая практика разработки нефтяных месторождений и опыт России показывают, что одним из перспективных направлений разработки сложнопостроенных коллекторов является полимерное заводнение. Использование водорастворимых полимеров и композиций позволяет в значительной степени нивелировать проводимость фильтрационных путей для нефти и воды, выровнять фронт вытеснения нефти водой, продлить безводный период эксплуатации скважин, что в результате способствует увеличению нефтеизвлечения.

Характеристики продуктивных пластов многих месторождений Ирака удовлетворяют общепризнанным критериям применения этой технологии в мире. Учитывая, что национальная нефтяная промышленность в настоящее время не располагает достаточным опытом в области теории и практики данной технологии, указанная проблема является предметом нашего диссертационного исследования.

В этой связи в работе подробно рассматриваются вопросы строения и петрофизические свойства карбонатных коллекторов, анализируется промысловый опыт России и мира по реализации технологии полимерного заводнения, рассматриваются используемые и опубликованные в открытой печати математические модели прогнозирования процесса вытеснения нефти полимерными растворами. Анализ существующих подходов и принципов расчета процесса полимерного заводнения позволил выявить ряд факторов, которые не учитываются в современных программных продуктах, но, на наш взгляд, могут играть существенную роль в практике осуществления этой технологии повышения нефтеотдачи. Сюда следует отнести такие вопросы как влияние жидкостного трения на поведение кривых относительных проницаемостей, влияние капиллярных сил, дисперсии и диффузии активной примеси и т. д.

Вышеуказанные проблемы являются предметом исследования настоящей работы.

Тлаеа II.

ГЕОЛОГО-ФИЗИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА И ОСОБЕННОСТИ СТРОЕНИЯ СЛОЖНО-ПОСТРОЕННЫХ КОЛЛЕКТОРОВ.

Основные выводы.

1. Полимерное заводнение применяется и является эффективной технологией усовершенствования процесса заводнения в терригенных, так и сложнопостроенных коллекторах.

2. Определены основные технологические критерии применения процесса полимерного заводнения для промышленных масштабов его реализации в том числе и для условий месторождений Ирака.

3. Влияние вязкого трения между несмешивагощимися жидкостями необходимо учитывать только для уточнения времени прорыва воды и размера зоны смеси при промежуточном режиме фильтрации с учетом капиллярных и гравитационных сил. При существующих скоростях вытеснения в реальных пористых средах влиянием вязкого трения можно пренебречь.

4. Существующие математические модели процесса полимерного заводнения являются в различной степени приближенными, т.к. не учитывают капиллярные и гравитационные силы и базируются на неадекватных фазовых проницаемостях полимерного раствора.

5 Разработана усовершенствованная математическая модель процесса полимерного заводнения с учетом капиллярных сил, диффузии и дисперсии полимера в однородном пласте для случая плоскорадиальной фильтрации и с моделированием наличия трещин в призабойной зоне пласта.

6. Адаптация разработанной модели полимерного заводнения к условиям промышленных работ на месторождении Каражанбас показала удовлетворительное совпадение расчетных и аналитических результатов.

7. Диффузия полимера изменяет профили концентрации и насыщенности полимерного раствора в пористой среде и способствует «размыванию» фронта концентрации и запозданию перемещения фронта насыщенности.

8. Наличие высокопроводящих разностей вблизи скважины (в том числе и за счет трещинности коллектора) существенно влияет на распределение концентраций и насыщенности пласта флюидами и приводит к более быстрому прорыву вытесняющего агента.

9. Для нефтей средней и высокой вязкости лучшее показатели нефтевытеснения обеспечивают полимерные растворы с использованием продукта Ленинск-Кузнецкого химкомбината.

10. Полимерное заводнение как метод усовершенствования процесса заводнения и увеличения нефтеотдачи может быть реализовано на следующих месторождениях Ирака: Киркук, Румейла и западная Гурна.