CC BY
46
ИССЛЕДОВАНИЕ ФИЛЬТРАЦИОННЫХ СВОЙСТВ МОДЕЛИ ТРЕЩИНОВАТОГО НЕФТЯНОГО КОЛЛЕКТОРА В ВИБРОВОЛНОВЫХ ПОЛЯХ
Борис Ферапонтович Симонов
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт горного дела им.
Н.А. Чинакала Сибирского отделения Российской академии наук, 630091, г. Новосибирск, Красный проспект, 54, доктор технических наук, заведующий лабораторией силовых электромагнитных импульсных систем, тел. (383) 217-01-26, e-mail: bf_simonov@mail.ru
Андрей Владимирович Савченко
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт горного дела им.
Н.А. Чинакала Сибирского отделения Российской академии наук, 630091, г. Новосибирск, Красный проспект, 54, к.т.н., научный сотрудник лаборатории силовых электромагнитных импульсных систем, тел. (383) 217-01-26, e-mail: av_sav@ngs.ru
Лабораторные исследования изменения закономерностей фильтрационных свойств проницаемого блока матрицы в трещиноватом коллекторе при вибровоздействии позволяют изучить процесс вовлечения в разработку остаточных запасов нефти находящихся в нефтенасыщенных зонах (целиках), обтекаемых по межблоковым трещинам вытесняющим агентом (как правило, водой), а также вследствие фильтрации флюида через поры матрицы породы блоков.
Ключевые слова: остаточная нефть, блочно построенные коллектора, фильтрация, виброволновые воздействия, эксперименты.
RESEARCH OF FILTRATIONAL PROPERTIES OF MODEL FISSURED AN OIL COLLECTOR IN VIBROWAVE FIELDS
Boris F. Simonov
Federal State-Funded Institution of Science N.A. Chinakal Institute of Mining Siberian Branch, Russian Academy of Sciences, 54 Krasny prospect, Novosibirsk, 630091 Russia, Dr. Tech. Sci., Chief Laboratory Power Electromagnetic Pulse System, tel: (383) 217-01-26, e-mail: bf_simonov@mail.ru
Andrey V. Savchenko
Federal State-Funded Institution of Science N.A. Chinakal Institute of Mining Siberian Branch, Russian Academy of Sciences, 54 Krasny prospect, Novosibirsk, 630091 Russia, Dr. Tech. Sci., Researcher Laboratory Laboratory Power Electromagnetic Pulse System, tel: (383) 217-01-26, email: av_sav@ngs.ru
Laboratory studies of changes in the laws of filtration properties of the permeable block of the matrix in fractured reservoirs in the vibro enable us to study the process of engaging in the development of residual oil reserves are in oil-saturated areas (pillars), to interblock cracks streamlined displacing agent (usually water), and also due to fluid filtration through the pores of the matrix rock blocks.
Key words: Residual oil, block constructed a collector, a filtration, vibrowave influences, experiments.
С переходом основных месторождений нефтегазового комплекса России на заключительную стадию разработки, ухудшением структуры и величины разведанных запасов вопросы повышения нефтеотдачи пластов приобретают большую актуальность. Увеличение нефтеотдачи связано с вовлечением в разработку остаточных запасов нефти, однако, на поздних стадиях разработки месторождений это затруднительно выполнить с помощью обычных технологических средств. Требования эффективного по экономическим показателям и наиболее полного извлечения углеводородов на месторождениях с поздней стадией их эксплуатации диктует необходимость создания новых геотехнологий освоения месторождений нефти и газа, основанных на фундаментальных достижениях в области геомеханики и техники. Естественно, в качестве таковых должны служить, прежде всего, новые знания о физикохимических процессах в продуктивных пластах и вмещающих плодородных массивах при извлечении углеводородов.
Остаточная нефть в пластах может удерживаться главным образом в трех видах: в виде пленки на стенках капилляров и трещин; в виде рассеянных ганглий, защемленных в породе; в виде не вовлеченных в разработку нефтенасыщенных зон (целиков), обтекаемых со всех сторон вытесняющим агентом (как правило, водой) или запертых в тупиках контура нефтеносности.
Как следует из блочно-иерархической концепции строения геосред, сформулированной академиком М.А. Садовским, терригенные коллекторы, как и все горные породы, расчленены на геоблоки макротрещинами. Следовательно, в этих коллекторах фильтрация флюида может происходить как по матрице породы блоков, так и по межблоковым трещинам одновременно. В связи с указанным можно предположить, что в промытых частях нефтяных пластов нефтенасыщенные
целиковые зоны сохраняются в отдельных геоблоках матрицы породы, обтекаемых флюидом по трещинам, (т. е. трещины,
разделяющие коллектор на геоблоки, образуют остаточные
нефтенасыщенные целиковые зоны в этих блоках). Рассмотрим возможный механизм формирования и структуру целиковых зон остаточной нефти в терригенных коллекторах, на примере отдельного геоблока кубической формы (рис. 1) с ребром, равным а.
Блок ограничен сверху непроницаемым прослоем 1, а по периметру трех боковых граней -трещинами: двумя вертикальными 3 и 3’ шириной раскрытия Ь1 и одной
Рис. 1. Электрогидродинамическая модель геоблока кубической формы, охваченного лабиринтной трещиной:
1 - непроницаемые прослои; 2 - блоки; 3 - меандрированные трещины;
4 - остаточные нефтенасыщенные зоны
горизонтальной 3 " шириной раскрытия Ь2. Трещины распространяются на всю ширину граней, т. е. имеют ширину а.
Экспериментальная проверка теоретических моделей разработанных ранее при исследованиях фильтрационных процессов на естественных и искусственных образцах пород коллекторов подвергнутых воздействию волновыми полями возможна в лабораторных условиях.
Для решения этих задач разработан лабораторный стенд, позволяющий моделировать фильтрационные свойства проницаемого блока матрицы и процесс движения вытесняющей жидкости по лабиринтной трещине вокруг геоблока при воздействии вибрационными полями в условиях естественного залегания пород-коллекторов (горное и поровое давление, температура), режимы стационарной и нестационарной фильтрации. Стенд также обеспечивает возможность комплексного воздействия вибрации с другими методами, применяемыми для увеличения нефтеотдачи, например: тепловое воздействие или воздействие различными химическими реагентами.
Разработана система регистрации исследуемых параметров, отработаны методики проведения эксперимента процесса стационарной фильтрации при изменяемых параметрах «геоблок-макротрещина», а также при наложении виброволного поля. Базовым принципом создания измерительного комплекса стенда является использование известных, распространенных и соответствующим образом метрологически проверенных методов, блоков, узлов и других элементов.
Стенд конструктивно состоит из фильтрационной камеры рис. 2,
гидравлической и электрической схемы (рис. 2, рис. 3), которые образуют функциональные системы моделирования пластовых условий температуры и градиента порового давления на участке моделируемого геоблока. Корпус камеры выполнен в виде полого параллелепипеда и позволяет размещать образец кубической формы. Верхняя крышка имеет возможность перемещения, под действием регулировочных винтов, что позволяет изменять величину зазора моделируемой трещины вокруг геоблока.
Гидравлическая схема стенда предназначена для создания порового давления и фильтрационного потока жидкости и включает в себя газовый баллон со сжатым воздухом, газовый редуктор, манометр, дроссель, пневмо-гидроакку-мулятор для выравнивания давления и запорную арматуру.
Электрическая схема стенда предназначена для управления нагревательными элементами системы моделирования пластовых условий, которая обеспечивает поддержание в образце заданных значений температуры до 90 °С.
Контроль параметров осуществляется датчиками давления (фирмы Siemens) и температуры. Измерение зазора вокруг образца моделирующего геоблок производится с использованием датчиков линейного перемещения МЗ-30 фирмы Megatron (Германия) с точностью до 1 мкм. Измерения колебаний выполняются трехкомпонентным сейсмическим датчиком, закрепленным на корпусе камеры.
3 6 12 4
Рис. 2. Стенд для исследования фильтрационных параметров геоблока:
1 - фильтрационная камера, 2 - образец, 3 - нагревательные элементы, 4 -датчики температуры, 5 - датчик измерения зазора, 6 - регулировочные винты, 7 - трехкомпонентный сейсмический датчик, 8 - вибростол, 9 - весы
Рис.3. Гидравлическая схема стенда:
1 - газовый баллон, 2 - редуктор, 3 - пневмо-гидроаккумулятор, 4 - насос, 5 -дроссель, 6 - фильтрационная камера, 7 - вибростол, 8 - весы
Моделирование воздействия виброволновыми полями осуществляется дебалансным вибратором синусоидальных колебаний с частотой до 25 Гц.
Конструкция стенда обеспечивает возможность гибкой модернизации, в соответствии с требованиями решаемых задач в области испытания комплексных методов волнового воздействия на продуктивные пласты нефтяных и газовых месторождений, исследования нелинейных процессов во флюидонасыщенных пористых и трещиноватых горных породах. Система сбора
данных реализована на базе мобильного ПК, при помощи АЦП и стандартно выпускаемых метрологически проверенных датчиков и усилителей.
Комплексный подход к исследованию геомеханических, геофизических и гидродинамических процессов в модели «геоблок - окружающая макротрещина» при физико-химических способах воздействия реализован в лабораторном стенде впервые, что отличает его от известных лабораторных установок, недостатками которых являются узкая специализация.
Лабораторные исследования изменения закономерностей фильтрационных свойств проницаемого блока матрицы в трещиноватом коллекторе при вибровоздействии, позволяют изучить процесс вовлечения в разработку остаточных запасов нефти находящихся в нефтенасыщенных зонах (целиках), обтекаемых по межблоковым трещинам вытесняющим агентом (как правило, водой), а также вследствие фильтрации флюида через поры матрицы породы блоков. Основное внимание при этом уделяется проверке гипотезы о том, что под действием ВСВ в нефтяном пласте происходят резонансные явления в структуре блочно построенного коллектора, включающего геоблоки различного иерархического уровня, находящиеся в напряженном состоянии за счет горного давления. В результате происходит структурная перестройка коллектора и, следовательно, образование новых направлений фильтрации жидкости в пласте. Это повышает охват пласта заводнением и способствует вовлечению в разработку ранее не дренируемых целиковых зон, обеспечивая дополнительную добычу нефти из скважин.
Лабораторные испытания должны подтвердить результаты, полученные в ходе многолетних промысловых работ проводимых ИГД СО РАН, по повышению нефтеотдачи пластов методом вибросейсмического воздействия на продуктивный пласт с земной поверхности мощными дебалансными виброисточниками и послужат для создания научных основ технологии вибрационного воздействия с целью увеличения нефтеотдачи.
© Б.Ф. Симонов, А.В. Савченко, 2012
