CC BY
114
УДК 553.982.2 + 504.062.2 + 504.062.4
РЕАБИЛИТАЦИОННЫЕ ЦИКЛЫ - ОСНОВА ЭФФЕКТИВНОГО НЕФТЯНОГО НЕДРОПОЛЬЗОВАНИЯ
Николай Петрович Запивалов
Институт нефтегазовой геологии и геофизики им. А. А. Трофимука СО РАН, 630090, Россия, г. Новосибирск, пр. Академика Коптюга, 3, доктор геолого-минералогических наук, главный научный сотрудник, Национальный исследовательский Томский политехнический университет, 634050, Россия, г. Томск, пр. Ленина, 30, профессор, тел. (383)333-28-95, (903)935-87-25, e-mail: ZapivalovNP@ipgg.sbras.ru
Показана необходимость реабилитационных циклов при разработке нефтяных объектов, включая при необходимости периодическую «консервацию» целых зон и месторождений. Реабилитационные циклы обеспечат не только релаксацию фильтрационно-емкостных свойств, но и восстановление энергетического потенциала флюидонасыщенных систем.
Ключевые слова: недропользование, нефтяные месторождения, реабилитационные циклы.
REHABILITATION CYCLES AS THE BASIS OF EFFICIENT USE OF THE OIL RESOURCES
Nikolay P. Zapivalov
Trofimuk Institute of Petroleum Geology and Geophysics SB RAS, 630090, Russia, Novosibirsk, 3 Koptyug Prospect, Doctor of Science, Professor, Chief Scientist, National Research Tomsk Polytechnic University, 634050, Russia, Tomsk, 3 Lenina Prospect, Professor, tel. (383)333-28-95, (903)935-87-25, e-mail: ZapivalovNP@ipgg.sbras.ru
It is shown that in the process of oilfield development, rehabilitation cycles are needed including temporary shutdown of separate zones or oilfields. Using rehabilitation cycles will not only allow relaxation of the porosity and permeability properties of the reservoir but also restore the energy potential of the fluid-saturated systems.
Key words: usage of subsurface resources, oilfields, rehabilitation cycles. 1. Природа и теория
Цикличность, осложненная фрактальными явлениями (флуктуации, бифуркации), а также природными и техногенными катастрофами, является фундаментальным принципом развития и функционирования природных систем. Именно это обеспечивает периодическое угасание и восстановление многих жизненных процессов.
Примером может служить даже земледелие. С древнейших времен известна методика восстановления и повышения плодородия почвы с помощью так называемой «паровой системы»: отдельные поля оставлять незасеянными (на «отдых») для восстановления плодородия. Так, еще Тацит (I в. н. э.) писал, что
германцы для посева растений каждый год меняют поля. В Илиаде (9-8 вв. до н. э.) неоднократно встречаются упоминания о земле, оставленной под паром.
Сходные механизмы проявляются во всех природных системах, включая человеческий организм (циклы жизни).
Аналогичные принципы применимы к восстановлению и обновлению выработанных месторождений нефти и газа.
2. Факты и концепции
Есть много фактов, которые не вписываются в классические нефтегеоло-гические концепции.
• Интересные данные были получены в блоке 330 на полигоне у побережья Луизианы, где расположено гигантское месторождение Мексиканского залива Юджин Айленд [1]. В результате сейсморазведки, выполненной дважды (1985 г. и 1988 г.), установлена очаговая изменчивость параметров нефтенасы-щенности и движения флюидов. Изменение амплитуд за этот отрезок времени соответствует степени дренирования коллектора и позволяет наметить зоны возможных целиков нефти для последующей программы буровых работ на месторождении. Этими же исследователями установлено, что даже за короткий период наблюдений отмечено увеличение углеводородных масс за счет активных современных процессов их образования. Отмечено увеличение легких фракций в нефтях.
• В США одно из небольших детально разведанных месторождений на шельфе Карибского моря вдруг дало в три раза больше нефти, чем его ловушка была способна вместить. А нефть всё не кончалась!
В России наблюдались аналогичные явления.
• В пределах огромного Ромашкинского месторождения в Татарстане, уже обводнённого на 86 %, 140 расконсервированных скважин вновь дали нефть [2].
И многие из них опять фонтанируют!
• В Чеченской Республике многие высокообводненные скважины, на которых перед началом войны осуществлялся форсированный отбор и добыча падала, начали давать нефть - т. е. в течение 4 лет простоя произошло переформирование залежей. Уникальное явление наблюдается в последние годы в районах Старогрозненского и Октябрьского промыслов: первые мелкие скважины глубиной до сотен метров (песчаники неогена) стали высачивать нефть на дневную поверхность (через затрубное пространство). Остаточная нефть всплывает в кровлю пласта и начинается формирование вторичных залежей нефти.
• На Шебелинском газовом месторождении на Украине подсчитанные запасы давно отобраны, но до сих пор добывают газ. Отбор компенсируется адекватным притоком глубинного газа [3].
• На ряде месторождений Западной Сибири также зафиксирован пульсирующий режим нефтедобычи в скважинах [2].
• Известны случаи рекордно длительной эксплуатации нефтяных скважин. На двух месторождениях, расположенных на границе Грузии и Абхазии, эксплуатируются месторождения с конца XIX века и до сих пор дают приток нефти.
• Месторождение «Дигбой» в Индии (штат Ассам) также разрабатывается уже более 100 лет.
Согласно новой гипотезе А. Баренбаума, крупные залежи углеводородов могут возникать не за миллионы лет, как ранее считалось, а даже за десятилетия. Им разработана новая концепция происхождения нефти. Процессы современного нефтегазообразования отмечаются во многих регионах: Татария и Чечня в России, Украина, Азербайджан, штаты Техас и Оклахома в США и Мексика. Быстрое и необратимое истощение месторождений возможно лишь там, где разработка месторождений осуществляется на сверхкритическом режиме.
Очаговые процессы миграции и формирования (или переформирования) залежей, по мнению современных исследователей [1, 5-6], происходят достаточно быстро, даже в течение нескольких лет.
Поскольку доказана геологическая молодость месторождений и непрерывная восполнимость их запасов нефтью и газом, напрашивается вывод, что считающиеся выработанными месторождения со временем могут вновь становиться объектами нефтедобычи.
Этим исследованиям много работ посвятил К.Б. Аширов1.
По мнению К.Б. Аширова [7], выводы о геологически молодом возрасте залежей нефти и газа имеют и большое практическое значение. На примере многих месторождений Самарской области им было установлено, что при их разработке запасы нефти в них восстанавливались в объемах, даже превосходящих первоначальные. Поэтому приходилось их переутверждать в сторону увеличения, иногда даже трижды.
Итак, любая залежь углеводородов - живая открытая система, способная к самовосстановлению в относительно короткое время.
Этот вывод особенно важен для Западной Сибири, где разработка нефтяных месторождений продолжается уже 50 лет.
3. Нефтяное недропользование: каким ему быть?
Человеческие потребности так необъятны и так стремительно увеличиваются, что природа с трудом выдерживает нагрузки. Пожалуй, яркой иллюстрацией является то, как неудержимо увеличивается добыча углеводородов на суше и на море в разных регионах. По существу, планета Земля стала огромным нефтяным полигоном.
Сверхинтенсивная выработка легкодоступных запасов нефти способствует быстрому истощению месторождений. Но природная флюидонасыщенная система (залежь нефти) способна восполнять объемы запасов в процессе «отдыха» и реабилитационного периода (часто вынужденного).
1 К.Б. Аширов (1912-2001) - выдающийся ученый, известный нефтяник, почетный академик РАЕН, доктор геолого-минералогических наук, заслуженный деятель науки и техники РФ, лауреат Ленинской премии. С первых дней Великой Отечественной войны он был в рядах действующей армии Южного фронта, накануне защитив кандидатскую диссертацию по нефтегазоносности «Второго Баку» (так называли тогда Урало-Поволжье). Организовал в начале 60-х годов создание новой блоковой системы разработки, резко повышающей нефтеотдачу пластов. Светлой памяти Кеамиля Бекировича Аширова посвящается эта статья.
Задача состоит в разумном, научно обоснованном использовании реабилитационных циклов. Необходимость проведения очередного реабилитационного цикла можно определить по величине депрессии в процессе разработки месторождения. Если депрессия на пласт (АР = Рпл-Рзаб) превышает 5-8 МПа, это значит, что динамическая пластовая флюидонасыщенная система достигла критического порога. Следовательно, этой системе необходим отдых - реабилитационный цикл. Возможно, этот цикл может быть «очаговым». Критическое состояние системы можно определять и по другим параметрам. В какой-то степени это сравнимо с работой человеческого сердца и жизненными циклами организма.
Следует заметить, что реабилитационный цикл - это не просто отдых, остановка системы. Необходимо предусмотреть методы и технологии активной реабилитации. Чтобы достичь эффективного и быстрого результата (восполнения активных запасов хотя бы в призабойной зоне и увеличения продуктивности скважины), нужны инновационные методы и технологии (как в медицине).
В документах лицензирования, проектах разработки и в долгосрочных программах недропользования должна быть обязательно предусмотрена необходимость реабилитационных циклов. Эти аспекты нефтяного недропользования обязательно должны быть закреплены законодательно. Должен быть введен порядок, учитывающий законы природы.
4. Выводы
1. Для условий Западной Сибири уже сейчас необходимо осуществить выборочную ревизию простаивающих малодебитных и неработающих скважин, включая и нагнетательные, с обязательным повтором исследования пластов, получением КВД и ИД. На основе флюидодинамического анализа решать вопросы о дальнейшей судьбе каждой отдельной скважины.
2. Предусматривать периодические "консервации" объектов, включая при необходимости целые зоны и месторождения. Считать научно обоснованным, что период активной реабилитации обеспечивает не только релаксацию филь-трационно-емкостных свойств, но и восстановление энергетического потенциала флюидонасыщенных систем. Это необходимо предусматривать в процессе лицензирования. Под активной реабилитацией подразумевается не простой «покой», а допустимое воздействие (лечение) на систему.
3. Для разработки научно обоснованных методов эксплуатации нефтяных месторождений с использованием реабилитационных циклов необходим нефтяной научно-исследовательский и научно-образовательный Полигон федерального или международного уровня. Его можно создать на базе Новосибирских нефтегазовых месторождений в Северном районе.
4. Разработка месторождения на сбалансированном равновесии в течение более длительного срока, чем принято по сегодняшним стандартам, даст больший суммарный эффект, чем форсированное кратковременное освоение объекта. В итоге это приведет к существенной экономии труда и капитала.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Запивалов Н. П., Попов И. П. Флюидодинамические модели залежей нефти и газа. -Новосибирск: Гео, 2003. - 198 с.
2. Муслимов Р. Х., Глумов И. Ф., Нургалиев Д. К. и др. Нефтяные и газовые месторождения - саморазвивающиеся и постоянно возобновляемые объекты // Геология нефти и газа. -№ 1. - 2004. - С. 43-49.
3. Закиров С. Новая жизнь скважин-ветеранов: расконсервация старых месторождений может стать новым источником нефти // Российская газета. - 2013. - 19 февр.
4. Гаврилов В. П. Возможные механизмы естественного восполнения запасов на нефтяных и газовых месторождениях // Геология нефти и газа. - № 1. - 2008. - С. 57-65.
5. Запивалов Н. П. Динамика жизни нефтяного месторождения // Известия Томского политехнического университета. - Томск, 2012. - Т. 321. - № 1. - С. 206-211.
6. Запивалов Н. П. Нефтегазовая геология: Парадигмы XXI века // Проблемы геологии и освоения недр: сб. науч. трудов XI международного симпозиума им. Академика М. А. Усова студентов и молодых ученых. - Томск: Изд-во Томский политехнический университет, 2007. - С. 766.
7. Аширов К. Б., Боргест Т. М., Карев А. Л. Обоснование причин многократной вос-полнимости запасов нефти и газа на разрабатываемых месторождениях Самарской области // Известия Самарского научного центра РАН. - 2000. - № 1. - С. 166-143.
© Н. П. Запивалов, 2015
