CC BY
50ENHANCED OIL RECOVERY OF THE KARAZHANBAS FIELD USING CHOPS TECHNOLOGY
Zhamasheva A.,
Master's Degree, Department of Physical Chemistry, Catalysis and Petrochemistry
Al-Farabi Kazakh National University, Almaty
Idrissova D.,
Master's Degree, Department of Physical Chemistry, Catalysis and Petrochemistry
Al-Farabi Kazakh National University, Almaty
Sagalov D.,
Master's Degree, Department of Physical Chemistry, Catalysis and Petrochemistry
Al-Farabi Kazakh National University, Almaty
Baizhunussov K.,
Master's Degree, Department of Physical Chemistry, Catalysis and Petrochemistry
Al-Farabi Kazakh National University, Almaty
Karim I.
Master's Degree, Department of Physical Chemistry, Catalysis and Petrochemistry
Al-Farabi Kazakh National University, Almaty
ПОВЫШЕНИЕ НЕФТЕОТДАЧИ МЕСТОРОЖДЕНИЯ КАРАЖАНБАС ПО ТЕХНОЛОГИИ
CHOPS
Жамашева А.Е.,
Магистр, кафедра Физической химии, катализа и нефтехимии Казахский Национальный Университет им. аль-Фараби, г. Алматы
Идрисова Д.Г.,
Магистр, кафедра Физической химии, катализа и нефтехимии Казахский Национальный Университет им. аль-Фараби, г. Алматы
Сагалов Д.Т.,
Магистр, кафедра Физической химии, катализа и нефтехимии Казахский Национальный Университет им. аль-Фараби, г. Алматы
Байжунусов К.М.,
Магистр, кафедра Физической химии, катализа и нефтехимии Казахский Национальный Университет им. аль-Фараби, г. Алматы
KapiM 1.М.
Магистр, кафедра Физической химии, катализа и нефтехимии Казахский Национальный Университет им. аль-Фараби, г. Алматы
https://doi.org/10.5281/zenodo.6539854
Abstract
The article explores the possibility of using CHOPS technology in the Karazhanbas heavy oil field, where there is a frequent occurrence of high-viscosity, resinous and sandy oil plugs. When using this method, relatively high oil recovery coefficients can be achieved due to the destruction of the reservoir and the formation of macroscopic wormholes, which leads to an increase in reservoir permeability.
Аннотация
В статье исследуется возможность использования технологии CHOPS на месторождении тяжелой нефти Каражанбас, где наблюдается частое проявление нефтяных высоковязких, смолистых и песчаных пробок. При использовании этого метода могут быть достигнуты относительно высокие коэффициенты нефтеотдачи за счет разрушения коллектора и образования макроскопических каналов (wormholes), что приводит к увеличению проницаемости пласта.
Keywords: CHOPS, sand plugs, wormholes, macroscopic canals.
Ключевые слова: CHOPS, песочные пробки, червоточины, макроскопические каналы, wormholes.
CHOPS - (Cold Heavy Oil Production with Sand) является нетрадиционным способом первичной добычи, при котором нефть специально добывается песком, водой и газом. Chops изначально разработан для участки Ллойдминстер, в Западной Канаде, где значительное количество нефти добывается специально вместе с песком, водой и газом. С его помощью в Западной Канаде добывается около половины вязкой нефти в 230 000 баррелей в день [2].
Этот подход эффективен для извлечения высоковязкой нефти. Технология успешно внедрена на месторождениях с песчаными пробками на западе Канады. Для достижения достаточных темпов промышленного производства требуется относительно высокая вязкость нефти [3].
Хотя холодный способ добычи был закреплен в качестве успешной промышленной технологии для добычи вязкой нефти на западе Канады, он был
реализован в нефтяных пластах Калифорнии (таких как Мидуэй, Сансет, Кошачий каньон) до Первой мировой войны. Даже по технологии винтовых насосов кавитационного типа отдельные скважины за 40-летний срок службы выдали несколько тысяч кубометров песка. Производители по всему миру с интересом следят за достижениями добычи холодным способом в Западно-канадском осадочном бассейне с высоковязкими нефтяными пластами [4]. Основными параметрами нефтяного пласта, необходимыми для успешного применения технологии холодной добычи, являются: чистые пески (с очень низким содержанием мелких фракций); минимальная вязкость нефти; движение нефти; минимальный
начальный газовый состав нефти и т.д. Такие условия можно встретить в нефтяных пластах за пределами Канады (например, на Аляске, в Албании, Калифорнии, Колумбии, Казахстане, Кувейте, Омане, России, Венесуэле). Поскольку этот метод добычи является одной из новых эффективных технологий, на сегодняшний день его применение растет [9].
Метод CHOPS- реализуется с использованием винтового насоса кавитационного типа в вертикальных, наклонных или наклонно направленных скважинах. До сих пор используется в резервуарах (ф ~ 30%), насыщенных песчаным потоком с вязкой нефтью (д> 500 cp). Он используется только в районах с канадской вязкой нефтью и с небольшой глу-биной(<800 м) [8].
Oil
oil,
cp
Рисунок - 1. Месторождении канадской высоковязкой нефти
Управление песчаными потоками, как показано на рисунке 1, производится по технологии CHOPS, так как на месторождениях с высокой вязкостью нефти этот метод является экономически и ситуационно эффективным. Главная цель: повышение производительности прилегающей скважины за счет увеличения потока жидкости в районе ближайшей скважины[2].
При добыче песка внутри нефтяного пласта образуются длинные каналы ("червоточины"), выходящие из скважины на расстояние от 200 м и более. Основным свойством данного подхода является образование и перекачка нефти в длинном русле внутри нефтяного пласта. Длинные каналы обеспечивают высокую проницаемость слоя (рис. 2) [Ю].
Рисунок - 2. Ход работы технологии Chops
Холодный способ добычи применяет холодный способ, связанный с непрерывной подачей песка по всей длине длинных каналов, от его края до ствола скважины. Некоторые скважины эксплуатируются в течение 8-10 лет и более, но по истечении этого времени работы некоторых скважин прекращаются. Основная причина невозможности дальнейшей работы заключается в том, что уровень
увлажнения становится высоким из-за попадания воды внутрь слоя. Как только вода подается в сеть длинных каналов, она может быстро распространяться в скважину, связанную с ней, и затем в другие соседние скважины с общим соотношением. Второй причиной невозможности эксплуатации является отсутствие потока жидкости в сети "червоточины", расположенной вблизи скважины, в связи
с недостаточной дальнейшей герметизацией и вы- холодного подхода, однако результат ниже ожида-теснением [10]. Продолжаются работы по разра- емого учеными. ботке технологий, направленных на восстановление эксплуатационной пригодности и интенсификацию добычи из скважин с применением
Рисунок-3. Применение метода CHOPS с винтовым насосом
Процесс применения метода Chops с помощью винтового насоса, представленного на рис.3, представляет собой технологию, применяемую с 1980-х годов. Для управления скважинным насосом необходимо следить за штангой в нем. Эта технология может производить жидкость вместе с песком. Применение данной технологии в процессе новых современных методов холодной добычи является наиболее эффективным [1].
Основными параметрами нефтяного пласта, необходимыми для успешного применения технологии холодной добычи, являются: чистые пески в
нефтяных пластах (с очень низким содержанием мелких фракций); вязкость нефти; подвижность нефти; и содержание исходного газа в нефти. В настоящее время, придавая значение этим параметрам, сфера его применения расширяется, так как холодная добыча становится все более эффективным. Для ускорения отбора перспективных нефтенасы-щенных районов с целью применения холодной добычи необходимо выполнить ее технико - экономическое обоснование, используя в сочетании каждое отдельное исследование и полевые испытания [2].
Значения па
>аметров основного пласта.
Таблица-1.
Глубина, м Толщина пла-ста,м Давление, МПа Пористость, % Проницаемость, мД Температура, С Плотность нефти, кг/м3 ,% £ т Количество газа, м3/м3 Вязкость 30С,МПа*с
258 10 4 28 445 26 939 28 5,58 410
290 16,2 4,5 30 472 27 940 26 6,86 364
CHOPS успешно испытан в Китае на нефтяных месторождениях Наньян, Хэбэй, между 1997 и 2000 годами, но еще не введен в действие. Также на нефтяном месторождении Ляохэ, провинция Ляонин, испытания проводились в сложных условиях. Добыча нефти на нефтяном месторождении Цзилинь через CHOPS осуществлялась на глубине 300 метров [7]. Несмотря на то, что объем добычи в
Канаде в 2000 году превысил 70000 м3 в сутки, добыча песка в качестве эффективного способа увеличения добычи не была широко использована. Это связано с нетрадиционным характером производственных механизмов, сложностью прогнозов добычи, сложностью правильного внедрения CHOPS, а также необходимостью стратегий управления песком и его утилизации.
1,080 1,440
Время добычи (дней) Production Time (days)
График-1. Изменение дебита после внедрения технологии (с песком и без песка)
Технология холодной добычи является значительно более эффективной, чем традиционный путь добычи нефти в первоначальном освоении. Коэффициенты рентабельности, а также дебит часто высоки.
В процессе применения метода CHOPS большой приток песка увеличивает дебит скважин, но есть риск, что могут возникнуть проблемы с работой насоса и потребуется капитальный ремонт. Насос срабатывает, когда жидкость, называемая загрузочной жидкостью, обычно легкая нефть вводится в пространство трубы. При наличии свободного течения в системе песок должен поступать в ствол скважины. Слив и расход рабочей жидкости могут быть выровнены для обеспечения эффективной работы насоса, но в конечном итоге подача рабочей жидкости прекращается (в течение одного или двух дней). Если производительность скважины достаточна, насос работает на максимальной скорости для вращательного момента с контролируемым выходом на головку привода. И если добыча песка будет прекращена, то добыча нефти будет замедлена и прекращена. В процессе сепарации
нефти необходимы специальные сепараторы, так как нефть содержит песок, механические примеси, ее необходимо обрабатывать специальной, дорогостоящей, качественной техникой.
Месторождение Каражанбас, расположенное на полуострове Бузачи в Мангистауской области Западного Казахстана, характеризуется высокой вязкостью и смолистостью нефти. Газонефтяное месторождение Каражанбас было открыто в 1974 году. В 1977 году были подсчитаны его запасы нефти и газа. Характерны глубина залегания продуктивных пластов Каражанбасского месторождения (230-460м), малоамплитудные тектонические нарушения и литолого-фациальная изменчивость пород, их слоистость, широкое развитие трещин, низкие пластовые температуры и давления [1]. Борьба с разрушением коллекторов и добыча песка в процессе эксплуатации скважин является одной из основных проблем при разработке месторождения Каражанбас. Поэтому мы сравниваем характеристику скважины Каражанбасского нефтяного месторождения с состоянием месторождения в Канаде.
Таблица-2.
Геофизическая характеристика месторождения Каражанбас_
Параметры Пласт Г
Средняя глубина залегания, м 366
Тип залежи пластовая
Средняя толщина пласта, м 6
Нефтяная площадь, га 2677
Средняя проницаемость, мкм2 160,1
Средняя пористость, % 28
Первоначальная нефтеотдача, % 67
Балансовые запасы нефти, млн.т 12818
Балансовые запасы растворенного газа, млн.м3 102
Начальное давление пласта, МПа 4,5
Температура пласта, 0С 26
Мы можем знать, что нефть месторождения ком. Исходя из этих причин, применение техноло-Каражанбас очень вязкая и коллектор насыщен пес- гии CHOPS на месторождении Каражанбас является эффективным [6]. CHOPS - это экономическая
выгода, позволяющая увеличить коэффициент извлечения нефти на месторождении Каражанбас на 8-15% по сравнению с участками, где тепловые технологии не планируются с экономической точки зрения в течение многих лет. Теоретическое рассмотрение способа холодной добычи на месторождении Каражанбас началось с 2000 года. Пласты здесь состоят из песчаников мелового и юрского возраста [5]. В ходе исследований было предусмотрено разделение месторождения Каражанбас на несколько регионов. Скважины в каждой зоне, т. е. скважины, в которых ранее использовались и не использовались тепловые методы, располагаются в
других районах. Таким образом, эти области не подвергаются термическим изменениям. Месторождение было разделено на 3 зоны в ходе испытаний метода. Для каждого случая I, II и III объектов толщиной 10 м, 16,2 м и 22 м в интервале скважин было получено 3 зоны 150 М, 250 м и 400 м. Работы проводились до получения 20% исходной нефти (ООГР). Предполагалось, что после достижения коэффициентов нефтеотдачи 30%, 23% и 30% для объектов I, II и III скважины преобразуются в процессы ЮR. В процессе применения метода повышается уровень смачивания, что помогает нам добывать дополнительную нефть.
График - 2. Изменение дебита нефти во времени (объекты Каражанбаса)
Темпы добычи нефти увеличатся до 30-60 т/сут, что лучше, чем в Канаде со скважинами с нормальным уровнем 15-20 т/сут. Если применить холодный способ добычи к месторождению Кара-жанбас, то будет увеличен дебит нефти [2].
Так как Каражанбасское нефтяное месторождение обладает вязкой нефтью, то вопросы до сих пор рассматриваются. CHOPS-это экономический доход, который позволяет увеличить коэффициент нефтеотдачи месторождения Каражанбас до 8-15%, в отличие от регионов, где тепловые технологии экономически не планируются на много лет. Поскольку метод CHOPS не используется, это развитие метода увидеть результаты из него одна из наших целей.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1. Калешева Гульмира Ермухамбетовна. Развитие технологий добычи высоковязкой нефти в месторождении Каражанбас. Молодой учёный 9 (89), 2015. стр. 446-450.
2. Patrick M. Collins, Maurice B. Dusseault, Darcy Dorscher, Ed Kueber. Implementing CHOPS in the Karazhanbas heavy oil field, Kazakhstan. World heavy oil congress 500. 2008. 1-17 p.
3. B. Tremblay. Cold Flow: A Multi-Well Cold Production (CHOPS) Model, Canada. Journal of Canadian Petroleum Technology. 2007. 22-28 p.
4. G. Han, M. Bruno, M.B. Dusseault. How Much Oil You Can Get From CHOPS, Canada. Journal of Canadian Petroleum Technology. 2005. 24-32 p.
5. Азиз Абишев, Виталий Токарев, Марат Сагындыков. Анализ применения методов нефтеотдачи на месторождении Каражанбас. Journal of petroleum Technology(SPE) 192553, 2018. стр.1-11.
6. Zhanbolat Armanovich Esetov, Muradin Fayziyevich Turdiyev, Alim Feyzrakhmanovich Kemalov, Ilmira Maratovna Abdrafikova. Thermal-Steam Cyclic Processing Technology of Development Objects In Karazhanbas Kazakhstan Field. Indian Journals of Science and Technology (9(18)), 2016. 1-9 p.
7. Maurice B. Dusseault, Baoci Xu. CHOPS in Jilin Province China. Journal of petroleum Technology(SPE) 79032, 2002. 1-7 p.
8. Khosrow Naderi, Nikolas Romaniuk, Baki Ozum. Improvement Of the Chops Process Efficiency. Journal of petroleum Technology(SPE) 175390, 2015. 1-13 p.
9. A. Rangriz Shokri, T. Babadagli. An Approach Model CHOPS. Journal ofpetroleum Technology(SPE) 159437, 2012. 1-12 p.
10. Brian Vander Heyden, Xia Ma. Multiscale Stimulation of Chops Wormholes. Journal of petroleum Technology(SPE) 163063, 2013. 1-12 p.
