Образование гідратів під час моделювання умов витіснення нафти з осинського горизонту Талаканского родовища

Образование гідратів під час моделювання умов витіснення нафти з осинського горизонту Талаканского родовища послідовними оторочками води та газа.

Д.А. Абрамов, О. С. Абрамов, О. Г. Малышев Разработка осиновского горизонту Талаканского родовища виключає можливості витіснення нафти прісними водами, і навіть застосування водогазового впливу. Проведення цих заходів у умовах родовищ Республіки Саха (Якутія) може ускладнюватися освітою гідратів в поровом просторі, стовбурах нагнітальних і видобувних скважин.

Гидраты утворюються переважно за українсько-словацьким кордоном розділу газ — вода, отже, при витіснення нафти освіту гідратів можливо через прориву води в призабойную зону пласта (ПЗП) видобувних свердловин за тиском нижче тиску насичення і за вступі води в газову шапку.

При змісті гідратів в поровом просторі пласта понад 34% обсягу істотно змінюються її фильтрационно-емкостные властивості (ФЕС). При витіснення води газом в поровом просторі накопичуються гідрати, освічені як у кордоні розділу газ — вода при просуванні фронту зміни фаз (динамічні), що з залишкової води (статичні). Кількість динамічних гідратів визначається швидкістю просування кордону витіснення, характерним розміром порового простору й швидкістю етапі їх утворення. Остання за українсько-словацьким кордоном газ — вода визначається ступенем переохолодження системи (різницею рівноважної температури гидратообразования і температури пласта), швидкістю руху фронту розділу газвода, мінералізацією води, впливом (активністю поверхневих сил) скелета породи та інших. Обсяг статичних гідратів висить від залишкової водонасыщенности колектора після (ходіння фронту витіснення води газом і мінералізації залишкової води. Прісна залишкова вода перетворюється на гідрат повністю, у своїй обсяг гідрату на 10% перевищує обсяг залишкової воды.

Температура утворення гідратів з газу осиновского обріїв та розчинів NaCl визначається за такою формулою де р — тиск, МПа; З — масова концентрація солі, %.

Экспериментальное дослідження впливу процесів утворення гідратів на фільтрацію води та газу через зразки керна проводилося при термобарических умовах пласта на експериментальної установці з вивчення процесів многофазной фільтрації. Установка складалася з кернодержателя високого тиску, вміщеного в термостат. Газ і вода подавалися системою пресів, які забезпечують прокачування заданих обсягів фильтрующейся рідини і є при контрольованому перепаде поровых тисків, вимірюваних манометрами на вході і виході з кернодержателя. Методика досліджень полягало у контролі зміни проникності зразка керна (проникність для газу дорівнює 0,15 мкм2, пористість — 15%, водоудерживающая здатність — 21%) при безгидратных і гидратоопасных режимах послідовної подачі води та стиснутого газа.

На етапі 1 визначалася проникність керна для води; на етапі 2 высокоминерализованная вода заміщалася прісної при постійному перепаде тиску в кернодержателе (рис. 1); на етапі 3 вода витіснялося газом високого тиску при зменшенні температури з 20 до пластовою 12 °З. Встановлено, що з постійному витратах газу перепад тиску збільшувався незначно і надалі мало змінювався. Отже, освіту гідратів на фронті витіснення незначно змінило проникність колектора, тобто. швидкість утворення гідратів на фронті витіснення газ — вода значно коротші швидкості просування фронту. Тому кількість що утворюється гідрату незначно впливає фільтрацію. Після цього відзначаються зниження проникності п’ять % і його стабілізація. Це пов’язано з тим, що з освіті гідрату обсяг водної фази зростає на майже 7%, тобто. перехід залишкової води в гідрат зменшує вільну пористість на 2,3% і призводить до певного зростанню перепаду тиску. Необхідно особливо відзначити, що з дослідженні лінійна швидкість руху флюїду становила 1,5 см/мин, чи 21 м/сут, це для призабойной зони нагнетательной свердловини. Можливо, що у віддаленіших ділянках (більш 20 м), де лінійна швидкість значно менше, освіту гідратів здатне надавати сильніше опір фільтрації чи блокувати її полностью.

Образованные в порах гідрати у майбутньому не розкладаються, і повтор циклів нагнітання порцій води та газу, тільки збільшить шар гідрату в поровом просторі. Через війну згодом відбуваються накопичення гідрату, блокування їм вільного обсягу керна і різке зниження проникності. Нагромадження гідратів та подальше зниження проникності колектора відзначаються з усього обсягу промитої зони, у процесі реалізації водогазового впливу при виявленні тенденції зниження приемистости нагнітальних свердловин за водою і газу необхідно активно проводити заходи щодо профілактиці гидратообразования.

Результаты експериментів довели, що освіта гідратів з залишкової води чи газу при встановлених під час експерименту швидкостях фільтрації несуттєво змінило фільтраційні опору. Це пов’язано з тим, що навіть за переході всієї залишкової води в гідрат газонасыщенность зменшується п’ять %, що не надає помітного впливу проникність. При притаманних віддалених від ПЗП нагнітальних свердловин швидкості кордону фаз газ — вода можливо значний вплив утворення гідратів на проникність колектора, що має бути встановлено при спеціальних експериментальних исследованиях.

Вариантом водогазового впливу є закачування водо-газовых сумішей в пласт. Для оцінки ступеня впливу утворення гідратів на двухфазную фільтрацію (етап 4) в керн закачувалися спільно на газ і вода, що призвело швидкого (за 33 хв) збільшення перепаду тиску й повному припинення фільтрації через освіти гідратів в пористої середовищі. При нагріванні кернодержателя (етап 5) до температури в термостаті 20 °З (температура в кернодержателе не вимірювалася) проникність різко збільшилася до початкової. Це свідчить, що освіта і наступне розкладання гідратів мало змінили структуру порового простору. Отже, умовах Талаканского родовища застосування водогазового впливу реально лише за використанні методів, що виключатимуть можливість утворення гідратів. Для відпрацювання технології попередження ускладнень під час водогазовом вплив було проведено повторне цикл досліджень на модернізованої установці, які забезпечують можливість контролю температури всередині кернодержателя, підігріву підводять трубок, зміни режиму подачі з прісної води на сольовий розчин. Параметри експерименту, і режими його проведення представлені на мал.2. На початковому етапі знають керн заповнювався водою мінералізацією 150 г/л і визначалася проникність для води (температура f=18 °З, р=8,8 МПа). Зростання проникності у часі обумовлений стабілізацією сольового складу при промиванні зразка. Кінцева проникність для води дорівнює 0,029 мкм2, що становить 60% абсолютной.

Минерализация шарових вод Талаканского родовища становить 340 г/л. При про закачування прісної води концентрація солі на фронті витіснення визначається механізмом взаємодії залишкової і яка нагнітається вод: при диффузионном взаємодії нерухомій залишкової і рухомий яка нагнітається вод концентрація солі на фронті поступово знижується з максимальною нанівець. При заміщення залишкової води яка нагнітається зміна концентрації має бути різким, причому на фронті витіснення повинна формуватися облямівка высококонцентрированного рассола.

Для оцінки ступеня зміни концентрації солі в керні при витіснення минерализованной води прісної визначено зміна перепаду тиску Ар від обсягу закачанной в керн прісної води. Зміна проникності принаймні просування фронту витіснення добре описується моделлю поршневого витіснення минерализованной води пресной Следовательно, механізм взаємодії яка нагнітається і залишкової вод можна видати за процес замещения.

При освіті гідратів в вміщеному на замкнене обсяг керні відбуваються поглинання великої кількості газу та зниження тиску, що дозволяє уточнити умови утворення гідратів з минерализованной води та встановити обсяг гідратної фази. Для цього він в кернодержателе без фільтрації температура знижувалася до 7 °З повагою та тиск підвищився до 10 МПа. Потім задля встановлення можливості утворення гідратів в керн подавався газ, вихід перекривався і підтримувалося тиск, однакову 10,5 МПа. Оцінки виконати зірвалася через великі співвідношення обсягу вільного газу (понад десять л) і незначний обсяг газу, який могла поглинути залишкова вода при освіті гідратів (обсяг води не більше однієї мл, обсяг поглиненої газу трохи більше 100 мл).

При двухфазной фільтрації газу та розсолу за умов утворення гідратів не забезпечувався режим стабільної фільтрації газу й води через керн. Передавления згодом змінювався на протилежний знак періодично відзначався зворотний приплив газу кернодер-жатель з сепаратора з неконтрольованим освітою гідратів в керні. При фільтрації в безгидратном режимі (зниження тиску) різко збільшувалася рухливість флюїду, при наступному підвищенні тиску і перехід у гидратный режим рухливість знову знижувалася. Бачимо зниження рухливості флюїду в зразку керна зумовлено освітою гідратів: швидкість зростання кількості гідратів підвищується зі збільшенням витрати флюїдів (рідини і газу) і рівня переохолодження системи щодо температури освіти гидратов.

Увеличение температури в кернодержателе і переклад умов фільтрації в безгидратный режим сприяли початковій нетривалої стабілізації проникності (0,003 мкм2) і його зростання до 0,038 мкм2. Це пов’язано з виділенням газу при розкладанні гідрату і зменшенням фазової проникності для води. Після розкладання всього гідрату, витіснення і розчинення залишкового газу рухливість флюїду різко зросла до початкових (до досвіду) значений.

Результаты досліджень показують, що у поровом просторі з прямою контакті газу та води в шарових умовах Талаканского родовища відбувається освіту гідратів, здатне блокувати фільтрацію. При високих швидкостях фільтрації, можна побачити в ПЗП нагнітальних свердловин, в початковий період освіту гідратів на фронті витіснення води газом незначно впливає проникність колектора, однак за малих швидкостях переміщення фронту, притаманних віддалених від нагнетательной свердловини областей, цей вплив то, можливо істотним. Освіта гідратів на фронті витіснення газу водою то, можливо корисним для блокування надходження води в газову частина пласта.

Выводы

1. При фільтрації водогазовой суміші через насичений минерализованной водою керн за умов утворення гідратів відбуваються розведення минерализованной води прісної, формування та накопичення в керні гідратів, швидке зростання перепаду тиску, зниження проникності і повна блокування фільтрації. Попередження утворення гідратів досягається застосуванням ингибиторов-электролитов.

2. Процес розведення минерализованной води прісної характеризується різким збільшенням концентрації солі і може розглядатися як заміщення. У зв’язку з цим розробки поклади заводнением ступінь небезпеки утворення гідратів в ПЗП видобувних свердловин значно знижується, бо в забій насамперед надходить облямівка води високої мінералізації, що є ингибитором освіти гидратов.

3. Освіта і розкладання гідрату в керні мало змінило проникність зразка, тобто. не призвело до деструктивним перетворенням колектора. Отже, застосування методу зниження забійного тиску в ПЗП видобувних свердловин у ліквідації гидратных відкладень у тих зонах не призведе до обрушенню стінок скважин.

4. Гарантованим засобом профілактики утворення гідратів з газу й води при водогазовом вплив розробки Талаканского родовища є використання кронштейна як котрий витісняє агента розсолів концентрацією щонайменше 130 г/л.

Журнал «Нафтова господарство» № 5, 2006.