РД 39-1-72-78
Руководство по проектированию и применению циклического заводнения

МИНИСТЕРСТВО НЕФТЯНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

ВСЕСОЮЗНОЙ НЕФТЕГАЗОВЫЙ НАУЧНО-ЙССВДОБШЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ

(ВНИИ)

РУКОВОДСТВО

ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ И ПРИМЕНЕНИЮ ЦИКЛИЧЕСКОГО ЗАВОДНЕНИЯ

РД -	39 - I - ?2 - ?8

1978 г,

ИШИЖГРВО неводов ПРОМЫШЛЕННОСТИ ВСЕСОЮЗНЫЙ НЕФТЕГАЗОВЫЙ Ш^О^СШВДОВЛТЕДЬСКИЙ ИНСТИТУТ (ВНИИ)

УТВЕРЖДЕНО: Замостмель Мшшс,'ра нефтяной прошшленностн

^х^^{ииов 3}^-

" YJ- ■***№    1973г.

■ «* ^

РУКОВОДСТВО

ПС ПРОЕКТИРОВАНИЮ И ПРИМЕНЕНИЮ ЦИКЯИЧЕСКОГО ЗАВОДНЕНИЯ

РД - 3» - I -72 - 7S

1978 Г,

Сир. 8 РД 39 - I - 72    -    78

2.5. Геологические критерии применимости метода циклического воздействия и оолаоть применения

Ниже приводятся в упорядоченном виде основные геологические критерии применимости метода циклического воздействия и характеризуется область-его применения. При атом используются результаты теоретических исследований на основании математической модели ВНИИ.

1.    Толщина пласта сама по себе не является критерием для применения циклического заводнения, тонкие пласты считаются малоподходящий объектами линь в той мере, в какой их модно считать однородными.

2.    Толщ., л неоднородность пласта - основной геологический критерий для применения циклического воздействия.'

’ Если пласт может быть разбит на 2 (или более) неизолированных пропластка, проникаемости которых отличаются не ме-. нее, чем в 3 - 4 раза, то этот пласт является хорошим объектом для применения циклического воздействия.

3.    Гидродинамическая связанность прослоев - второй важный ^оологический критерий Для применения метода, и эта связанность должна быть почтя полной* Снижение ай до величины менее 60-70S& резко уменьшает эффективность циклического воздействия.

РД 39-1-72-78 с*р. 9

4.    Трещиноватость пластов - это вид сильной неоднородности по проницаемости* Хорошая гидродинамическая связанность трещин и блоков и существенный объем блоков делает **ре диковато-пористые пдасты классическим объектом для применения циклического воздействия*

5.    Для аффективного применения циклического заводнения вязкость нефти не должна быть слишком большой (как и дчз обычного заводнения)* В то не время имеются данные о снижении вязкостной неустойчивости аа счет применения'"циклического заводнения ь случае вязких нефтей.

6.    Эффективность циклического заводнения зависит от времени обычного заводнения, предшествующего циклическому.

Теоретически, чей меньше это время,¹тем существеннее итоговый эффект, поскольку длительный менолойный обмен, происходящий в безводный период, обеспечивает наибольший перенос нефти в зоны активного дренирования»

Вообще же выбор благоприятного времени начала процесса обусловлен рядом факторов, которые не всегда могут быть установлены сразу:, распределением проницаемостей и водонасы-щенностей по толщине пласта, величиной поверхностей контакте между гидродинамически связанными зонами различной Нч,ф- * те насыщенное jst и т.д.

Напримег, в случае сильно неоднородных пластов оптимальным может стать момент, близкий к моменту прорыва.

Cip.IO РД 39 - I - 72 .

Благодаря низкой продольной проницаемости отдельных слоев к начал; процесса они почти не будут обводнены я начальная поверхность контакта обводненной и нефтеиаоыщенной зон окакот-оя близкой х максимальной.

Б реальных условиях момент начала циклического воздействия не требует слишком жесткого задания - удовлетворительная эффективность процесса сохраняется в широком диапазоне начальных условий.

3. ЙЕТОД ЦИКЛИЧЕСКОГО ЗАВОДНЕНИЯ И ЕГО МОДИФИКАЦИИ

3.1. Осуществление метода при различных системах разработки

Циклическое ^действие на налекв означает» что в общем случае калдая из яагиетатвльныхеи. добывающих скважин, разрабатывающих данную залежь, работает в режиме периодичеокого изменения забойного давления (раохеда, отбора).

Максимально возможная амплитуда этих колебаний при заданном среднем уровне закачкиДотбора) определяется из условия увеличения закачки (отбора) в течение одной половины цикла в 2 рава. по сравнению со средней величиной и снижения её в течение другой половины цикла до нуля.

В практических условиях столь высокие амплитуды могут оказаться яанриемламыми и тогда вопрос решается с учетом существующих ограничений в системе‘поддержания пластового давления. Период колебаний определяется через характерное рас-

РД 39-1-72 - 78osp.il стояние участка и коэффициент пиезопроводности,.

Если участок небольшой, го келебакия забойных давлений совершаются в одной фаза для асах нагнетательных скважин (то «а для всех эксплуатационных скважин). При от он наибольшая интенсивность воздействия инеег место, если фазы давлений нагнетания и Отбора в каждый ыоибвт противоположны.

' Ясно, что осуществление синхронной работы группы нагнетательных скванни тробуот, чтобы мощности системы поддержания пластового давления могли обеспечить расход якдкости_;равный максимальному для всех нагнетательных скваяиа рассматриваемого учас~ка. Переходя к хсрунныы блокам или иаогорокденвяи естественно отказаться от требования ошкрошости колебаний, Месторождение, я которому применяйся щюшчеекое воздействие, делится на элементы, причем зшсачка организуется таким образом, чтобы смвжь.» элементы имели противоположные фавны расхода нагнетаемой жидкоо-ти. Тогда суммарное количество жидкости, заначиваемой в два соседних элемента, постоянно и равно соответствующей средней величина*

При большом количестве элементов суммарная заначка жадкостя в любой момент времени будет приблизительно равна соответствующей закачке в олучае стационарного заводнения*

И'акщ образом, количество жидкости, требуемое в целом дня осуществления циклического воздействия, то же, чту,и для соответствующего стационарного процесса.

Если циклическое заводкакие применяется к месторождению, разрабатываемому рядной системой (рис, I), разбивка блоков 'на элементы опясаннш выше способом осуществляется так, что : о ряду нагнетательных окваиин бежит как бы водна давления о ^чддичоЙ^и, отвечающей 5-10 скважину^" Ij% а по лротиводояакйоыу ряду рас-

Рй 39-1-72 -78 стр.13 проохранякгся волю* давления гой so длины, но о противоположной

фаеой (рис. I ). Осуществляя циклическое заводнзкпе при рядшк оиотеыах разработш можно предложит!* несколько вариантов ивменения режима работы групп нагнетательных скважин (табл. 1/»

* Таблица I

-------------_f---------

Изменение объема закачки ! Работа групп но группам скважин    1

увеличение    |    T»3*si    2,4,6    |    1,3,4,б    {    2,5

!    !    1    1

уменьшение    .    |    2,4,б|    1,3,5    |    2,5    J    I,3,4,6

I III

При площадной системе разработки возможны самые разнообразные варианта организации циклического процесса нагнетания и о-'бо-- ра жидкости.

ОчоВйдйо, чем активнее система разработки, тем мельче можно выбирать участки - злемеиты циклического воздействия, тем полнее будет охват пласта заводнение» и тем аффективное применение метода.    ‘' '

Ново, что в случае площадной системы разработки предложенные выше схемы реализации метода циклического воздействия являют- ' ся одговрененно схемами осуществления метода периодической смолы вправлений фи л: грационных потоков,

. В случае рягной системы разработки в. течение цикла такие происходит некоторая перемена направлений фильтрационных потоков. Эта перемена молот стать более существенной, если яапряиер, фааЫ колебаний давления отбора л каждом элемента циклического г^здей-отвия : х протяже ля одного цикла сделать протклополог^ыш фазам давления нагнетания, а на протяжении другого цикла - совпадавши-

ГД - зу-i-yz - 78

УН с шши.

Тогда в стечение времени совпадения фаз градиенты давлений по направлении, перпендикулярному линии нагнетания,ногу® стать меньше, чем по направлению от нагнетательных скважин данного участка к добытюты сктжтаы двух соседних участков.-

Таким образом, линии тока периодически искривляютоя, меняя свое направление. Период перемен направлений потока равен здесь двойному времени цикла/ Очевидно, этот период можно увеличить - сделать равным трен, четырем циклам и т.д.

3.2. О сочетании циклического заводнения с методом перемены направлений фильтрационных потоков

Метод перемен направлений фильтрационных потоков £“9 J служит, как известно, улучшении охвата пласта заводнением по площади. Он наиболее полно реализуется при таких системах разработки, когда залежь разбита рядами нагнетательных скважин на замкнутые блоки \ поперечное разрезание приконтурннх нагнетательных рядов), а также при различных площадных системах размещения скважин, очаговым и избирательном заводнении.

Механизм эффективности метода ясен: при изменении распределения линий тока по площади участки/ ранее не охваченные или слабо, охваченные заводнением,пронизываются линиями тока нового направления и' вытеснение нефти_н из этих участков иятенеяфицируетг оя.

Не только перенос фронта нагнетания от одной группы нагнетательных скважин я другой, но и временное отключение отдель-

/

ных, до определенной степени обводнившхея добывающих скважин ‘ r&J также может приводить к благоприятному перераспредв"

РД 32-1-72    -7а    отр.15

панам скоростей в пласте и а итохч) -,к сливания обводнеавосуя

добиваемой продукция и poesy добычи нояни. Обычно лра .ярииепаннк метода пореива направлений фильтрационных потоков продолжительность времени работн с каждым из зарьирузмих распределений скоростей в пласта пастельно валики, что переходная процессы не играют почти никакой роли? имеет место квазистацкояарпов вытеснение' нефти, то по одному, то по другому аалравлоиияи.

i

Циклическое заводнение* гее * .напротив» е^щоспонно свяс зяо

о иеставдонарноотьв организуемого процесса. Частота даплов воз-

:

действия (частота порешен давлений или расходов "агяетаомоа в отбираемой жидкости) забирается так, чтобы в пласте систематически (периодически) проявляли», упругие силы» Сочетание цлклччоскоро воздействия с норсаохсой иалравпогшй фильтрециокшх потехдав одуиит одновремояяоиу увеличению охвата пласта заведкаиаок по ОДОЩвДЙ и по мощности.

О-уцэствлвнке оошеотиого применения обоих методов может отроиться на базе двух различных лодходон.

Первый подход состоит в том, что «а медленный процесс изм„-нешак направления .фильтрационных потоков (например, поворота на 90° в случае поверочного разрезания нагнетательных рядов ва блока) накладываются ’’высокочастотные “ колебания давлений нагнета-няя к отбора с описанной зыие опекой фаз по группок окиаки .

(рис.2а), При 7 иной системе разработки возможно ^аздичяое сочетание работы груш оквакии. Возможные варианты рассмотрены на примере одного элемента (рио. 26) и сведены в таблицу 2.

Рио .2 Осуществление метода при продольной и поперечном разрезании заложи нагнетательными рядами:

(условные обозначения те же, что и на рис. I)

РД 39-1-72    -78    CTp.I?

Таблица 2

Варианты работы групп скважин при разрезании заложи "родольшлш и п опара чншт рядами нагнетательных скважин

Изменение объема!

закачки по труп-!    Работа    групп

пам скважин {

--------4---₇---

увеличение    «X,2,7,б|3,^,5    jx,5,6,2,3,7 |2,5,4,7gX,3,6

! I    I    I *    .    I

уменьиенно ^!{3,*,5 |х»2,7,б[2,3,7 Jl,4,5,6j 1,3,6 {%5,4,7

.......-I___I___1___1- 1---I____

Для рассматриваемого подхода характерно, что в точавив времени работы о одним направлением фильтрационных потоков, успевает осуществиться много циклов колебания нагнетания.

Другой подход аетествевншд образ ои реапнауахоя при различных площадных оистенах разработки. При этой возможно органическое сочетание нэпенедня направлении фильтрационных потоков о пульсациями давления нагнетания и отбора. Никлы колебаний давноней йогу» совпадать о периодами поворота скоростей. Теи оакьакровдес . изменения направления фильтрационных потоков становится в той на отепопи нестационарным, что и процесс циклического воздействие.

Например» при пяткточечной шотаыа размещения окваяиа (рис. За) в течение одного полуцивла закачка ведегоя в два диагонально расположенные нагнетательные окважьяы зланавта, а в течеиже ола-дующзго полуцйкп - в две другие нагнетательные скважины входе алвагчта.

В итоге в точение каждого цикла изменения пластового давления направленно фильтрационных потоков изменяется на 90°.

Руководство предназначено для использования научно-исследовательскими и проектными организациями, осуществляющими проектирование разработки нефтяных ывоюрохде-пнй о применением новых методов увеличения нефтеотдачи.

Работа выполнена коллективом авторов БУШ в составе Сургучева М.Л., 1^ ,унова А.Т., Цинковой О.Э., йыхтарян-ца С.а.,-Сафронова В.И., Шароаховой D.U., дергуноза и.В. Балашовой Т.Ь., Певун Н.Г.

РУКОВОДЯЩИЙ ДОКУМЕНТ РУКОВОДСТВО

ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ И ПРИМЕНЕНИЮ ЦИКЛИЧЕСКОГО ЗАВОДНЕНИЯ

РД 39 - I - 72    -    78

_,__Вшдигоя    впервые

Приказан Министерства нефтяной промышленности й 365 от Т8 июля 1978 г. срок введения с 0I.G8.78

Срок действия

I. ВВЕДЕНИЕ

Метод разработки месторождений с применение*, ааводнегая известен. своей высокой эффективность» и позволяет достигать нефтеотдачу порядке 40-50$.Однако нефтеотдача и полною охвате плаото* заводнением резко снижается при условия степени неоднородности пластов. В сильно неоднородных пластах налопронпцаоиые нефтеиалк-1^енше участки и прослои могут оставаться не охваченными заводнением .что ведёт к снижению коэффициентов охвате в конечной нефтеотдачи.

Одним из эффективных опособов увеличения коэффициента охвата является метод циклического заводнения с переменой направления фильтрационных потоков в пласте и применением оптимальных давне-' яий нагнетания,Циклическое заводиепиа(воздействие)- это воздействие hj пласта,осуществляемое при периодических изменениях давления (расхода) нагнетаемой в отбираемой жидкости.Перемена направлений фильтрационных потоков создается попеременной работой нагнетательных^ также эксплуатационных скважин различного положения, Оптиыялыцаш давлениями нагнетания в ряде елтчаев могут быть давления порядка горного,существенно влияющие на проницаемое’. * г ло-ркотос.ь пласта.Указанные методы впервые начали применять в мае совых масштабах на месторождениях Советского Союза.Основанием дл

Csp.2 ?Д 39 - 1 - 72    - 78

этого цоолужили отечественные авторские свидетельства £~1,2,3_7< Метод циклического воздействия в настоящее время находятся на пороге широкого внедрения в промысловую плактику.На протяжении ряда дет во ВНИИ проводились теоретические и экспериментальные исследования метода,а такие Йелись работы по проведению промысловых опытов и изучению результатов этих опытов.

В последние годы был составлен ряд технологических схем применения метода циклического заводнения па крупных нефтяных месторождениях ССОР - Ыамонтовскон месторождении Западной Сибирз,Аб-драхмановокой площади Ромаокинского месторождения,месторождения Узень и Жетыбай .и других.К настоящему времени механизм эффективности метода циклического заводнения в достаточной стоменя изучен.

Первоначальной базой для изучения послужили экспериментальные и промысловые paw.ты, проведенные в 1967-70 г.г. Z"V6_7, а также теоретические исследования /*7, 8 J.

Созданная во ВНИИ математическая модель отражает наиболее существенные черты процесса циклического воздействия и позволяет прогнозировать технологические показатели разработки нефтяных месторождений с применением метода. Проработаны вопросы технической реализации метода в промысловых условия*, рассмотрены имеющиеся промысловые данные, даны экономические оценхя.

Общепризнанным достоинством метода является простота его осуществления,применимость в широком диапазоне пластовых условий, высокая экономическая эффективность.

Настоящее руководство представляет сооой сообщение результатов исследований, проведенных во ВНИИ в пооаедние годы по изучению механизма циклического воздействия при перемене направлений фильтрационных потоков и оптимальных давлений нагнетания,по

РД 39-1-72 - ?а стр* 3 созданию матаноди'шокой мода ли и методики расчета тохнокогичео-шх показателей Процесса циклического заводнения, ао разработке способов технической реализации процесса на промыслах и оценке его технологической я экономической з^окгдвйостй* В руководстве содержится тшс&е анализ промыслового опыта применения цшсличоскоро заводнения па отдельных площадях и участках месторождении СССР в I970-^fcI975 г*г* к обсуждаются основные принципы проозссиромнмя разработки месторождений с ириишшдаем нет ода.

В силу отрантот^ объема вдовъ т рассмотрит вопроси с от-такая даюшчеокого воздейстшт на пласт с ^зико-хймичвозсаш! й тепловыми методами, хотя в направлении* такого сочетания начато проведшше методических и арктических работ, Прохюдашг «ккла-чоского воздействия одноврвнешо о нагнетанием теплоносителей, а также о закачкой оторочек поверхавстпо-вкткшк веществ и тпо-чой явилось бы весьма благоприятным фактором для увеличении кофте* отдачи различного рода.объектов»

Принятые з руководстве условные обози&вд&нп Кг бредавзвешенная по заддяости проницаемость ллаота,илд;

Ли

К*- «ронкцаеипсгь Еыоокопрояицаоиого слоя» код ^_я~ проницаемость низкопроницаекопо слои, шод h_t~ мощность пщсокопроницаемого слоя* а; h_ft~ мощность низкопроницаоыого спои, щ К₄~ провацаеыость выоокопроницаьмого слоя, огноооаная в оороднввной по мощности проницаемости пласта, доп од, К_й- проницаемоо®ь ляакоцроаицаомого слон, отнесенная в осредвенной по мощности премии лмоти пласта, доли оД5 jC - средняя пр ницавность пласта, над.’

cap. $ рд 5э-х-?г - ?8

Y - величина, характеризующая степень гидродинамической связанности выделенных слоев, доли ад;

СО - безразнерная частота воздействия, доли од;

<Ц,- вынукдавщая частота колебаний дававши или расхода;

О - коэффициент упругости породы и лидкооти, I (кгс/см²);

Q - доля воды, удеркаиной породой при обратном перетока внедрив мойся аидкоотп и." малопроницаемого сдоя (коэффициент удержания воды);

(Г“*"

Х#- безразмерное время заводнения, предшествую!,за циклическому э&воднеяшз;

^Г1 - безразмерное время;

В - амплитуда циклического воздействия;

Р - параметр, характеризующий соотношение кожду гаьезопровод-ноотьп .та и частотой циклического воздействия;

Y - коэффициент относительного прироста текущей дсбычи нефти; коэффициент относительного прироста накопленной за время применения циклического заводнения добычи нефти; коэффициент относктельнох’О прироста накопленной за вое время заводнения добычи нефти;

t_n“ время прорыва закачиваемой воды по внсояопровицаемоиу ело» в реальной пласте, годы;

tp~ время разработки, предшествующее циклическому заводнению в реальных условиях, годы;

№ - пористость, доли од;

JA ~ вяэкооть кидкости, ей;

I - длина пласта, и;

Р* ~ емплитуда давления, кгс/си²;

'Тр - цикл изменении заначки, сутки;

РЛ 39-1-72 - 7Б csp.5

Tji - полу цикл измене ноя закачке,

2. ГЕОЛОГО-ФИЗИЧЕСКИЙ ОСНОВЫ ПРИМЕНЕНИЯ ШУМ ЦИКЛИЧЕСКОГО НАВОДНЕНИЯ

2,1, ИехапиЗи.процесса оомена жидкостью между зонами разной проницаемости при нестационарное режиме заводнения. Суть метода циклического воздействия

Коли между смежными неизолированными заводненной и нофтена-сыщзнной зонами пласта ооадать каким-либо, образом положительный перепад давления (благодаря различив скоростей распространения волн пьезопроводцоети в слоях это можно сделать путец быстрого повышения давления на линии нагнетания),то за счет упругого сжатия происходит внедрение определенного количества жидкости с высокой водонасыщеняостью и, соответственно, выооким" фазовыми проницаемостями по воде г нефтенаоыщенну» малопропяцаемуи зону. Происходит перераспределение нефте- и водонаоыщенноотей, вода заполняет наиболее мелкие поры, вытесняя оттуда нефть.

Если создать затем перепад давлений противоположного знака, то при обратном перетоке жидкости чаоть внедренной вода капиллярно удерживается в мелких' порах малопроиицаемой зоны и фазовый состав жидкости, идущий к внеокопрошщавмой зоне, изменяется в сторону оольпего содержания нефти и но”ыего - воды (соответственно, высоких фазовых проницаемостей по нефти и низких - по -воде).

Таким ооразом, последовательное измен вис перепадов давления между слоями развой проницаемости по величине и направлен»» приводит в частичному обмену фазами - перемещению воды в малопро-иица-'мую и нефти - в выооколровицаемув зояу При этом ясно,что чем вайе амплитуда создаваемых перепадов давления, чем оунвет» венное разница мезду начальными водонасыдеиностями ь sor t, че.

Стр.б РД-39-1-72-78 шире гидродинамическая связь манду зонами я чем полива капиллярное удержание води в малоарокицаемой зона, там сильнее проявляется эффект переноса нефти в зону активного вытеснения.

Сущность метода циклического воздействия состоит в создании таках периодических изменений расхода (давления) жидкости на за- ■ боях нагнетательных и добывающих скважин, которые обеодачивают колебание пластовых давлений и, соответственно, межсловных (межзональных) паротонов, достаточных для реализации механизма интенсивного перемещения нефти в боны активного дренирования.

2.2. Уоловия применения метода циклического заводнении

Условия применения циклического заводнения по существу совпадают с условиями .применения обычного заводнения.

Свойотва шихтовых жидкостей и коллекторов, позволяющие применить обычный нетод заводнения, являются также приемлемыми для применения циклического заводнения с переменой направлений фильтрационных потоков и в ряде олучаев-с повышенным средним уровнем давлений нагнетания.

Наиболее эффективным применение метода является для мощные елоието-яаоднородных пластов о хорошей гидродинамической связью между прослояыв, а также для трещиновато-пористых коллекторов. Благоприятным фактором является гидрофильнооть коллекторов. 1“азо-насыщенаыо маловязкне нефти являются наиболее подходящими для вытеснения их о помощью циклического заводнения.

Перечисленные свойства коллекторов и нефтей, благоприятствующие применению метода циклического воздействия, связаны очевидным ооразом с внутренним механизмом рассматриваемого процесоа. Периодические проявления упругих сил в межслойных перетоках треоу-»т наличия достаточного упругого запаса, системы лласт-жидкость

РД 39-1-72-78 о*р.?

(.чем выше содержание газа в нефти, tea оодьшв этот запас), а ханже достаточной подвижности жидкости {вязкоать нефти должна быть умеренной). 1*идрофильность коллектора соеспечих удержание воды, внедряемой в малопроницаемне зоны.

lie ход циклического заводнения пряменим кан на ранней отадвн,

*

разработки, хан н на поздней охаднн. .возможно применение народа н на сильно ооводненных месторождениях даже после наступления предала рентабельности эксплуатации сквашш. Отппситедыгаг эффективность' метода повыоаахся нрн применении его на ранних стадиях заводнения.

г

На ранней стадии разработки нагнетательные скважины«расположенные в ряду через одну,амспдуахирувхся на нефть. Этот период длится os I до 5 лет. Работа нагнетательных скважин через одну затрудняет проведение циклического заводнения. Поэтому на рая-пей стадии разработки целесообразнее начинать циклическую заначку тол..ко после обводнения промежуточных скважин, эксплуатирующихся на нефть. С целью выравнивания фронта закачиваемой войн циклическую закачку необходимо проводить в окввнинах, работавши под нагнетанием с начала эксплуатации. Средний уровень закачки по этим скважинам необходимо несколько снизить.

После выравнивания фронта закачиваемой воды цикли¹': зеков заводнение можно проводить по группам скважип, с сохранением сред-гой приениотосп одной скважины*