Предложенная технология активного воздействия на процесс разра­ботки газоконденсатных месторождений с нефтяными оторочками включа­ет отбор газоконденсатной смеси через добывающие скважины, располо­женные в своде структуры, обратную закачку в пласт всего конденсата че­рез нагнетательные скважины, расположенные на границе раздела газовой и нефтяной зон, и обратную закачку сухого газа через другую сетку нагне­тательных скважин, расположенных выше по напластованию. После созда­ния оторочки конденсата требуемого размера (примерно 20 — 25 % от объе­ма нефтенасыщенных пор) переходят на закачку воды через первую сетку нагнетательных скважин. Отбор нефти производят после образования в пласте оторочки конденсата, а в случае большой разности между началь­ным пластовым давлением и давлением насыщения нефти газом — с мо­мента ввода месторождения в разработку.

Применительно к разработке газоконденсатных месторождений с ос­таточной нефтью предложенная технология повышения коэффициента углеводородоотдачи предусматривает первоначальное извлечение газоконден­сатной смеси в режиме истощения до момента снижения пластового давле­ния до значения, соответствующего максимальной насыщенности пористой среды остаточной нефтью и выпавшим конденсатом. Затем в пласт закачи­вают вытесняющий агент (газ, воду), поддерживая давление постоянным. В рассмотренном случае для повышения эффективности извлечения остаточ­ной нефти используется отрицательное последствие разработки газокон­денсатных месторождений на режиме истощения — выпадение в пласте уг­леводородного конденсата. скважин. Для реализации технологии активного воздействия на водонапор­ный режим необходимо создать сетку добывающих и контрольно-наблю­дательных скважин, охватывающую всю площадь газоносности. Первона­чально из скважин отбирают газ. По мере появления воды в добываемой продукции применяют методы интенсификации выноса жидкости на по­верхность. При этом обязательным условием успешного внедрения техно­логии является сохранение режимов эксплуатации скважин, поддерживав­шихся до начала их обводнения, а при необходимости перевод скважин на форсированный режим отбора газа и воды. Вокруг забоя каждой обвод­ненной скважины по мере отбора воды и газа образуется зона понижен­ного давления. Согласно результатам проведенных С.Н. Закировым и P.M. Кондратом лабораторных экспериментов, при снижении давления в обводненных объемах пласта защемленный газ сначала расширяется, оста­ваясь практически неподвижным. После снижения давления на 23 — 37 % по отношению к давлению заводнения весь объем газа, получаемый при его расширении, становится подвижным. Защемление газа в пористой среде, последующее его расширение и движение приводят к существенному сни­жению фазовой проницаемости для воды — в 10 — 100 раз и более. В ре­зультате эксплуатации обводненных скважин замедляется продвижение пластовых вод в зоне их расположения, что способствует выравниванию контура газоносности. Одновременно с выполнением задач регулирования в разработку вовлекается газ из зон пласта, обойденных и отсеченных фронтом воды, и из заводненной зоны извлекается часть защемленного га­за как за счет отбора его вместе с водой, так и за счет поступления в газо­насыщенную часть пласта. Таким образом, в предложенном методе актив­ного воздействия на процесс разработки газовых месторождений отрица­тельные последствия проявления водонапорного режима — защемление га­за водой — используются для регулирования продвижения пластовых вод и повышения коэффициента газоотдачи. Применительно к месторождениям, разработка которых закончена при полном обводнении всех скважин, или к месторождениям, вступившим в завершающую стадию эксплуатации, тех­нология активного воздействия на водонапорный режим реализуется путем организации вторичной добычи газа из обводненных пластов. Исходя из результатов лабораторных экспериментов, для получения положительного эффекта давление в обводненных пластах необходимо снизить ниже значе­ния, соответствующего максимуму газожидкостного фактора (примерно 0,25 — 0,30 от давления заводнения).

Теоретические исследования технологии активного воздействия на во­донапорный режим проведены на примере Битковского газоконденсатного месторождения [19]. За период разработки из месторождения извлечено 71,2 % газа, в обводненной зоне защемлено 17,3 % от начальных и 57 % от остаточных запасов газа. Расчетные данные показывают, что в период до-разработки месторождения (без регулирования продвижения пластовых вод) коэффициент газоотдачи по остаточному газу составит всего 21,18 %, а при совместном отборе из скважин газа с водой в зависимости от вари­анта их эксплуатации он будет изменяться от 47,8 до 58,9 % [20].

Заводнение является одним из возможных направлений повышения утлеводородоотдачи и при разработке газоконденсатных месторождений. Те­оретические и экспериментальные исследования показывают, что в области изменения давления заводнения от начального до давления начала конденса­ции углеводородной смеси коэффициент конденсатоотдачи постепенно уве- личивается по мере снижения давления, достигая максимального значения при давлении начала конденсации. Ретроградная конденсация углеводород­ной смеси сопровождается уменьшением коэффициента конденсатоотдачи, что связано с защемлением водой всего выпадающего в пористой среде конденсата. После достижения определенного (критического) значения на­сыщенности пор пласта выпавшим конденсатом, которое в экспериментах С.Н. Закирова и P.M. Кондрата на моделях несцементированных пористых сред равно 0,025 — 0,06, часть его начинает вытесняться водой из пористой среды с образованием впереди фронта воды оторочки. Это приводит к за­медлению темпа снижения коэффициента конденсатоотдачи, который, до­стигнув минимального значения, увеличивается. Результаты проведенных исследований показывают, что наиболее рациональным является заводне­ние при давлениях, близких к давлению начала конденсации углеводород­ной смеси, а также при пониженных пластовых давлениях в условиях на­личия в пористой среде выпавшего конденсата. Согласно эксперименталь­ным данным, закачка перед фронтом воды оторочки углеводородного рас­творителя, водогазовых смесей, раствора ПАВ и последовательное нагнета­ние водного раствора ПАВ и газа способствуют повышению коэффициента извлечения конденсата по сравнению с закачкой только воды. Высокие значения коэффициента конденсатоотдачи могут быть достигнуты при за­воднении в условиях конденсации в пласте тяжелых фракций углеводород­ного конденсата и частичной гидрофобизации ими поверхности поровых каналов, а также при давлениях, соответствующих минимальным значени­ям плотности и вязкости выпавшего в пласте конденсата. Эффективность заводнения газоконденсатных пластов подтверждена теоретическими иссле­дованиями, проведенными для условий горизонта В-16 Гадячского газокон-денсатного месторождения.

Предложенная технология активного воздействия на процесс разра­ботки газоконденсатных месторождений с нефтяными оторочками включа­ет отбор газоконденсатной смеси через добывающие скважины, располо­женные в своде структуры, обратную закачку в пласт всего конденсата че­рез нагнетательные скважины, расположенные на границе раздела газовой и нефтяной зон, и обратную закачку сухого газа через другую сетку нагне­тательных скважин, расположенных выше по напластованию. После созда­ния оторочки конденсата требуемого размера (примерно 20 — 25 % от объе­ма нефтенасыщенных пор) переходят на закачку воды через первую сетку нагнетательных скважин. Отбор нефти производят после образования в пласте оторочки конденсата, а в случае большой разности между началь­ным пластовым давлением и давлением насыщения нефти газом — с мо­мента ввода месторождения в разработку.

Применительно к разработке газоконденсатных месторождений с ос­таточной нефтью предложенная технология повышения коэффициента углеводородоотдачи предусматривает первоначальное извлечение газоконден­сатной смеси в режиме истощения до момента снижения пластового давле­ния до значения, соответствующего максимальной насыщенности пористой среды остаточной нефтью и выпавшим конденсатом. Затем в пласт закачи­вают вытесняющий агент (газ, воду), поддерживая давление постоянным. В рассмотренном случае для повышения эффективности извлечения остаточ­ной нефти используется отрицательное последствие разработки газокон­денсатных месторождений на режиме истощения — выпадение в пласте уг­леводородного конденсата.

Р.М. Кондратом [19] достаточно подробно описаны особенности раз­работки Битковского и Гадячского газоконденсатных месторождений (Ук­раина) с применением заводнения.

Газоносные пласты Битковского газоконденсатного месторождения (Украина) приурочены к отложениям ямненской, манявской и выгодско-пасечнянской свит складки "Глубинная", залегающим на глубинах 1900 — 2800 м. Выше по разрезу в менилитовых отложениях этой же складки со­держится нефть. Продуктивные отложения представлены чередованием пе­счаников, известняков, глинистых сланцев, алевролитов, аргиллитов и гравелитов. В каждой из свит насчитывается от 2 до 20 песчаных пропластков толщиной от 1 до 22 м. Газоносные пласты характеризуются низкими коллекторскими свойствами (пористость составляет в среднем 0,12, проницае­мость по промысловым данным (2*15)-10"14 м2) и высокой неоднороднос­тью. Среднее значение коэффициента начальной газонасыщенности равно 0,7. В уплотненных песчано-алевролитовых породах развиты трещины. Трещинная пористость невелика, составляет 0,002 — 0,04 , но играет решаю­щую роль в проницаемости коллекторов.

Месторождение пластово-массивного типа с размерами 2500—6000 м по короткой и 18000 м по длинной осям складки. Поперечными нарушени­ями оно разбито на шесть блоков (с севера на юг): Старунский (I), Бачен-ский (II), Битковский (III), Пасечнянский (IV), Любижнянский (V) и Юго-За­падный (VI). Экранирующим является только нарушение, отделяющее Ста­рунский блок. Начальный газоводяной контакт был единым для всех бло­ков на абсолютной отметке минус 1945 м. Начальное пластовое давление, приведенное к плоскости начального контура газоносности, составляло 30,35 МПа, начальные запасы газа— 45-109 м3, начальное содержание кон­денсата в газе — 62 г/м3.

Месторождение приурочено к замкнутому водоносному бассейну, представленному в пределах отдельных блоков изолированными гидродина­мическими системами. Пластовые воды относятся к хлоркальциевому типу, хлоридной группе, натриевой подгруппе. Минерализация воды изменяется от 120 до 220 кг/м3, составляя в среднем 168 кг/м3.

Месторождение введено в разработку в 1962 г. Максимальный уровень добычи газа достигнут в 1968 г. и составил 7,88 % от начальных запасов газа, утвержденных в ГКЗ. В 1989 г. добыто 0,82 % газа от начальных запа­сов. На 01.01.90 г. из месторождения извлечено с потерями 79,7 % газа и 44,5 % конденсата. Суммарный отбор пластовой воды равен 165 598 м3. Среднее пластовое давление составляет 5,5 МПа. По площади газоносности оно распределено неравномерно и изменяется от 4,8 МПа в Битковском блоке до 8,9 МПа в Юго-Западном блоке.

Месторождение разрабатывается при водонапорном режиме. В конце 1967 г. начали обводняться приконтурные скважины 400 и 450. На 01.01.90 г. из 61 скважины, пробуренной в пределах начального контура газоноснос­ти, 6 ликвидированы по геологическим и техническим причинам, 17 — вследствие обводнения, 7 обводненных скважин переведены в контрольные. В фонде добывающих числятся 32 скважины. По данным за декабрь 1989 г., пять скважин (24, 28, 45, 385, 478) эксплуатируются • газлифтным способом (периодически или непрерывно) с дебитом газа 5 — 95 тыс. м3/сут, восемь (9, 25, 26, 435, 457, 464, 473, 476) эксплуатируются периодически или ра­ботают барботажным газом с дебитом 1—5 тыс. м3/сут. По остальным скважинам дебиты газа изменяются от 18 до 77 тыс. м3/сут. Среднее рабочее давление по скважинам составляет 0,7 — 5,8 МПа, давление в затрубном пространстве 0,7 — 6,7 МПа, водный фактор 8-10~6 — 49-Ю"6 м3/м3.

Результаты промыслово-геофизических и термогазодинамических ис­следований скважин показывают, что обводнение происходило за счет как общего подъема газоводяного контакта, так и опережающего перемещения фронта воды по отдельным, наиболее дренируемым и проницаемым пропласткам, расположенным в различных частях продуктивного разреза.

Анализ промысловых данных показывает, что по мере отбора газа и снижения пластового давления происходило постепенное увеличение ско­рости внедрения воды в западную часть Битковского блока. На конец 1969 г. она достигла максимального значения, равного 110 м/год. В дальней­шем темп поступления воды уменьшается, а зависимости Н = f(t) и w = = y(t) постепенно выполаживаются. Аналогичные зависимости получены и для других блоков. В целом порядок обводнения добывающих скважин определяется положением их на структуре. Так, для обеих частей Пасеч-нянского блока получена линейная зависимость между абсолютными от­метками кровли выгодско-пасечнянских и манявских отложений (расстоя­ние до начального контура газоносности) и временем появления воды в продукции скважин.

Результаты промыслово-геофизических исследований обводненных скважин свидетельствуют о высоком значении коэффициента текущей га­зонасыщенности, при котором происходит отключение продуктивных пла­стов. Пласты со значением газонасыщенности 0,49—0,52 практически не работают. В продуктивном разрезе большинства скважин на момент их от­ключения имелись пропластки с начальной газонасыщенностью. Так, со­гласно данным промыслово-геофизических исследований скв. 32, проведен­ных в декабре 1975 г. после прекращения ее работы вследствие обводне­ния, газонасыщенные пласты отмечены в верхней части выгодско-пасечнянской свиты и в средней части манявской свиты. При повторных иссле­дованиях скважины, проведенных в мае 1979 г. через три с половиной года после ее остановки, изменений в расположении газонасыщенных пластов не произошло. Обращает на себя внимание сравнительно высокое значе­ние коэффициента остаточной газонасыщенности обводненных пластов: порядка 0,61 для выгодско-пасечнянской свиты и 0,5—0,59 для манявской свиты. За период эксплуатации скважины пластовое давление в зоне ее расположения снизилось с 17 МПа при появлении воды в продукции до 9,3 МПа —на момент прекращения ее работы из-за обводнения и 8,22 МПа — по замерам в мае 1979 г. С использованием этих данных опре­делено значение коэффициента остаточной газонасыщенности продуктив­ных отложений на момент защемления газа водой. Для отложений выгод­ско-пасечнянской свиты коэффициент остаточной газонасыщенности ока­зался равным 0,31, для пластов манявской свиты — 0,254—0,3. Эти значе­ния совпадают с результатами лабораторных экспериментов по вытесне­нию газа водой из естественных образцов Битковского месторождения в условиях, близких к пластовым; согласно им коэффициент остаточной га­зонасыщенности на момент прорыва воды составляет 0,3—0,35, а после прокачки одного порового объема воды уменьшается до 0,23—0,25.

В условиях Битковского месторождения контур газоносности переме­щается крайне неравномерно по площади газоносности и продуктивному разрезу. В связи с этим можно достоверно оценить только положение пе­редней кромки фронта вытеснения. На 01.07.83 г. из месторождения было отобрано 73,34 % начальных запасов газа, в том числе из взаимодействую­щих Бабченского, Битковского, Пасечнянского, Любижнянского и Юго-За­падного блоков —74,12 % начальных запасов газа в этих блоках. В резуль­тате анализа данных по обводнению месторождения получены следующие значения высоты подъема газоводяного контакта в отдельных блоках: Бабченский — 149 м, Битковский — 363 м в западной части и 316 в восточной части; Пасечнянский — от 200 (скв. 457) до 272,8 м (скв. 6) и 418,8 м (скв. 25) в западной части и от 78,7 (скв. 28) до 323,9 м (скв. 385) и 380,7 м (скв. 478) в восточной части; Любижнянский —155 м; Юго-Западный — 107 м в западной части и 47 м в восточной.

Расчеты, проведенные с использованием принятого положения газово­дяного контакта, показали, что на 01.07.1983 г. в Битковское месторожде­ние, за исключением Старунского блока, внедрилось 31,5-Ю6 м3 воды, что привело к обводнению (в пределах передней кромки фронта вытеснения) около 70 % порового объема пласта. Количество газа в заводненной зоне составляет 17,32 % от начальных и 66,92 % от остаточных запасов. Среднее значение коэффициента остаточной газонасыщенности равно 0,579. Оно выше критического значения, при котором для условий Битковского мес­торождения остаточный газ приобретает подвижность. Сравнительно вы­сокая газонасыщенность заводненной зоны объясняется как расширением остаточного газа по мере снижения пластового давления, так и наличием в заводненной зоне отдельных газонасыщенных участков, обойденных и от­сеченных фронтом воды.

Приведенные данные свидетельствуют о целесообразности проведения мероприятий по вовлечению в разработку остаточных запасов газа.

Для получения высоких значений коэффициента газоотдачи продук­тивных пластов при водонапорном режиме необходимо было обеспечить ус­тойчивую работу обводненных скважин. На Битковском месторождении применялись такие методы интенсификации выноса жидкости из газовых скважин, как снижение устьевых давлений путем подключения ряда сква­жин к конденсатопроводу (скв. 24, 26, 385, 478), общее снижение давления на приеме компрессорной станции, изменение конструкции лифта в от­дельных обводнившихся скважинах при проведении ремонтных работ и др.

Помимо рассмотренных выше вариантов разработки ГКМ с нагнета­нием воды в опубликованных в разное время работах предлагалась так на­зываемая водогазовая репрессия, целью которой является выравнивание фильтрационных сопротивлений в неоднородном пласте путем блокирова­ния наиболее проницаемых зон пласта и вовлечения в фильтрацию углево­дородов из ранее застойных зон. По-видимому, в условиях реального плас­та следует опасаться того, что блокироваться будет лишь ближайшая к на­гнетательной скважине часть наиболее проницаемых областей коллектора. Для достижения эффекта потребуется нагнетать значительные объемы во­ды и газа, соответственно следует быть готовыми к тому, что возникнет необходимость — после прорыва воды — эксплуатировать скважины с боль­шим содержанием в продукции воды, т.е. оборудовать скважины глубин­ными насосами (при глубинах залегания пласта приблизительно до 2500 м) или газлифтными подъемниками (при более значительных глубинах).

Обобщая все изложенное по проблеме разработки газоконденсатных и нефтегазоконденсатных месторождений с нагнетанием воды в пласт или с регулированием фронта ее распространения по пласту, можно сделать следующие выводы.

Искусственное заводнение пласта может быть применено в газоконденсатных залежах, в том числе с нефтяными оторочками, при глубинах приблизительно до 2500 м, и в коллекторах с проницаемостью не ниже 10~14 м2. Наиболее изученным и оправдавшим применение на реальных объектах является барьерное заводнение на газонефтяном контакте, а так­же в зоне нефтяной оторочки.

Как при разработке с искусственным заводнением, так и при регули­ровании продвижения фронта воды часть скважин на месторождении должна быть переведена на отбор воды или водогазовой смеси, в том чис­ле на форсированном режиме, что позволит управлять процессом продви­жения воды по пласту, обеспечить более полный его охват и снизить поте­ри углеводородов из-за защемления.

Увеличить конечную газоконденсатоотдачу пласта после его искусст­венного или естественного заводнения возможно, разрабатывая пласт на истощение путем отбора водогазовой смеси.

Очевидно, при разработке залежи с отбором больших объемов воды важно экологически грамотно утилизировать добываемую воду, например использовать ее для закачки в эксплуатируемые нефтяные или отработан­ные газовые пласты.