Коэффициент извлечения нефти (КИН) - важный показатель, определяющий эффективность разработки нефтяных месторождений. От того, насколько полно удается извлечь запасы из недр, зависят экономические показатели компаний и регионов. Повышение КИН - актуальная задача для всей нефтегазовой отрасли.
Что такое коэффициент извлечения нефти
Коэффициент извлечения нефти (КИН) - это отношение количества извлекаемых запасов нефти к ее начальным геологическим запасам, выраженное в процентах или в долях единицы.
Например, если из 100 млн тонн геологических запасов планируется извлечь 40 млн тонн, то коэффициент извлечения будет равен 0,4 или 40%.
Факторы, влияющие на коэффициент извлечения нефти
На величину КИН влияет целый ряд геолого-физических факторов:
- Свойства коллектора (пористость, проницаемость, неоднородность)
- Вязкость и плотность нефти
- Наличие и характеристики пластовой воды
- Глубина залегания и температура пласта
Однако определяющее значение имеют применяемые методы разработки месторождения.
Методы разработки нефтяных месторождений
Методы разработки делят на три основные группы:
- Первичные методы (используют естественную энергию пласта, КИН до 30%)
- Вторичные методы (поддержание пластового давления закачкой воды или газа, КИН 30-60%)
- Третичные методы (тепловые, химические и др., КИН выше 50-60%)
Таким образом, для повышения нефтеотдачи применяется комплекс методов воздействия на пласт - гидравлический разрыв, закачка реагентов, тепловые и волновые методы.
Примеры повышения КИН на практике
Рассмотрим несколько примеров реализации различных методов для увеличения коэффициента извлечения нефти в России и мире.
Внедрение системы поддержания пластового давления на месторождении в Западной Сибири
На одном из месторождений Тюменской области применялась закачка воды в пласт через нагнетательные скважины. Это позволило увеличить КИН с 22% до 35% за счет вытеснения дополнительных 13% остаточных извлекаемых запасов нефти.
Гидроразрыв пласта на нефтяных месторождениях США
Технология гидроразрыва активно используется в США starting 2010s для разработки сланцевых месторождений. Применение гидроразрыва в сочетании с бурением горизонтальных скважин позволило увеличить КИН сланцевых залежей до 60-70%.
Расчет коэффициента извлечения нефти
Для расчета коэффициента извлечения нефти используется следующая формула:
КИН = Qизв / Qгеол
где:
- Qизв - извлекаемые запасы нефти, т
- Qгеол - начальные геологические запасы нефти, т
Например, если извлекаемые запасы составляют 40 млн т, а геологические - 100 млн т, то:
КИН = 40 000 000 / 100 000 000 = 0,4 (или 40%)
Конечный коэффициент извлечения нефти
Помимо проектного значения, рассчитываемого на стадии разработки месторождения, существует понятие конечного коэффициента извлечения нефти.
Он показывает фактическую долю извлеченных запасов на текущий момент или к концу разработки месторождения.
Как правило, конечный КИН ниже проектного и зависит от эффективности применения технологий для повышения нефтеотдачи на протяжении всего срока эксплуатации месторождения.
Текущий коэффициент извлечения нефти
Для оценки эффективности на разных этапах разработки используют текущий коэффициент извлечения нефти.
Он рассчитывается аналогично конечному КИН, но на текущую дату - с начала разработки месторождения и до рассматриваемого момента.
Анализ динамики текущего КИН позволяет оценить результативность применяемых методов, скорректировать дальнейшие планы разработки с целью максимизации конечного коэффициента извлечения.
Факторы, влияющие на конечный коэффициент извлечения нефти
Помимо геологических особенностей месторождения, на величину конечного коэффициента извлечения нефти оказывают влияние:
- Применяемые методы разработки и технологии нефтеизвлечения
- Эффективность системы контроля и управления разработкой
- Интенсивность бурения новых добывающих и нагнетательных скважин
- Своевременное принятие управленческих решений на основе актуальных данных
Таким образом, конечный КИН во многом определяется качеством и согласованностью действий всех подразделений нефтяной компании на протяжении всего жизненного цикла месторождения.
Современные методы увеличения нефтеотдачи
Помимо традиционных методов воздействия на пласт, в последние годы активно развиваются новые технологии интенсификации добычи.
Плазменно-импульсная обработка скважин
Данный метод основан на воздействии высоковольтных разрядов и генерации плазменных каналов в пласте. Это приводит к очистке старых и образованию новых фильтрационных каналов.
Технология позволяет на 15-25% увеличить приток флюида к забою скважин за счет улучшения сообщаемости в прискважинной зоне коллектора.
Вибросейсмическое воздействие
Применение источника упругих колебаний на устье скважины создает волны, распространяющиеся по пласту. Это приводит к интенсификации фильтрационных процессов.
Метод эффективен для повышения нефтеотдачи на 20-25% за счет увеличения охвата низкопроницаемых пропластков.
Закачка диоксида углерода
Технология основана на свойствах диоксида углерода хорошо растворяться и переносить углеводороды. При закачке происходит вытеснение дополнительных объемов нефти.
Метод применим для повышения КИН на 6-15%. Эффективность зависит от свойств флюидов и коллектора конкретного месторождения.
Автоматизация процессов контроля и управления разработкой
Еще одно важное направление повышения коэффициента извлечения нефти - это внедрение цифровых технологий автоматизации и оптимизации.
Системы промыслового мониторинга, сбора и анализа больших данных, математического моделирования позволяют повысить оперативность и точность принимаемых решений по управлению разработкой.
Разработка цифровых моделей месторождений
Для оптимизации управления разработкой создаются детальные цифровые геолого-гидродинамические модели, включающие:
- Трехмерное строение коллектора
- Свойства насыщающих флюидов
- Характеристики скважин и систем сбора
- Текущие данные по добыче и закачке
На основе моделей проводятся расчеты вариантов разработки с целью определения оптимальной с точки зрения максимизации КИН.
Мониторинг текущего состояния разработки
Автоматизированные системы телеметрии в режиме реального времени собирают данные:
- О дебитах скважин
- Давлении и температуре по стволу
- Расходах закачиваемых агентов
Это позволяет оперативно реагировать на отклонения от проектных параметров.
Автоматизация аналитики и принятия решений
На базе накопленных данных строятся аналитические модели, позволяющие:
- Прогнозировать выработку запасов
- Оценивать эффективность проводимых мероприятий
- Оптимизировать режим работы скважин и систем ППД
Результаты анализа используют для поддержки принятия оперативных решений по корректировке разработки месторождения.
Интеллектуальные системы поддержки принятия решений
Перспективным направлением является применение технологий искусственного интеллекта для автоматизации управления разработкой месторождений.
На основе накопленных данных и созданных цифровых моделей обучаются интеллектуальные алгоритмы, которые могут:
- Анализировать текущую ситуацию в режиме реального времени
- Самостоятельно вырабатывать варианты управляющих воздействий
- Оценивать ожидаемую эффективность и риски разных сценариев
- Предоставлять лицу, принимающему решение, рекомендации по оптимальному режиму
Машинное обучение на исторических данных
Чем больше данных о разработке конкретного месторождения, тем точнее становятся модели.
Специальные алгоритмы машинного обучения позволяют на основе накопленной истории определять закономерности, полезные для прогноза и повышения нефтеотдачи.
Технологии виртуальной и дополненной реальности
Системы визуализации процессов на основе виртуальной реальности обеспечивают наглядное представление о состоянии разработки и вариантах управляющих воздействий.
Это повышает качество и оперативность принимаемых решений по оптимизации КИН.
Перспективы развития методов управления разработкой
Несмотря на накопленный опыт и разработанные технологии, потенциал роста коэффициента извлечения нефти еще далеко не исчерпан.
Увеличение точности геологических моделей
Совершенствование методов исследования пластов, увеличение числа наблюдательных скважин позволит получить более детальную информацию о строении коллекторов.
Это обеспечит повышение адекватности цифровых гидродинамических моделей для расчета оптимальных сценариев разработки.
Расширение возможностей систем мониторинга
Внедрение датчиков физико-химических параметров, расширение перечня контролируемых величин повысит оперативность получения данных о текущем состоянии процесса.
Это позволит быстрее выявлять неоптимальные режимы работы и принимать корректирующие меры.
Развитие методов обработки больших данных
Рост вычислительных мощностей и совершенствование алгоритмов анализа данных открывают возможности более глубокой проработки вариантов на основе накопленной информации о разработке.
Это поможет точнее оценивать эффект от планируемых мероприятий и выбирать оптимальную последовательность действий.
