Разработка Ярегского месторождения

ВВЕДЕНИЕ

Запасы  природной нефти, как известно, ограничены, а потребности в ней столь  велики, что уже сегодня возникает  острая необходимость использования  разведанных запасов высоковязкой нефти, а также природных битумов. Все острее встает проблема увеличения нефтеотдачи и улучшения использования  запасов нефти на разрабатываемых  нефтяных месторождениях.

Проблема  повышения отбора нефти из недр является важнейшей народнохозяйственной задачей. Решение этой проблемы в значительной степени связано с внедрением новых методов разработки и увеличения нефтеотдачи пластов. Для залежей  высоковязкой нефти и природных  битумов решение вопросов увеличения нефтеотдачи и улучшения использования  запасов нефти в значительной степени может быть достигнуто за счет внедрения тепловых и шахтных  методов добычи нефти. Подтверждением этого является положительный опыт промышленной разработки Ярегского  месторождения по принципиально  новой технологии, которая является сочетанием шахтной разработки с  применением паротеплового воздействия  на пласт – термошахтная разработка, под которой понимается дренажная  шахтная разработка нефтяной залежи, предназначенная для эффективного извлечения нефти с помощью скважин, сооруженных в подземных горных выработках нефтяной шахты и осуществляемая при течении нефти в пласте-коллекторе за счет искусственного воздействия  на нефтяную залежь паром, горячей водой, горячим газом (воздухом), а также  другими теплоносителями.

Ярегское  месторождение является первым месторождением в России и за рубежом, на котором  успешно проведенные в промышленном масштабе опытные работы по методам  термошахтной разработки позволили  приступить к составлению проекта  разработки с применением паротеплового  воздействия на пласт в условиях нефтяных шахт на площади более 13.9 км².

Ярегское  месторождение, расположенное в 18 км к юго-востоку от Ухты, было открыто  в 1932 году. С 1935 года по 1945 год на двух участках общей площадью 0.434 км² проводилась опытная разработка скважинами с поверхности земли. Всего было пробурено 69 скважин по треугольной сетке при расстоянии между скважинами от 75 до 100 м. За 10 лет разработки было добыто 34.8 тыс.т нефти, в среднем по 505 т на одну скважину.

В силу высокой  вязкости ярегской нефти добыча ее обычным поверхностным способом оказалась затруднительной и  нерентабельной. Небольшой промысел, организованный на поверхности, позволил отобрать 1.7% от геологических запасов  при высокой себестоимости добычи нефти.

65 лет  назад (9 июня 1937 года) была заложена  первая нефтяная шахта. С вводом  ее в эксплуатацию в 1939 году  была начата шахтная разработка  Ярегского месторождения в промышленном  масштабе на естественном режиме. Весь период шахтной разработки  на естественном режиме можно  разделить на два этапа, которым  свойственны совершенно различные  системы разработки.

На первом этапе с 1939 года по 1954 год разработка центральной части месторождения  осуществлялась по ухтинской системе  на площади более 11.9 км², на втором этапе с 1953 года по 1972 год периферийная часть – по уклонно-скважинной системе на площади более 26.5 км².

При ухтинской  системе продуктивный пласт разбуривался по плотной сетке (от 12 м до 25 м  по забоям скважин на подошве пласта) неглубоких скважин из буровых камер  расположенных на 20 – 30 м выше кровли продуктивного пласта.

При уклонно-скважинной системе продуктивный пласт разбуривался из расположенной в продуктивном пласте кольцевой добывающей галереи  системой протяженных по пласту горизонтальных скважин, размещенных веерообразно по площади разрабатываемого участка  в несколько ярусов.

Опытные работы по закачке пара в пласт  в шахтных условиях на Ярегском месторождении  были начаты в середине 1968 года, когда  шахтная разработка месторождения  на естественном режиме находилась в  завершающей стадии, а нефтеотдача  на отработанных площадях составляла всего около 4%.

Организация упомянутых выше опытных работ была результатом проведения в 1966-1967 годах  ВНИИ совместно с ЯНШУ (Ярегским нефтешахтным управлением) и Ухтинским  отделом ВНИИгаза первого анализа  разработки Ярегского месторождения  за 30 лет его освоения.

Положительные результаты первых опытных работ  по закачке пара в пласт в шахтных  условиях позволили ВНИИ совместно  с ПечорНИПИнефтью и Ярегским нефтешахтным управлением в 1970-1973 годах  составить технологические схемы  для паротеплового воздействия  на пласт для различных площадей Ярегского месторождения.

Технологическая схема теплового воздействия  на пласт для центральных площадей Ярегского месторождения, являющихся объектом первоочередной термошахтной разработки, была составлена в 1970 году. Она базировалась на положительных результатах первых опытных работ, основной объем которых проводился с надпластового горизонта с использованием скважин ухтинской системы разработки. Причем, как закачка пара, так и отбор нефти осуществлялись через скважины, пробуренные с надпластового горизонта.

Технологические схемы 2, 3 предусматривали использование  ряда систем термошахтной разработки. В процессе опытно-промышленных работ  было доказано, что наиболее эффективной  является двухгоризонтная система, основная сущность которой заключается  в наличии двух горизонтов горных работ. Один горизонт горных работ имеет  горные выработки, расположенные выше нефтеносного пласта для подачи теплоносителя  в пласт. Второй горизонт горных работ  – добывающая галерея, расположенная  в нижней части продуктивного  пласта для отбора нефти (авторское  свидетельство № 468529). С 1972 года началось промышленное внедрение этой технологии на центральных площадях трех нефтяных шахт НШУ «Яреганефть».

Для определения  целесообразности и экономической  эффективности вторичной разработки Ярегского месторождения термошахтным методом в 1979 году институтом «ПечорНИПИнефть» было составлено ТЭО, которое предусматривало  увеличение добычи нефти на месторождении  до 1.6 млн. т. в год.

В соответствии с ТЭО каждое из существовавших тогда  трех шахтных полей должно было делиться на два самостоятельных, отрабатываемых отдельными нефтяными шахтами, т.е. предусматривалось провести реконструкцию  производственных мощностей трех существующих нефтяных шахт и построить три  новые нефтяные шахты.

В первую очередь строительства намечалось построить нефтяную шахту 2-бис с  проектной производительностью 300 тыс.т  нефти в год, во вторую очередь  планировалось реконструировать нефтяную шахту 2 на производительность в соответствии с ТЭО 150 тыс.т нефти в.

В настоящее  время большинство построенных  зданий и сооружений поверхностного комплекса пришли в непригодность.

Лицензионный  участок ОАО «Битран» занимает центральную  наиболее продуктивную часть III пласта Ярегской структуры. Его площадь  составляет 13.924 км². Если лицензионный участок схематизировать прямоугольником, то его размеры по простиранию месторождения 7.1 км, а вкрест простирания, а точнее в районе НШ-2 –  
1.5 км, а наиболее широкая часть в северной части участка – 3 км. Из указанной площади по ухтинской системе отработано 11.913 км², а по уклонно-скважинной системе –  
2.011 км². Начальные балансовые запасы нефти составляют 82773 тыс.т, начальные извлекаемые – 37248 тыс.т добыто 3185 тыс.т (около 4%), за счет применения термического воздействия 12000 (около 14.5%), всего добыто 15186 тыс.т (18.3%). Остаточные балансовые запасы составляют 67587 тыс.т, извлекаемые – 22062 тыс.т.

Добыча  нефти осуществляется тремя нефтяными  шахтами. Разработка месторождения  осуществляется поэлементно. Уже отработанно 13 элементов (блоков) с общей площадью 1898 тыс.м². Как показал опыт разработки Ярегского месторождения, на площадях лицензионного участка, отработанных ранее шахтным способом на естественном режиме, где не применялось еще паротепловое воздействие с высокой эффективностью может быть применена освоенная на месторождении термошахтная технология в различных ее модификациях.

Проектные документы составлялись ранее для  каждой нефтяной шахты.

Технологическая схема разработки первого шахтного поля Ярегского месторождения термошахтным методом была составлена институтом «ПечорНИПИнефть» в 1983 году. В 1988 году завершена реконструкция НШ-1 с  проектной производительностью 250 тыс.т  нефти в год. В 1990 году на этой шахте  добыча нефти достигла 256 тыс.т, а  затем отсутствие обустройства и  ввода новых блоков привело к  снижению добычи нефти до 216.8 тыс.т  в 2001 году.

В 1981 году ВНИИ была составлена технологическая  схема термошахтной разработки второго  шахтного поля Ярегского месторождения, а в 1982 году институтом «ПечорНИПИнефть» - технологическая схема реконструкции  нефтешахты 2, предусматривающая замену вентиляторной установки, которая  позволяет обеспечить производительность нефтешахты 150 тыс.т.

В 1984 году была составлена технологическая схема  разработки третьего шахтного поля на нефть и титан, предусматривающая  разработку его двумя самостоятельными шахтами 3 и 3-бис.

Освоение  запасов нефти шахтных полей 1, 2 и 3 велось в соответствии с технологическими схемами с применением двухгоризонтной  системы термошахтной разработки.

По упомянутым выше документам нефтешахтное управление (НШУ) «Яреганефть» проводило работы до 1991 года. С 1991 года работы по добычи нефти и ее переработке проводило  ЗАО «Битран», которое 09.08.2000 г. было преобразовано в ОАО «Битран». Объектом добычи нефти в настоящее  время (на середину 2002 года), является лицензионный участок Ярегского месторождения, который включает в себя, по существу, все площади месторождения, отработанные ранее по ухтинской системе.

Не разработанные  площади Ярегского месторождения, а также площади, отработанные по уклонно-скважинной системе, являются объектом добычи нефти Ярегской нефтетитановой компании.

1. ГЕОЛОГО-ПРОМЫСЛОВАЯ  ХАРАКТЕРИСТИКА ЯРЕГСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ

1. Общие сведения о месторождении

Ярегское  месторождение открыто в 1932 г., расположено  в 18 км к юго-западу от г. Ухты – центра одноименного административного района Республики Коми. Оно расположено  в пределах крупной пологой и  ассиметричной Ухтинской брахиантиклинальной  складки, находящейся на восточном  склоне  Южного Тимана, являющегося  западным бортом Печерской депрессии.

Нефтяная  залежь размером 36×4÷6 км пластового сводчатого типа высотой 78 км, контролируется Ярегской, Лыаельской и Вежавожской структурами  третьего порядка. Промышленные запасы нефти находятся в ІІІ пласте приуроченного к среднедевонским  отложениям живетского яруса, ІІІ пласт  залегает на глубине от 130 до 220 м  в песчаниках среднего и верхнего девона непосредственно на метаморфических  сланцах рифейского возраста и прикрыватся  среднедевонскими аргиллитами, поверх которых залегают туфитодиабазвая  толща и песчано-арилитовая пачка  верхнего девона. Пласт представлен  слабо- и среднесцементированными  песчаниками, состоящими из кварцевых  полевошпатовых зерен, сцементированных железистокарбонатными и глинистым  материалом. Средняя эффективная  нефтенасыщенная толщина пласта – 26 м.

Соответствующие упомянутым структурам третьего порядка  и примерно одинаковые по размерам собственно Ярегский и Лыаёльский своды  по кровле пласта на глубине от 130 м  на западе  до 200 м на востоке, при  резко асимметричном строении, имеют  пологие крылья (от 1 до 3⁰), вытянутые в северо-западном региональном направлении. Между собственно Ярегским и Лыаёльским сводами, где располагается вновь выделенное шахтполе 2^бис, над поперечным поднятием фундамента вырисовывается Южноярегский купол высотой 45 м, имеющий северо-восточное простирание оси. Обзорная схема размещения площадей Ярегского месторождения показана на рисунке 1.1.

Рисунок 1.1 - Обзорная схема размещения площадей Ярегского месторождения

2. История освоения месторождения

Ярегское месторождение открыто  в 1932 г. В истории разработки месторождения  выделяются три основных периода:

-   опытная разработка скважинами, пробуренными с поверхности земли;

-   шахтная дренажная разработка  за счет естественной энергии  пласта;

- термошахтная дренажная разработка  с искусственным тепловым воздействием  на пласт.

Опытная эксплуатация скважинами с  поверхности началась в 1935 г. На двух участках площадью 28,4 и 15,0 га. Размещение скважин осуществлялось по треугольной  сетке с расстоянием между  скважинами от 75 до 100 м. На первом участке  было пробурено 48 скважин, а на втором – 21. Всего с 1935 по 1945 г. Добыто 38,5 тыс. т нефти. Нефтеизвлечение не превысило 2 %

С 1937 г. Была заложена первая нефтяная шахта и  с 1939 г. Началась шахтная добыча нефти  на естественном режиме истощения пластовой  энергии.  К началу 50-х годов  прошлого века на месторождении было построено три шахты.

С 1939 по 1974 г. проводилась шахтная дренажная  разработка за счет естественной энергии  пласта. За это время было пробурено  более 92 тыс. скважин длиной от 40 до 280 м. Большое количество пробуренных  скважин создало искусственную  трещиноватость в пласте. За период шахтной разработки на естественном режиме добыто 7,4 млн. т нефти. Нефтеизвлечение  на отработанной площади составило 4÷6 %.

В 1968-1971 гг. на Ярегском месторождении были проведены научно-исследовательские  и опытные работы по испытанию  различных систем паротеплового  воздействия на пласт. Эти работы привели к созданию, впервые в  мировой практике, термошахтного  способа разработки.

С 1972 г. термошахтный способ разработки применяется на Ярегском месторождении в промышленном масштабе. Этот способ показал высокую технологическую  эффективность. Нефтеизвлечение  на отработанных блоках составило 53,2  %. Паронефтяное отношение по этим блокам составило 2,7 т пара на 1 т нефти.