Разработка нефтяных и газовых месторождений - интенсивно развивающаяся область науки. Дальнейшее ее развитие будет связано с применением новых технологий извлечения нефти из недр, новых методов распознавания характера протекания внутрипластовых процессов, использованием совершенных методов планирования разведки и разработки месторождений, применением автоматизированных систем управления процессами извлечения полезных ископаемых из недр, развитием методов детального учета строения пластов и характера протекающих в них процессов на основе детерминированных моделей, реализуемых на мощных компьютерах.
Разработка нефтяных месторождений - это самостоятельная комплексная область науки и инженерная дисциплина, имеющая свои специальные разделы, связанные с учением о системах и технологиях разработки месторождений, планированием и реализацией основного принципа разработки, проектированием и регулированием разработки месторождений.
Наукой о разработке нефтяных месторождений называют осуществление научно-обоснованного извлечения из недр содержащих в них углеводородов и сопутствующих им полезных ископаемых. Принципиальным отличием разработки нефтяных месторождений от других наук является то, что инженер-разработчик не имеет непосредственного доступа к нефтяным пластам. Вся информация идет через пробуренные скважины.
Нефтяные и нефтегазовые месторождения – это скопление углеводородов в земной коре, приуроченные к одной или нескольким локализированным геологическим структурам. Залежи углеводородов, входящие в месторождения, обычно залегают в пластах или массивах пористых и проницаемых горных пород, имеющих различное распространение под землей и различные геолого-физические свойства.
Нефть, залегая в пористых пластах, подвержена гидростатическому давлению и напору контурных вод. Пласты испытывают горное давление – вес вышележащих горных пород. Над залежью нефти может залегать газовая шапка, оказывающая давление на залежь. Внутри залежи действуют силы упругости нефти, газа, воды и породы пласта.
Нефть, вода, газ, насыщающие пласты обладают разной плотностью и распределены в залежах в соответствии с проявлением гравитационных сил. Несмешивающиеся жидкости – нефть и вода, находясь в контакте в мелких порах и капиллярах, подвержены действию поверхностно-молекулярных сил, а на контакте с твердой породой - натяжению смачивания. Когда начинается эксплуатация пласта, природное равновесие этих сил нарушается в связи со снижением давления в залежи и начинается сложнейшее их проявление в результате чего начинается движение жидкостей в пласте. В зависимости от того, какие силы, вызывающие это движение преобладают, различают различные режимы работы нефтяных пластов.
1. 2. Режимы работы нефтяных залежей
Режимом работы залежи называется проявление преобладающего вида пластовой энергии в процессе разработки.
Различают пять режимов работы нефтяных залежей: упругий; водонапорный; растворенного газа; газонапорный; гравитационный; смешанные. Такое деление на режимы в «чистом виде» весьма условно. При реальной разработке месторождений в основном отмечают смешанные режимы.
Упругий режим или замкнуто-упругий
При этом режиме нефть вытесняется из пористой среды за счет упругого расширения жидкостей (нефти и воды), а также уменьшения (сжатия) порового объема при снижении пластового давления. Суммарный объем жидкости. отбираемый из пласта за счет этих сил определяется упругой емкостью пород, насыщения этого объема жидкостью и величиной снижения пластового давления
Qж
= (Рпл. нач – Ртек) Vп
*
*=
m
п
+
ж
где
*
- упругая емкость
п-
упругая емкость породы
ж-
упругая емкость жидкости
m- пористость
Рпл нач и Р тек – начальное и текущее пластовое давление
Главное условие упругого режима - превышение пластового давления и забойного, над давлением насыщения, тогда нефть находится в однофазном состоянии.
Если залежь литологически или тектонически ограничена, запечатана, то проявляется замкнуто-упругий режим.
В объеме всего пласта упругий запас нефти составляет обычно малую долю (приблизительно 5- 10 %) по отношению к общему запасу, но он может выражать довольно большое количество нефти в массовых единицах.
Для данного режима характерно значительное снижение пластового давления в начальный период отбора нефти и уменьшения дебитов нефти
Упруговодонапорный или водонапорный режим
Если законтурная область нефтяного пласта имеет выход на дневную поверхность или водоносная область обширна и пласт в ней высокопроницаем. то режим такого пласта будет естественным упруговодонапорным. Нефть из пласта вытесняется напором контурной или подошвенной воды. Когда наступает равновесие (баланс) между отбором из залежи жидкости и поступлением в пласт краевых или подошвенных вод, проявляет себя водонапорный режим, который еще называют жестким водонапорным вследствие равенства количеств отобранной жидкости (нефти, воды} и вторгшейся в залежь воды.
Режим характеризуется несущественным снижением Рпл и постоянным сокращением контура нефтеносности.
Искусственно водонапорный режим
На современном этапе развития нефтяной промышленности преобладающее значение имеет разработка нефтяных залежей при заводнении, т. е. с помощью закачки воды. При искусственном водонапорном режиме основным источником пластовой энергии является энергия закачиваемой в пласт воды. При этом отбор жидкости из пласта должен быть равен объему закачанной воды, тогда устанавливается жесткий водонапорный режим, который характеризуется коэффициентом компенсации отбора закачкой.
Ккомп
=
Компенсация отбора закачкой это отношение объема закачиваемой в пласт воды к объему отобранной в пластовых условиях жидкости из пласта.
Если Ккомп > или = 1, то в залежи устанавливается жесткий водонапорный режим.
Ккомп < 1. то упругий водонапорный режим.
Компенсация отбора закачкой бывает текущая (в данный момент времени) и накопленная (с начала разработки).
Режим растворенного газа
При низкой продуктивности пласта, ухудшенной связи с водонапорной зоной, пластовое давление, в конечном счете, снижается до давления насыщения и ниже. В результате из нефти начинает выделяться газ, который расширяется при снижении давления и вытесняет нефть из пласта, т.е. приток нефти происходит за счет энергии расширения растворенного в нефти газа. Пузырьки этого газа, расширяясь, продвигают нефть и сами перемещаются по пласту к забоям скважин.
В большинстве случаев газ выделившись из нефти всплывает под действием сил гравитации образуя газовую шапку (вторичную) и развивается режим газовой шапки.
Эффект процесса вытеснения нефти за счет энергии газа незначителен, т.к. запас энергии газа истощается намного раньше, чем успевают отобрать нефть.
Разработка залежей при этом режиме сопровождается:
быстрым снижением Р пластового и снижением дебитов скважин;
контур нефтеносности остается неизменным.
Газонапорный режим
проявляется в нефтяных залежах с большой газовой шапкой. Под газовой шапкой понимают скопление свободного газа над нефтяной залежью.
Нефть притекает к забою в основном за счет энергии расширения газа газовой шапки при Р пл меньше Р насыщения. Разработка залежей сопровождается перемещением газонефтяного контакта, прорывом газа в скважины и ростом газового фактора. Эффективность извлечения нефти из пласта изменяется в широких пределах в зависимости от коллекторских свойств пласта, наклона пласта, вязкости нефти и т.д. Жесткий газонапорный режим возможен только при непрерывной закачке в газовую шапку достаточного количества газа.
Гравитационный режим
Гравитационный режим развивается при полном истощении всех видов энергии. Нефть из пласта под действием гравитации (силы тяжести) падает на забой скважины, после чего ее извлекают.
Выделяют такие его разновидности:
1) гравитационный режим с перемещающимся контуром нефтеносности (напорно-гравитационный), при котором нефть под действием собственного веса перемещается вниз по падению крутозалегающего пласта и заполняет его пониженные части; дебиты скважин небольшие и постоянные;
2) гравитационный режим с неподвижным контуром нефтеносности (со свободной поверхностью), при котором уровень нефти находится ниже кровли горизонтально залегающего пласта. Дебиты скважин меньше дебитов при напорно-гравитационном режиме и со временем медленно уменьшаются.
Гравитационный режим и режим растворенного газа редко бывают основной движущей силой, однако сопутствуя процессу извлечения нефти, могут увеличивать нефтеотдачу до 0,2.
Смешанные режимы
В заключении необходимо отметить, что нефтяная залежь редко работает на каком-то одном режиме в течении всего периода эксплуатации.
Режим, при котором возможно одновременное проявление энергий растворенного газа, упругости и напора воды, газа называют смешанным. Природные условия залежи лишь способствуют развитию определенного режима работы. Конкретный режим можно установить, поддержать или заменить другими путем изменения темпов отбора и суммарного отбора жидкости, ввода дополнительной энергии в залежь и т. д.
Книга «Основы разработки нефтяных и газовых месторождений», выдержавшая двадцать переизданий, создана на основе курсов лекций, прочитанных автором в учебном центре компании Shell Internationale Petroleum Maatschappij B.V. (SIPM).
В издании освещен широкий круг вопросов, связанных с разработкой нефтяных и газовых месторождений. Характерной особенностью книги является ее практическая направленность. Физические основы разработки месторождений представлены с помощью простых и удобных для практического применения математических методов. Помимо теоретических материалов, почти в каждой главе приведены задания для развития практических навыков специалистов нефтегазовой отрасли. Для специалистов ценным дополнением будет приведенная в книге методика пересчета численных коэффициентов в формулах при переходе от одной системы единиц измерения к другим системам.
Рекомендуется для широкого круга специалистов нефтегазовой отрасли, преподавателям и студентам ВУЗов.
РАЗРАБОТКА ГАЗОВЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ В УСЛОВИЯХ ГАЗОВОГО РЕЖИМА.
Разработка газовых месторождений в условиях газового режима рассматривается в начале книги из-за относительной простоты предмета. Ниже будет показано, как определяется коэффициент извлечения газа и рассчитывается продолжительность периода разработки.
Простота предмета объясняется тем, что газ - одна из немногих субстанций, состояние которых, определяемое давлением, объемом и температурой (PVT), может быть описано простой зависимостью, включающей в себя эти три параметра. Еще одной такой субстанцией является насыщенный пар. А, например, для нефти, содержащей растворенный газ, такой зависимости не существует. Как показано в главе 2, параметры PVT, определяющие состояние таких смесей, нужно получать эмпирическим путем.
СОДЕРЖАНИЕ
Предисловие
Выражение признательности В память о Лоренсе П. Дейке Номенклатура
1. Некоторые основные концепции, лежащие в основе разработки нефтяных и газовых месторождений
1.1. Введение
1.2. Подсчет начальных запасов углеводородов
1.3. Изменение давления в залежи по глубине
1.4. Нефтеотдача: коэффициент извлечения нефти
1.5. Разработка газовых месторождений в условиях газового режима
1.6. Применение уравнения состояния реального газа
1.7. Материальный баланс для газовой залежи: коэффициент извлечения газа
1.8. Фазовые состояния углеводородов Список литературы
2. Анализ PVT-свойств пластовых флюидов
2.1. Введение
2.2. Определение основных параметров
2.3. Отбор проб пластовых флюидов
2.4. Получение основных данных PVT в лаборатории и преобразование их для использования на месторождениях
2.5. Другой метод выражения результатов лабораторных исследований PVT
2.6. Полный комплекс исследований PVT Список литературы
3. Применение метода материального баланса при разработке нефтяных месторождений
3.1. Введение
3.2. Уравнение материального баланса для залежей нефти и газа в общем виде
3.3. Линейное уравнение материального баланса
3.4. Режимы работы залежи
3.5. Упругий режим, переходящий в режим растворенного газа
3.6. Газонапорный режим
3.7. Естественный водонапорный режим
3.8. Упруго-пластичный режим Список литературы
4. Закон Дарси и его применение
4.1. Введение
4.2. Закон Дарси. Потенциальная энергия флюидов
4.3. Присвоение знаков
4.4. Единицы измерения. Переход от одной системы единиц к другой
4.5. Потенциальная энергия реального газа
4.6. Приведенное давление
4.7. Установившаяся радиальная фильтрация. Интенсификация притока нефти в скважину
4.8. Двухфазный поток. Фазовая и относительная проницаемости
4.9. Методы повышения нефтеотдачи Список литературы
5. Основное дифференциальное уравнение радиальной фильтрации
5.1. Введение
5.2. Вывод основного дифференциального уравнения радиальной фильтрации
5.3. Начальные и граничные условия
5.4. Линеаризация основного дифференциального уравнения радиальной фильтрации флюидов с малой и постоянной сжимаемостью
Список литературы
6. Уравнения квазиустановившегося и установившегося притоков в скважину
6.1. Введение
6.2. Решение для квазиустановившегося потока
6.3. Решение для установившегося потока
6.4. Пример использования уравнений квазиустановившегося и установившегося притоков
6.5. Обобщенная форма уравнения квазиустановившегося притока
Список литературы
7. Решение уравнения пьезопроводности при постоянном дебите и использование его для исследования нефтяных скважин
7.1. Введение
7.2. Решение при постоянном дебите
7.3. Решение при постоянном дебите для условий неуста-новившейся и квазиустановившейся фильтрации
7.4. Безразмерные параметры 209
7.5. Принцип суперпозиции. Общая теория исследования скважин
7.6. Анализ результатов исследования скважин методом восстановления давления, предложенный Мэтьюзом, Бронсом и Хейзбреком
7.7. Практический анализ результатов исследования скважин методом восстановления давления_
7.8. Исследование методом многократного изменения режима работы скважины
7.9. Влияние несовершенства скважины по степени и характеру вскрытия
7.10. Некоторые практические аспекты исследования скважин
7.11. Учет притока в скважину после ее остановки Список литературы
8. Поток реального газа. Исследование газовых скважин
8.1. Введение
8.2. Линеаризация и решение основного дифференциального уравнения радиальной фильтрации реального газа
8.3. Метод Рассела, Гудрича и др.
8.4. Метод Аль-Хусейни, Рейми и Кроуфорда
8.5. Сравнение метода, использующего квадрат давления, и метода, использующего псевдодавление
8.6. Отклонение потока от закона Дарси
8.7. Определение коэффициента f, учитывающего отклонение от закона Дарси
8.8. Решение при постоянном дебите для случая фильтрации реального газа
8.9. Общая теория исследования газовых скважин
8.10. Исследование газовых скважин методом многократного изменения режима
8.11. Исследование газовых скважин методом восстановления давления
8.12. Анализ результатов исследования методом восстановления давления на нефтяных залежах, работающих на режиме растворенного газа
8.13. Краткий обзор методов анализа результатов
исследования скважин
Список литературы
9. Приток воды в залежь
9.1. Введение
9.2. Теория неустановившегося притока воды Херста и ван Эвердингена
9.3. Применение теории притока воды из водоносной области Херста и ван Эвердингена для воспроизведения истории разработки
9.4. Приближенная теория Фетковича притока воды в залежь для случая ограниченной водоносной области
9.5. Прогнозирование объема притока_
9.6. Применение методов расчета притока воды к _циклическим паротепловым обработкам
Список литературы
10. Несмешивающееся вытеснение
10.1. Введение
10.2. Физические допущения и их следствия
10.3. Уравнение для расчета доли флюида в потоке
10.4. Теория одномерного вытеснения Бакли-Леверетта
10.5. Расчет добычи нефти
10.6. Вытеснение в условиях гравитационной сегрегации
10.7. Учет влияния переходной зоны конечной высоты в расчетах вытеснения
10.8. Вытеснение из слоисто-неоднородных пластов
10.9. Вытеснение при полном отсутствии вертикального равновесия
10.10. Численное моделирование несмешивающегося вытеснения при фильтрации несжимаемых жидкостей
Список литературы
УПРАЖНЕНИЯ
1.1. Градиент гидростатического давления газа в залежи
1.2. Материальный баланс газовой залежи
2.1. Отобранный объем, приведенный к пластовым условиям
2.2. Преобразование данных дифференциального разгазиро-вания в промысловые PVT-параметры Bo, Rs и Bg
3.1. Упругий режим (недонасыщенная нефть)
3.2. Режим растворенного газа (давление ниже давления насыщения)
3.3. Закачка воды начинается после уменьшения пластового давления ниже давления насыщения
3.4. Газонапорный режим
4.1. Переход от одной системы единиц к другой
6.1. Учет изменения проницаемости призабойной зоны
7.1. Логарифмическая аппроксимация функции Ei(x)
7.2. Исследование скважины методом однократного изменения режима
7.3. Безразмерные параметры
7.4. Переход от неустановившейся фильтрации к квази-установившейся фильтрации
7.5. Получение зависимостей для безразмерного давления
7.6. Анализ результатов исследования методом восстановления давления. Бесконечный пласт
7.7. Анализ результатов исследования методом восстановления давления. Ограниченный дренируемый объем
7.8. Анализ результатов исследования методом многократного изменения режима работы скважины
7.9.Методы анализа дополнительного притока в скважину после ее остановки
8.1. Анализ результатов исследования газовой скважины методом многократного изменения режима с допущением о существовании условий квазиустановившейся фильтрации
8.2. Анализ результатов исследования газовой скважины методом многократного изменения режима с допущением о существовании условий неустановившейся фильтрации
8.3. Анализ результатов исследования методом восстановления давления
9.1. Применение решения при постоянном давлении
9.2. Подгонка модели законтурной водоносной области с использованием теории неустановившегося притока Херста и ван Эвердингена
9.3. Расчет притока воды в залежь по методу Фетковича
10.1. Расчет доли воды в притоке
10.2. Прогнозирование добычи при заводнении
10.3. Вытеснение в условиях гравитационной сегрегации
10.4. Построение кривых усредненных относительных фазовых проницаемостей для слоисто-неоднородного пласта (условия гравитационной сегрегации)
Предметный указатель.
Под разработкой газового месторождения понимается управление процессом движения газа в пласте к добывающим скважинам при помощи определенной системы размещения установленного числа скважин на площади, порядка и темпа ввода их в эксплуатацию, поддержания намеченного режима их работы, регулирования баланса пластовой энергии.
Основное требование к системе разработки - обеспечение минимума затрат на добычу заданных объемов газа при заданной системе степени надежности и соблюдении норм охраны недр. Достижение этих условий осуществляется на стадии проектирования системы разработки оптимальным выбором и учетом всех ее элементов, основными из которых являются:
Режим разработки залежи;
Схема размещения скважин;
Технологический режим эксплуатации скважин и их конструкция;
Схема сбора и подготовки газа.
Особенностью разработки газовых месторождений в том, что разработка месторождений фактически начинают до составления проекта разработки (это связано с тем, что ряд характеристик месторождения невозможно получить на стадии разведки, а также по экономическим соображениям - высокой стоимостью разведки газовых месторождений).
Разработка газовых месторождений осуществляется в два этапа:
На первом этапе проводят опытно-промышленную эксплуатацию месторождения;
На втором этапе осуществляют промышленную разработку по проекту, составленному на основе достаточно полных и достоверных данных опытно-промышленной разработки.
Основной метод добычи газа и газового конденсата - фонтанный, т.к газ в продуктивном пласте обладает достаточно большой энергией, обеспечивающей его перемещение по капиллярным каналам пласта к забоям газовых скважин.
Оборудование устья и забоя газовых скважин, а также конструкция газовой скважины практически аналогичны нефтяным скважинам.
При добыче газа главное - защита обсадных труб и оборудования от агрессивного воздействия сероводорода и углекислого газа, которое способствует развитию коррозии труб и оборудования. Наибольшее применение в практике эксплуатации газовых скважин нашли ингибиторы, т. е вещества, при введении которых в коррозионную среду скорость коррозии значительно снижается или коррозия полностью прекращается.
Сайклинг-процесс - способ разработки газоконденсатных месторождений с поддержанием пластового давления посредством обратной закачки газа в продуктивный горизонт. При этом используется газ, добываемый на данном месторождении (а в случае необходимости- из других месторождений), после извлечения из него высококипящих углеводородов (С5+В). Поддержание пластового давления препятствует происходящему вследствие ретроградной конденсации (см. Ретроградные явления) выделению в продуктивном горизонте из пластового газа высококипящих углеводородов, образующих газовый конденсат (который в противном случае является практически потерянным).
Сайклинг-процесс применяется в случае, когда имеется возможность консервации запасов газа данного месторождения в течение определённого времени. В зависимости от соотношения объёмов закачиваемого и добытого газов различают полный и частичный сайклинг-процесс. В первом случае в пласт закачивают весь добываемый на месторождении газ после извлечения из него углеводородов С 5 +В. Вследствие этого объёмы добычи газа, приведённые к пластовым условиям, превышают объёмы его закачки в пласт (в аналогичных условиях), поддерживать начальное пластовое давление не удаётся и оно снижается на 3-7%. Поэтому если давление начала конденсации пластовой смеси примерно равно начальному пластовому давлению в залежи, то в продуктивном пласте происходит частичная конденсация высококипящих углеводородов. Прогнозный коэффициент извлечения конденсата из пласта при полном сайклинг-процессе достигает 70-80% (см. также Конденсатоотдача). Для поддержания пластового давления на начальном уровне уменьшение объёма закачиваемого газа компенсируют за счёт привлечения газа из других месторождений. При частичном сайклинг-процессе в пласт закачивают часть добываемого газа (после извлечения из него высококипящих углеводородов). Соотношение объёмов (приведённых к пластовым условиям) закачанного и отобранного газов составляет 60-85%. В этом случае снижение пластового давления может достигать 40% от начального, однако большая часть высококипящих углеводородов остаётся в пластовом газе. Прогнозный коэффициент извлечения конденсата при частичном сайклинг-процессе 60-70%.
Полный и частичный сайклинг-процессы могут проводиться сразу после ввода месторождения в эксплуатацию, а также в случае разработки его в течение некоторого времени в режиме истощения. Однако чем позже начинается реализация сайклинг-процесса, тем ниже коэффициент конденсатоотдачи пласта. Целесообразность применения сайклинг-процесса определяется экономической эффективностью, достигаемой за счёт дополнительной добычи конденсата (по сравнению с разработкой месторождения в режиме истощения). Как правило, сайклинг-процесс осуществляется на месторождениях с начальным содержанием конденсата в пластовом газе свыше 200 г/м 3 . Эффективность применения сайклинг-процесса определяется также степенью изменения проницаемости продуктивного горизонта по вертикали. Для месторождений с высокой степенью неоднородности пласта-коллектора сайклинг-процесс может оказаться малоэффективным даже при большом содержании конденсата в газе.
Полный сайклинг-процесс рекомендуется применять на месторождениях, пластовые смеси которых имеют крутые изотермы пластовых потерь конденсата (строятся по результатам исследований процесса дифференциальной конденсации). В этом случае даже небольшое (на 10-15%) снижение пластового давления приводит к значительным потерям конденсата в пласте (до 50% от начальных запасов). Частичный сайклинг-процесс осуществляется на месторождениях, пластовые смеси которых имеют пологие кривые изотерм пластовых потерь конденсата; тогда при снижении пластового давления на 30-40% от начального из пластового газа выделяется до 20% конденсата (от его начальных запасов), а оставшийся в пластовом газе конденсат извлекается вместе с газом на поверхность. Выпавший ранее в продуктивном горизонте конденсат может быть частично извлечён из пласта за счёт его испарения при прохождении над ним свежих порций газа, нагнетаемого в пласт. Выбор варианта сайклинг-процесса, в т.ч. и соотношения объёмов закачанного и отобранного газов, проводится в результате технико-экономических расчётов, учитывающих также особенности месторождения, потребности данного региона в природном газе и конденсате. При осуществлении сайклинг-процесса для увеличения коэффициента охвата пласта нагнетаемым газом эксплуатационные и нагнетательные скважины размещают, как правило, в виде кольцевых батарей, расположенных на максимально большом расстоянии друг от друга. Т.к. приёмистость нагнетательных скважин зачастую превышает производительность эксплуатационных, число нагнетательных скважин на месторождении в 1,5-3 раза меньше числа эксплуатационных.
Стадии разработки залежи.
При разработке нефтяной залежи выделяют четыре стадии:
I - нарастающая добыча нефти;
II- стабилизация добычи нефти;
III - падающая добыча нефти;
IV - поздняя стадия эксплуатации залежи.
На первой стадии нарастание объемов добычи нефти обеспечивается в основном введением в разработку новых эксплуатационных скважин в условиях высоких пластовых давлений. Способ добычи нефти в этот период фонтанный, обводненность отсутствует. Продолжительность I стадии составляет около 4-6 лет.
Вторая стадия - стабилизация нефтедобычи - начинается после разбуривания основного фонда скважин. В этот период добыча нефти сначала несколько нарастает, а затем начинает медленно снижаться. Увеличение добычи нефти достигается:
1) сгущением сетки скважин; 2) увеличением нагнетания воды или газа в пласт для поддержания пластового давления; 3) проведение работ по воздействию на призабойные зоны скважин и по повышению проницаемости пласта и др.
Обводненность продукции может достигать 50 %. Продолжительность II стадии составляет около 5-7 лет.
Третья стадия - падающая добыча нефти - характеризуется снижением нефтедобычи, увеличением обводненности продукции скважин и большим падением пластового давления. В этот период все скважины работают на механизированных способах добычи. Этот этап заканчивается при достижении 80 - 90 % обводненности.
Четвертая стадия - поздняя стадия эксплуатации залежи -характеризуется сравнительно низкими объемами отбора нефти и большими отборами воды. Обводненность продукции достигает 90-95 % и более. Этот период является самым длительным и продолжается 15-20 лет.
Общая продолжительность разработки любого нефтяного месторождения составляет от начала до конечной рентабельности 40-50 лет.
На рис.43 показаны стадии разработки нефтяных месторождений.
Рис.43 Стадии разработки нефтяных месторождений.
Наиболее крупные месторождения нефти нашего региона-Удмуртской Республики (Чутырско-Киенгопское, Мишкинское, Ельниковское) и Пермского края - Кокуйское, Батырбайское, Павловское, Баклановское, Осинское, Уньвинское, Сибирское находятся на 3-ей или 4-ой стадии разработки.
При разработке газовых и газоконденсатных месторождений выделяются стадии:
I - нарастающая добыча газа;
II- постоянная добыча газа;
III- падающая добыча газа.
Для того чтобы избежать консервации значительных материальных ресурсов разработка газовых месторождений начинается еще во время разбуривания и обустройства. По мере ввода в эксплуатацию новых скважин, пунктов сбора, компрессорных станций, газопроводов добыча из месторождения возрастает. Поэтому стадию, совпадающую с разбуриванием и обустройством месторождения, называют стадией нарастающей добычи .
После ввода в эксплуатацию всех мощностей по добыче газа, которые определены технико-экономической целесообразностью, наступает стадия постоянной добычи . Из крупных месторождений за этот период отбирается более 60 % запасов газа.
По мере истощения запасов газа и пластовой энергии дебиты скважин снижаются, выводятся из эксплуатации обводненные скважины, добыча газа из месторождения уменьшается. Эту стадию разработки называют стадией падающей добычи . Она продолжается до снижения отборов газа ниже рентабельного уровня.
Такие стадии добычи газа характерны для крупных месторождений, при разработке средних по запасам месторождений стадия постоянной добычи газа часто отсутствует, а при разработке незначительных по запасам газовых и газоконденсатных месторождений отсутствуют стадии нарастающей и постоянной добычи газа.
Что касается гигантских газовых месторождений нашей страны (Уренгойское, Медвежье, Ямбургское), то они вступили в этап падающей добычи.
Проектирование разработки, процесс разработки носит стадийный характер. Технологическими проектными документами являются следующие:
1. проект пробной эксплуатации залежи, скважин.
2. технологические схемы опытно - промышленной разработки (для газа - эксплуатации).
3. технологические схемы разработки.
4. проекты разработки.
5. уточненные проекты разработки (до разработки).
6. анализ разработки.
Нефтяные и газовые месторождения вводятся в разработку на основе вышеперечисленных документов. Условия и порядок ввода месторождений в разработку определяются «Правилами разработки нефтяных, газовых и газоконденсатных месторождений».
Первым проектным документом при разработке залежей УВ является проект пробной эксплуатации (ПЭ). Пробная эксплуатация проводится для получения исходных данных для составления технологической схемы опытно- промышленной разработки (для нефтяных залежей) и опытно-промышленной эксплуатации (для газовых залежей). Они составляются на 10-15 лет. В них обосновываются технологические и технико-экономические показатели разработки залежи.
После получения дополнительной информации о залежи и пласте, на базе пересчета запасов составляется проект разработки залежи.
В проекте обосновываются все показатели разработки залежи до конца жизни месторождения.
Когда фактические показатели разработки существенно откланяются от проектных, то составляется уточненный проект разработки.
На последней стадии разработки месторождения составляется проект до-разработки. Основная его цель: обоснование мероприятий по увеличению нефтеотдачи пласта.
Выделяются 4 стадии (см.рис 40), а при газовом режиме-3 стадии.
1. Освоение объекта (залежи) - характеризуется ростом добычи нефти, ростом числа скважин и заканчивается при достижении проектной добычи нефти.
2. Основная стадия - характеризуется высоким стабильным уровенем добычи нефти. К концу стадии отмечается рост обводненности продукции, при этом извлекается 40-60% извлекаемых запасов.
3. Резкое снижения добычи нефти - снижается количество добывающих скважин (по причине их обводнения), дебиты падают, увеличивается количество добываемой воды. В конце стадии добывается 80-90% извлекаемых запасов.
4. Завершающая стадия - характеризуется низкими дебитами скважин и высокой обводненности скважин и продукции в целом.
Рис. 40.
Геолого-промысловый контроль за процессом разработки залежей УВ
Цель контроля: необходимо получить достаточное количество информации для принятия решения о необходимости регулирования разработки.
Различают следующие методы контроля:
1. Гидродинамические методы - позволяют изучать продуктивность пластов и другие геолого-физические параметры с использованием глубинной аппаратуры.
2. Геофизические методы - позволяют контролировать положение контактов и характер текущей флюидонасыщенности пласта.
3. Физико-химические методы, позволяющие контролировать химический состав и физические свойства нефти, газа и воды.
В процессе контроля за разработкой получают исходную информацию для анализа разработки. Основная цель анализа - сопоставление проектных и фактических показателей разработки. Анализ разработки выполняют нефте-газодобывающие управления (НГДУ) и газопромысловые управления (ГПУ). Крупные и средние месторождения подвергаются анализу 1 раз в 5 лет с привлечением научно-исследовательских институтов (НИИ). При этом изучается изменение во времени следующих показателей:
Добыча нефти
Добыча жидкости
Добыча газа
Закачка воды и газа
Фонд скважин (различного назначения)
Пластовое давление
Положение контактов.
При проведении анализа разработки составляются следующие графические документы:
Карта разработки (карта суммарной добычи) - составляется на основе структурной карты, на которой показаны положения контуров нефтегазоносности, положения скважин различных категории. Для каждой скважины составляется круговая диаграмма суммарной (накопленной) добычи нефти, газа, воды.
Карта текущего состояния разработки (текущих отборов) - в виде круговых диаграмм показывается текущей дебит скважин на дату составления карты. В остальном она аналогична карте разработки.
График разработки - изменение во времени показателей разработки.
Графики эксплуатации - динамика основных показателей разработки отдельной скважины.
Карта изобар - контроль за изменением давления в пределах залежи.
Карта обводненности продукции - изучение обводнения залежи и перемещения ВНК, составляется в изолиниях процентного содержания воды в добываемой жидкости.
Карта газовых факторов - когда залежь работает на режиме растворенного газа или газонапорном режиме. Они позволяет контролировать процесс разработки. Увеличение газового фактора отмечается в зонах резкого снижения пластового давления.
При выявлении отклонений фактических показателей от проектных, осуществляется регулирование процесса разработки залежи.
Введение …...................................................................................................................................3
1. Основы разаработки нефтяных и газовых местрождении …................................................5
1.1. Паспеределение углеводородоы по высоте залежеи ….........................................5
1.2. Понятие о контурах нефтеносности и водонефтянои зоны залежеи.....................7
1.3. Режимы разработки нефтяных месторождении …..................................................8
1.4. Технологии воздеиствия на залежь нефти …..........................................................11
1.5. Вытеснения нефти из пластов-коллекторов различными агентами.....................14
2. Дебитометрия и расходометрия ….........................................................................................17
2.1. Барометрия …............................................................................................................19
2.2. Термометрия …..........................................................................................................20
3. Определение эксплуатационных характеристик продуктивных пластов ….......................22
3.1. Определение дебита и приемистости скважин …...................................................22
3.2. Определение работающих мощностеи пласта …...................................................23
3.3. Определение коэффициента продуктивности и пластового давления................24
4. Изучения технического состояния скважин ….......................................................................26
Список литературы ….................................................................................................................27
Введение
Успешная разработка нефтяных и газовых месторождений определяется тем, насколько будет выбрана система разработки. В процессе разработки возникает необходимость контролировать и уточнять состояние залежей с учетом новых сведений о геологическом строении, получаемых при их разбуривании и эксплуатации. Высокая эффективность систем заводнения обусловлена тем, что при помощи закачки воды повышают пластовое давление, в результате чего нефть эффективнее выжимается из порового пространства к эксплуатационным скважинам. Главное преимущество таких систем заключается в том, что при заводнении повышается интенсивность отбора нефти из пласта. С другой стороны такие методы поддерживания пластового давления представляют опасность заводнения продуктивных пластов. Может возникнуть такая ситуация, когда закачиваемая вода «опередит» нефть, продвигаясь по наиболее проницаемым участкам. В этом случае часть нефти в пласте изолируется в так называемых «целиках», что в свою очередь затруднит ее извлечение. Очень важно иметь возможность регулирования процессов заводнения. Способы регулирования, основанные на изменении дебетов закачки воды и отбора нефти, требуют информации о текущих изменениях в пласте. Контроль за заводнением - одна из важнейших и самых сложных проблем разработки нефтяных месторождений. В настоящее время более 70% нефти добывается из месторождений, которые эксплуатируются с поддержанием пластового давления путем заводнения. Одним из главных вопросов рациональной разработки нефтяных месторождений с естественным упруговодонапорным режимом, а также с применением законтурного и внутриконтурного заводнений является контроль и регулирование продвижения контуров нефтеносности.
Целью геофизического контроля является получение информации о состоянии и изменениях, происходящих в продуктивных пластах в процессе их эксплуатации. При этом под геофизическими методами понимают все методы, проводимые когда-либо на территории месторождения. В настоящее время контроль за разработкой развился в отдельное направление со своей методикой, методами и аппаратурой. Использование этих методов позволяет решать следующие задачи:
1. Определять положение и наблюдать за продвижением ВНК и ГНК в процессе вытеснения нефти из пласта;
2. Контролировать перемещение фронта нагнетательных вод по пласту;
3. Оценивать коэффициенты текущей и конечной нефтенасыщенности и нефтеотдачи пластов;
4. Изучать отдачу и приемистость (способность пласта принимать закачиваемую воду) скважин;
5. Устанавливать состояние флюидов в стволе скважины;
6. Выявлять места поступления в скважину вод и перетоков нефти и воды в затрубном пространстве;
7. Оценивать техническое состояние эксплуатационных и нагнетательных скважин;
8. Изучать режим работы технологического оборудования эксплуатационных скважин;
9. Уточнять геологическое строение и запасы нефти.
До конца 40-х годов XX века ВНК изучался преимущественно по данным электрокаротажа. Это, естественно, накладывало свои ограничения: исследования проводились только в необсаженных скважинах, следовательно, геологи получали информацию о первоначальном положении ВНК, начальном контуре нефтеносности, нефтенасыщенности, интервалах перфорации. Перемещение внутреннего контура нефтеносности можно было проследить только по появлению воды в эксплуатационных скважинах.
В 50-х годах XX века с внедрением радиоактивного каротажа появилась реальная возможность создавать способы разделения нефтеносных и водоносных коллекторов в обсаженных скважинах. Однако результаты этих методов достоверны только в том случае, если установлено, что вода не поступает в скважину из других пластов вследствие нарушения колонны или тампонажа скважин. При контроле за разработкой основным является различие по нейтронным свойствам минерализованной пластовой воды. Наиболее благоприятные условия существуют на местах с минерализацией пластовой воды более 100 г/л (пласты девона и карбона Волго-Уральской нефтегазоносной провинции ~300 г/л). Хуже обстоит дело при минерализации 20-30 г/л (Зап. Сибирь). В этом случае прибегают к помощи импульсных нейтронных методов (ИННК), которые существенно повышают чувствительность к нейтронным свойствам пласта. Наряду со стационарными и импульсными методами при контроле за разработкой широкое распространение получили методы радио-, термометрии, акустического каротажа, дебитометрии, а также специальные методики интерпретации.