Понятие базового и возвратного горизонтов

Содержание

Содержание. 2

Вопрос №6. 3

История проектирования и разработки нефтяных площадей многопластовых месторождений. Выделение эксплуатационных объектов на многопластовых нефтяных месторождениях. Понятие базового и возвратного горизонтов. Очередность ввода в разработку эксплуатационных объектов. Одновременная эксплуатация двух и более пластов одной сеткой скважин. Раздельная и совместная эксплуатация. 3

Одновременная эксплуатация двух и более пластов одной сеткой скважин. Раздельная и совместная эксплуатация. 12

16. Воздействие горячей водой (ВГВ). Воздействие паром. 24

15. Применение боковых стволов и горизонтальных скважин. 33

Вопрос №6

История проектирования и разработки нефтяных площадей многопластовых месторождений. Выделение эксплуатационных объектов на многопластовых нефтяных месторождениях. Понятие базового и возвратного горизонтов. Очередность ввода в разработку эксплуатационных объектов. Одновременная эксплуатация двух и более пластов одной сеткой скважин. Раздельная и совместная эксплуатация.

На многопластовых месторождениях до 40-х гг. каждый продуктивный пласт обычно служил объектом разработки — базисным или возвратным. При внедрении завод­нения, позволяющего управлять процессом разработки, стало правилом на многопластовых месторождениях выделять не только однопластовые эксплуатационные объекты но и объекты, состоящие из двух, трех и более пластов.

Решение вопроса о рациональном группировании пластов в эксплуатационные объекты на многопластовом месторожде­нии связано с определенными трудностями, так как во многих случаях оно может быть многозначным. В то же время каж­дое решение имеет положительные и отрицательные моменты. Так решение о выделении минимального количества объектов (т. е. о расчленении на крупные многопластовые объекты) поз­воляет разрабатывать месторождение меньшим количеством скважин и тем самым обеспечивать весомую экономию капи­тальных вложений на разработку. Однако при этом суммар­ная продуктивность объекта оказывается существенно мень­шей, чем сумма значений продуктивности пластов при их раз­дельной разработке: резко затрудняется управление процессом разработки. Это может приводить к недостаточному использо­ванию возможностей месторождения в отношении уровней годовой добычи нефти и нефтеотдачи. Так, при наличии в разрезе месторождения четырех примерно одинаковых про­дуктивных пластов может быть рассмотрено несколько ва­риантов выделения эксплуатационных объектов: выделения каждого пласта в самостоятельный объект (рис. 73.а), выде­ление двух двухпластовых объектов (рис. 73. б), объединение всех пластов в один объект (рис. 73. в).

При значительной нео­днородности пластов-коллекторов и существенных различиях их мощности и проницаемости количество рассматриваемых ва­риантов может быть увеличено (например, выделение двух объектов с объединением в один объект двух средних пластов, в другой — верхнего и нижнего пластов; выделение в разных вариантах однопластового и трехпластового объектов). Могут быть выбраны также промежуточные варианты, при которых в добывающих скважинах продуктивные пласты перфорируют совместно, а нагнетание воды проводят раздельно в пары пла­стов (см. рис. 73.г) или даже в каждый пласт в отдельности. Таким образом, выделение объектов разработки является оп­тимизационной задачей.

Опыт разработки многопластовых месторождений и разви­тие теории проектирования разработки позволяют все более обоснованно подходить к выделению эксплуатационных объек­тов на новых месторождениях и вносить коррективы в ранее принятые решения по уже разрабатываемым месторождениям. В целом развитие представлений по этому вопросу показало, что мнение специалистов о возможности выделения крупных многопластовых объектов разработки, господствовавшее в 40— 60-х гг., было излишне оптимистичным. Если ранее часто при­нимались решения о выделении эксплуатационных объектов с суммарной нефтенасыщенной мощностью до 40—50 м и более, содержащих до 5—10 и более пластов различной мощности и проницаемости, то в настоящее время обычно выделяют объ­екты с мощностью не более 20—30 м и не меньшим количеством пластов. На целом ряде месторождений страны, где вначале были выделены чрезмерно крупные объекты, что привело к не­достаточно полному и активному включению их в разработку, позже пришлось бурить значительное количество скважин с раздельным вскрытием верхней и нижней (а иногда верхней, средней и нижней) частей первоначального объекта.

При разработке многопластового месторождения проектные решения по системам разработки каждого из выделенных экс­плуатационных объектов должны приниматься с учетом нали­чия соседних по разрезу объектов. Так при сравнительно не­большой разнице в глубинах залегания пластов проектные скважины всех объектов целесообразно бурить до подошвы самого нижнего пласта. Это дает возможность на поздних ста­диях разработки переводить обводнившиеся скважины одного объекта на другой и таким образом улучшать их выработку. При этом появляется также возможность контроля за выработкой пластов (неперфорированных) одного объекта в скважинах другого нейтронными методами. Учитывая возможность взаим­ного перевода скважин с одного объекта на другой, серии скважин одного объекта следует располагать со смещением на площади относительно серии скважин другого объекта.

При проектировании систем разработки соседних по разрезу эксплуатационных объектов необходимо принимать во внима­ние тот факт, что наличие между ними непроницаемого раздела не исключает случаев перетока жидкости из одного объекта в другой на локальных участках, где этот раздел отсутствует, а также по заколонному пространству скважин с некачествен­ным цементированием. Перетоки наиболее возможны на уча­стках месторождения, где между соседними объектами имеются большие перепады давления. Для предотвращения перетоков рекомендуется располагать территориально в одних местах со­ответственно ряды нагнетательных и ряды добывающих сква­жин соседних объектов. При этом соответственно области высо­кого давления (зоны нагнетания воды) и области низкого дав­ления (зоны отбора) соседних объектов будут совмещены в плане и значения пластового давления в эксплуатационных объектах в каждой точке месторождения будут различаться не­значительно. При отсутствии больших перепадов давления между объектами перетоки жидкости между ними практически исключаются. При несоблюдении этой рекоменда­ции области высокого давления одного объекта могут оказаться совмещенными в плане с областями низкого давления другого объекта. В результате между объектами будут создаваться огромные перепады давления с неодинаковыми знаками на различных участках месторождения. Соответственно реальные предпосылки для перетоков жидкости из нижнего объекта в верхний возникают на участках расположения рядов нагнетательных скважин нижнего объекта, а из верхнего в ниж­ний— на участках расположения нагнетательных скважин верх­него объекта.

При выделении в разрезе месторождения двух или несколь­ких эксплуатационных объектов, разрабатываемых с заводне­нием, в проектном документе устанавливается последователь­ность их освоения. Следует различать три возможные ситуации при решении этого вопроса в зависимости от сравнительной продуктивности объектов.

1.В условиях примерной равноценности объектов целесооб­разно осуществлять их одновременное разбуривание и освое­ние. Это устраняет необходимость неоднократного перемещения буровых мощностей по площади месторождения.

2.При значительной разнице в продуктивности объектов, но когда разработка малопродуктивных объектов самостоя­тельной серией скважин тем не менее рентабельна, возможно последовательное освоение объектов, начиная с наиболее про­дуктивного.

3.На месторождениях с несколькими эксплуатационными объектами, резко различающимися по продуктивности, в том числе с объектами с весьма низкой продуктивностью, разбуриванне которых самостоятельными скважинами нерентабельно выделяют один или несколько этажей pазработки. Этажом раз­работки называют группу эксплуатационных объектов, в со­став которой могут входить: осваиваемый в первую очередь наиболее продуктивный объект (обычно нижний), называемый базисным; залегающие выше менее продуктивные объекты, раз­буриваемые во вторую очередь, после доразведки их скважи­нами, бурящимися на базисный объект; верхний малопродук­тивный объект, разбуривание которого самостоятельными сква­жинами нерентабельно, — такой объект называют возвратным и разрабатывают путем перевода на него скважин с ранее вве­денных объектов, выполнивших по ним свое назначение.

Одним из высокоэкономичных путей раздельной разработки эксплуатационных объектов при ограниченном количестве сква­жин на месторождении может быть применение метода одно­временно-раздельной эксплуатации. Метод предусматривает бу­рение на два (возможно, и на три) объекта единой серии сква­жин и установку во всех нагнетательных и добывающих скважинах специального эксплуатационного оборудования, ко­торое обеспечивает разобщение объектов, раздельную их экс­плуатацию, учет добываемой продукции и нагнетаемой воды каждого объекта при забойных давлениях, соответствующих их продуктивности и приемистости, а также запроектированным темпам разработки.

Понятие базового и возвратного горизонтов

Объекты разработки подразделяют на базовые(далее самостоятельные) и возвратные. Возвратные объекты, в отличие от самостоятельных, предполагается разрабатывать скважинами, эксплуатирующими в первую очередь какой-то другой объект. Следует различать 3 возможные ситуации решения вопроса о выделении основного и возвратного объектов в зависимости от продуктивности объектов:

1. В условиях равномерной продуктивности объектов целесообразно разбуривание и освоение объектов проводить одновременно.

2. При значительной разнице продуктивности, но когда разбуривание малопродуктивного объекта самостоятельной сеткой все же экономически оправдано, возможно последовательное освоение объектов начиная с наиболее продуктивного.

3. На месторождениях с несколькими эксплуатационными объектами резко различающимися по продуктивности, разбуривание которых самостоятельной сеткой нерентабельно, выделяются 1 или несколько этажей разбуривания (этаж – граница эксплуатационного объекта), в состав котрых могут входить осваиваемый в первую очередь наиболее продуктивный – базисный, чаще залегающий в нижележащих пластах. Залегающие выше, менее продуктивные объекты, разбуриваются во вторую очередь после их доразведки скважинами с нижележащего объекта. В том случае, если разбуривание подобного объекта самостоятельной сеткой нерентабельно, объект относится к возвратному и разрабатывается возвратным фондом скважин с нижележащего объекта путем перевода скважин, выполнивших по ним свое назначение.

Основополагающим принципом для выделения пласта в са­мостоятельный объект разработки является то, чтобы запасы нефти и дебиты скважин при самостоятельной его разработке обеспечили бы такой уровень добычи, при котором эксплуата­ция объекта экономически оправдана.

При добыче нефти часто приходится встречаться с проблемой одновременной эксплуатации нескольких нефтеносных горизонтов, имеющих различные характеристики (пластовое давление, проницаемость, пористость, давление насыщения, вязкость нефти, наличие неньютоновских свойств и др.) одной скважиной. К тому же, каждый горизонт иногда содержит несколько пластов с различными характеристиками, требующими индивидуального подхода к их разработке. Даже в пределах одного пласта, отличающегося достаточной геологической однородностью, всегда присутствуют пропластки с различной проницаемостью, разделенные тонкими непроницаемыми прослоями. Фильтрация по таким пропласткам может происходить независимо. Более того, в отдельных пластах могут существовать различные давления и нефти с различными свойствами, что обусловливает необходимость раздельной эксплуатации пластов. Наличие нескольких горизонтов или пластов с различными характеристиками вызывает необходимость разрабатывать их самостоятельными сетками скважин.

Опыт разработки нефтяных месторождений показывает, что более половины всех капитальных вложений приходится на бурение скважин. В связи с этим всегда возникает проблема объединения тех или иных пропластков, пластов или горизонтов в один или несколько объектов разработки, которые могли бы эксплуатироваться одной сеткой скважин. Решать эту задачу обычно приходится на первых стадиях разработки, а иногда и на стадии разведки или опытной эксплуатации месторождения, когда информация о геологическом его строении ограничена, вследствие малого числа скважин. В связи с этим в скважинах приходится перфорировать несколько пластов и эксплуатировать их, как говорят, “общим фильтром”. Это позволяет экономить значительные средства и материальные ресурсы на бурении скважин. Однако в дальнейшем, на более поздних стадиях разработки по мере поступления дополнительной геологической информации, а также сведений о взаимодействии скважин, участии отдельных прослоев в процессе разработки, выявляется более детальная пластовая обстановка на забое скважин. Иногда некоторые нефтенасыщенные прослои или пласты, вместо того чтобы отдавать жидкость, поглощают ее в результате вскрытия общим фильтром. Такие явления легко обнаруживаются при снятии профилей притоки скважинными дебитомерами. Поглощение происходит вследствие того, что в разных пластах существует разное давление в результате наличия или отсутствия связи их с нагнетательными скважинами. Лишь сильным понижением забойных давлений удается отбирать жидкость из пласта с пониженным пластовым давлением или из пласта, в котором нефть обладает большим начальным напряжением сдвига. В этом случае депрессии на такие пласты будут различны, а следовательно, и доля их участия в процессе разработки будет неодинаковая. Обычно это приводит к отставанию выработки запасов нефти из таких пластов, преждевременному обводнению одних, с хорошей проницаемостью, и консервации запасов нефти в других, с плохой проницаемостью или слабым участием в процессе разработки по тем или иным причинам.

Наилучшим выходом из такого положения было бы создание независимых систем разработки со своими сетками скважин на каждый пласт, и это делается, когда пласты со схожими характеристиками группируются в один объект разработки и эксплуатируются общим фильтром. Но это не снимает вопроса о целесообразности раздельных эксплуатации или закачки воды в разные пласты через одну скважину.

С этой целью на первых этапах развития технологии раздельной эксплуатации предлагались и осуществлялись проекты многорядных скважин. При этом в один пробуренный ствол увеличенного диаметра спускались две или три малогабаритные обсадные колонны, которые цементировались и перфорировались каждая против своего пласта с помощью направленной перфорации для предотвращения прострела соседней колонны. Это оказалось возможным при малых глубинах залегания пластов и вызывало существенные осложнения при последующей их эксплуатации, ремонтных работах и т. д. Дальнейшее развитие технологии раздельной эксплуатации нескольких пластов пошло по пути создания специального оборудования, спускаемого в скважину, вскрывающую два или три пласта. Основным элементом такого оборудования является пакер, изолирующий пласты друг от друга, с отдельными каналами для выхода жидкости на поверхность.

В зависимости от порядка ввода эксплуатационных объектов в разработку выделяют две группы систем разработки многопластового нефтяного месторождения: системы одновременной разработки объектов; системы последовательной разработки объектов.

Системы последовательной разработки объектов можно реализовать по следующим основным вариантам.

1. Разработка сверху вниз, при которой каждый нижележащий объект эксплуатируется после вышележащего. Она применялась в первый период развития нефтяной промышленности и в настоящее время признана в основном нерациональной, так как задерживает разведку и разработку нижележащих объектов, увеличивает объем бурения и расход металла на обсадные трубы, повышает опасность нарушения правил охраны недр вышележащих объектов при разбуривании нижележащих объектов.

2. Разработка снизу вверх,при которой начинают разрабатывать объекты с нижнего, так называемого опорного объекта, а затем переходят на возвратные объекты. При наличии многих объектов в качестве опорных также выбирают наиболее изученные и высокопродуктивные объекты с достаточно большими запасами нефти, а в качестве возвратных - остальные объекты. Тогда приступают к разработке опорных объектов, тем самым не задерживают эксплуатацию вышележащих продуктивных объектов с большими запасами.

Нужно отметить, что лучшие показатели могут быть достигнуты комбинацией всех перечисленных выше вариантов систем разработки многопластового месторождения.

Рациональной называют систему разработки, которая обеспечивает наиболее полное извлечение из пластов флюидов при наименьших затратах. Она предусматривает соблюде­ние правил охраны недр и окружающей среды, учитывает природные, производственные и экономические особенности района.