Казахский Национальный исследовательский технический университет им. К.И. Сатпаева
Кафедра нефтяной инженерии
Принципы проектирования разработки нефтяных месторождений. Стадии разработки залежи
Методическое руководство к лабораторной работе № 11
По дисциплине «Основы нефтегазового дела»
АЛМАТЫ, 2017
Лабораторная работа № 11
Принципы проектирования разработки нефтяных месторождений. Стадии разработки залежи
Общие сведения.
Всякая нефтяная или газовая залежь обладает потенциальной энергией, количество которой определяется пластовым давлением и общим объемом всей системы — нефтяной или газовой залежи и окружающей эту залежь водяной зоны.
До вскрытия пласта скважинами жидкости (нефть, вода) и газ находятся в нем без движения в статическом состоянии и располагаются по вертикали соответственно своим плотностям. После вскрытия пласта скважинами и создания на забое скважин давления, меньшего, чем в пласте, равновесие в нем нарушается: жидкости и газ начинают перемещаться к зонам с пониженным давлением, т.е. к забоям скважин. Пластовая энергия расходуется на это перемещение и на преодоление сопротивлений, возникающих при движении жидкостей и газа в пористой среде. По мере расходования энергии пластовое давление в большинстве случаев снижается.
Таким образом, залегающие в пластах нефть и газ находятся под действием сил, которые обусловливают движение нефти, газа и воды в пластах при их разработке, а также характер и интенсивность этого движения и которые влияют на процесс добычи.
Разработка нефтяного, газового или газоконденсатного месторождения - это комплекс мероприятий, направленных на извлечение на поверхность нефти, газа и конденсата из залежи при определенном порядке размещения скважин на площади, очередности их бурения и ввода в эксплуатацию, установления и поддержания режима их работы и регулирования баланса пластовой энергии.
Большинство нефтяных и газовых месторождений мира состоят из нескольких залежей или пластов, расположенных поэтажно - один над другим. Во всех случаях порядок разбуривания и разработки многопластовых месторождений обосновывается технико-экономическими показателями с учетом возможности и необходимости роста добычи нефти или газа в данном районе и с учетом затрат материально-технических средств, требуемых на выполнение того или иного варианта разработки отдельных пластов данного месторождения.
Основные элементы в системе разработки каждой нефтяной или газовой залежи — схема размещения на площади скважин (эксплуатационных и вспомогательных) и их число (рисунок 11.1).
Рисунок 11.1Некоторые типовые схемы размещения скважин
Расстояние между скважинами, а также между рядами скважин выбирают в зависимости от геолого-технических условий (проницаемость пород, вязкость нефти и т.п.) и экономических соображений.
От принятой сетки размещения скважин на разрабатываемой площади и числа скважин при прочих равных условиях зависят темп отбора нефти из залежи и срок ее разработки. Оптимальное расстояние между скважинами определяют с помощью гидродинамических расчетов на основании данных о геологическом строении месторождения, вязкости нефти, содержании газа, режиме разработки залежи. При этом учитывается применение методов искусственного воздействия на пласты.
Важным фактором, характеризующим рациональность системы разработки нефтяного месторождения, является темп отбора нефти, определяемый суммарной добычей нефти из пластов за определенный промежуток времени (сутки, месяц, год). При заданном числе скважин, пробуренных на данный конкретный пласт, средние дебиты их, следовательно, и текущая добыча, могут быть самыми различными и зависеть от установленного режима эксплуатации скважин.
Под рациональной системой разработки нефтяных месторождений подразумевается такая система, при которой месторождение разбуривается минимальным числом скважин, обеспечивающим заданные темпы добычи нефти, высокую конечную нефтеотдачу при возможно минимальных капитальных вложениях и минимальной себестоимости нефти.
Принцип проектирование системы разработки нефтяного месторождения заключается в подборе такого варианта, который удовлетворял бы предъявленным выше требованиям.
Темп отбора нефти из залежи в активный период ее эксплуатации достигает 8—10% и более в год от начальных извлекаемых запасов. Обеспечение заданных темпов отбора нефти из залежи осуществляется путем установления соответствующих дебитов по эксплуатационным скважинам и регулирования перемещения водонефтяного или газонефтяного контакта от контуров водоносности и газоносности.
Процесс добычи нефти и газа включает три этапа:
Первый этап - разработка нефтяных и газовых месторождений, движение нефти и газа по пласту к скважинам, благодаря искусственно создаваемой разности давлений в пласте и на забоях скважин.
Второй этап - эксплуатация нефтяных и газовых скважин, движение нефти и газа от забоев скважин до их устьев на поверхности.
Третий этап - сбор продукции скважин и подготовка нефти и газа к транспортированию потребителям. На этом этапе нефть, а также сопровождающие ее попутный нефтяной газ и вода собираются, затем газ и вода отделяются от нефти, после чего вода закачивается обратно в пласт для поддержания пластового давления, а газ направляется потребителям. При подготовке природного газа от него отделяются пары воды, коррозионно-активные (сероводород) и балластные (углекислый газ) компоненты, а также механические примеси.
Принципы проектирования разработки нефтяных
Месторождений.
Проект разработки нефтяного месторождения — это документ, на основе которого осуществляется разбуривание залежи и разработка нефтяного месторождения с годовыми отборами нефти и газа.
Проектом разработки определяются в целом расходы на разработку месторождения с распределением капитальных вложений и эксплуатационных затрат по годам. Исходным материалом для составления проекта разработки являются подсчитанные запасы нефти и газа, которые высчитываются на основе геологического изучения месторождения. При подсчете запасов определяют структуру месторождения, число пластов и пропластков и связь между ними, характеристику пород эксплуатационных объектов, их непроницаемых перекрытий, свойства коллекторов и насыщающих их нефти, газа и воды, давление насыщения, размеры и конфигурацию залежей и др.
На основе пробной эксплуатации разведочных скважин определяют пластовое давление, производительность скважин и гидродинамическую связь между скважинами и пластами, изучают режимы работы залежей, контуры нефтеносности, положение водонефтяных и газонефтяных контактов, толщину пластов в различных его зонах.
Общие геологические запасы нефти отдельных залежей и всего месторождения подсчитываются объемным методом:
Робщ = F h эф m эф k н ρ η, (1)
где F — площадь нефтеносности, м2;
h эф — эффективная нефтенасыщенная толщина пласта, м;
m эф — эффективная пористость,
k н — коэффициент нефтенасыщенности;
ρ — плотность нефти в поверхностных условиях, кг/м3;
η — пересчетный коэффициент для перевода объема нефти из пластовых условий в поверхностные, равный 1/ b (b — объемный коэффициент).
Промышленные или извлекаемые запасы нефти в залежах определяются по формуле
Qnp = Qобщ k (2)
где Qобщ — геологические запасы нефти, т;
k — коэффициент нефтеотдачи, доли единицы (0,1-0,8).
Коэффициент нефтеотдачи показывает, какую часть от общих запасов нефти можно извлечь из недр при существующих методах эксплуатации, он зависит от геологических особенностей залежей и режимов их работы.
После утверждения запасов нефти проводится комплексное проектирование рациональной системы разработки нефтяного месторождения. На крупных месторождениях, а также тогда, когда недостаточно исходных материалов для проектирования, составляют технологическую схему разработки месторождения.
Комплексные схемы и проекты разработки включают следующие разделы:
1. Геологическую характеристику месторождения и обоснование исходных данных для проектирования системы его разработки.
2. Обоснование вариантов системы разработки месторождения.
3. Определение технологических показателей разработки месторождения по рассматриваемым вариантам.
4. Обоснование способов бурения, вскрытия пластов и освоения скважин по категориям (нефтедобывающим, водонагнетательным и др.).
5. Обоснование методов воздействия на пласты с целью интенсификации добычи нефти и увеличения нефтеотдачи пластов.
6. Выбор способов эксплуатации скважин и их оборудования.
7. Обоснование плана обустройства района и месторождения по сбору и подготовке нефти, газа и воды.
8. Комплексное обоснование вариантов разработки месторождения.
9. Выбор рациональной системы разработки месторождения по комплексу технико-экономических показателей.
10. Обоснование способов контроля и регулирования эксплуатации месторождения при реализации проекта его разработки.
11. Мероприятия по охране недр и окружающей среды.
12. Заключение, в котором дается краткая характеристика рекомендуемого варианта комплексной схемы разработки месторождения.
Весь комплекс решаемых вопросов по вариантам должен быть оценен путем анализа технико-экономических показателей разработки с целью выбора рационального варианта.