Разработка нефтяных месторождений

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

работки с 1950-х гг., вследствие простоты реализации, доступности вытесняющего агента, его огромных запасов и широкого диапазона условий их применения. Согласно накопленному опыту, оптимальными условиями по прони-

цаемости продуктивного пласта и вязкости пластовой нефти являются: k 0,1 10 12 ì2; μ 20 30 ìÏà ñ.

Различают три основных вида заводнения нефтяных месторождений:

законтурное;

приконтурное;

внутриконтурное.

Помимо вышеуказанных видов возможно также и межконтурное заводнение, когда обширная водонефтяная зона залежи рассматривается как самостоятельный объект разработки

Законтурное заводнение. Идея законтурного заводнения (рис. 10.3) связана с разработкой американского ги-

Рис. 10.3. Схема законтурного заводнения

141

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

гантского месторождения Восточный Техас. После открытия в 1930 г. оно было распродано более 240 собственникам и активно разбурено. Рынок нефти быстро наполнился, и стоимость одного барреля составляла всего несколько центов. Это стало одной из причин экономического кризиса в США в 30-х гг. 20 в. Проблема была решена организацией техасской железнодорожной комиссии, которой вменялось право на контроль за разработкой объектов, взятых в аренду недропользователем, вплоть до обратной приватизации без выплаты внесенного бонуса. В результате принятых мер число собственников на месторождении Восточный Техас уменьшилось до шести. Это позволило внести коррективы в технологию разработки такого уникального месторождения и, в частности, позволило утилизировать добываемую в больших количествах попутную воду ее закачкой в законтурные скважины. Эффект оказался положительным. В 1936 г. было начато законтурное заводнение этого уникального месторождения (освоено только в 1938 г.). Проектная нефтеотдача была оценена в 0,8, текущая в 1990 г. составила 0,67, а в начале 21 в. уже превысила 0,70.

Впервые в мире система разработки с законтурным заводнением, как метод, была запроектирована и реализована в СССР на Туймазинском месторождении в 1946 1947 гг. Специалистами под руководством А.П. Крылова была запроектирована сетка добывающих скважин 400 500 м. Это был качественный скачок. За теоретические достижения, опубликованные в труде «Научные основы разработки нефтяных месторождений», авторам этой работы была присуждена Государственная премия (А.П. Крылов, М.Ф. Мирчинк, М.М. Глоговский, Н.М. Николаевский, И.А. Чарный).

Идея технологии заключается в создании искусственного активного водонапорного режима за счет нагнетания воды под водонефтяной контакт с созданием самых благоприятных условий для вытеснения нефти естественной пластовой водой.

Такая технология, как показал опыт, эффективна в следующих условиях:

небольшие размеры месторождения (до 5 км); слабая активность естественной водонапорной системы;

142

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

хорошая гидродинамическая связь между законтурной и нефтяной частями залежи.

Расстояние между внешним контуром нефтеносности и рядом водонагнетательных скважин выбирается из условия создания равномерного фронта вытеснения нефти водой. Так, если представить схему законтурного заводнения в виде линейного расположения рядов, то по данным электромоделирования ВНИИнефть, оптимальное расстояние от контура нефтеносности до линии нагнетательного ряда будет равно:

x 0,1 2 í	2 í		3,3	,	(10.5)
x L

ãäå õ расстояние от линии нагнетания до контура нефтеносности; L расстояние от линии нагнетания до линии первого ряда добывающих скважин.

Параметры системы законтурного заводнения:

параметр сетки скважин меньше, чем в системах без воздействия и составляет примерно 18 32 га/скв.

параметр Крылова изменяется в широких пределах и достигает нескольких сот тысяч, иногда и более миллиона тонн;

параметр интенсивности 1 0,2;

параметр резервных скважин ð 0,1 0,3.

Для характеристики систем законтурного заводнения применяют еще и такие параметры:

расстояние между контурами нефтеносности и линией нагнетания;

расстояние между контуром нефтеносности и линией первого добывающего ряда (500 600 м);

расстояние между рядами добывающих скважин (500 600 м иногда более);

число рядов добывающих скважин (до пяти, нечетное число).

Приконтурное заводнение (рис. 10.4), как и законтурное, применяется для небольших по размеру (до 4 5 км) залежей, в случае, когда имеют место:

слабая активность законтурной водоносной области; ухудшение или отсутствие гидродинамической связи

между законтурной и нефтеносной частями залежи, вслед-

143

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Рис. 10.4. Приконтурное заводнение

ствие окисления нефти в области ВНК, наличия тектони- ческих или литологических экранов.

Водонагнетательные скважины в этом случае располагают вблизи внешнего (в ВНЗ) или внутреннего контура нефтеносности, обычно в пределах чисто нефтяной зоны.

144

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Внутриконтурное заводнение. В 1950 г. в Краснодаре на техническом совете Министерства нефтяной промышленности СССР проф. А.П. Крылов предложил разрезать крупные залежи на отдельные самостоятельные объекты разработки. Идея была принята и впервые реализована на Ромашкинском месторождении.

Внутриконтурное заводнение это сейчас основной метод воздействия на залежь, который получил наиболее широкое распространение сначала в СССР, а затем и за рубежом среди всех известных технологий воздействия по увеличению степени нефтеизвлечения. Он остается основным сейчас и таковым остается на ближайшую перспективу, так как альтернативы ему пока нет.

К настоящему времени разработано и реализовано несколько разновидностей систем внутриконтурного заводнения, которые подразделяются на следующие типы:

рядные или блоковые;

осевые;

площадные;

смешанные (сочетание законтурного и внутриконтурного заводнения);

сочетание рядных и площадных очагового, избирательного барьерного, центрального заводнения;

блочно-квадратное.

Рассмотрим системы с внутриконтурным заводнением.Рядные системы. Их разновидностью являются бло-

ковые системы. При этих системах добывающие скважины располагают рядами в направлении, перпендикулярном простиранию. Между одним, тремя или пятью рядами добывающих скважин располагают ряды нагнетательных скважин. Число рядов добывающих скважин нечетное, чтобы иметь всегда ряд, к которому контур нефтеностости будет стягиваться с двух сторон.

Центральный ряд добывающих скважин называется стягивающим.

Первый вариант внутриконтурного заводнения осевое было реализовано на месторождении Уоссон (США, Аризона), площадь которого составляла 630 га, а начальный геологический запас был равен 7,8 млн м3.

Месторождение открыто в 1945 г., разбурено 60 скважинами. Увеличение числа рядов добывающих скважин

145

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Рис. 10.5. Схема однорядной системы заводнения:

à лобовая; á шахматная; 1 добывающая скважина; 2 нагнетательная скважина; 3 элемент системы разработки; L длина блока (размер блока); 2 ä расстояние между добывающими скважинами; 2 í расстояние между нагнетательными скважинами

было нецелесообразно, так как, по-существу, в этом слу- чае как бы организуется система законтурного заводнения, и центральные ряды не испытывают воздействие от закач- ки воды.

Блоковая система заводнения впервые была реализована в Самарской (Куйбышевской) обл. Ее авторам (М.Л. Сургучев, Б.Ф. Сазонов, В.И. Колганов, Б.Ф. Губанов, В.А. Осипов) была присуждена Ленинская премия.

Блоковые системы разделяются на однорядные (рис. 10.5), трехрядные и пятирядные (рис. 10.6).

Рис. 10.6. Схема трехрядной (à) и пятирядной (á) систем 146

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Параметры системы разработки:

параметр сетки как и при законтурном заводнении;

параметр Крылова как и при законтурном заводне-

íèè;

параметр интенсивности 1;

параметр ð 0,1 0,3.

Помимо четырех известных параметров системы разработки необходимо учитывать дополнительные факторы: расстояние между соседними добывающими 2 ä и нагнетательными 2 í скважинами и ширину полосы. При этом расположение добывающих скважин может быть либо друг напротив друга, либо со смещением. Обычно скважины располагаются со смещением на величину, , т.е. в шахматном порядке. Ширина полосы обычно составляет 1 1,5 км.

Однорядная система очень интенсивная так как на каждую добывающую скважину приходится одна нагнетательная (приблизительно, так как число скважин добывающих и нагнетательных обычно не равно).

Однорядные системы применяются обычно в сильно неоднородных пластах с низкой проницаемостью, где требуется интенсивное воздействие. Очевидно, что затраты на реализацию такой системы выше, чем для трех- и пятирядной системах, а следовательно, и себестоимость нефти больше.

Âто же время однорядная система обладает гибкостью: обеспечивает быстрое испытание новых технологий, возможность выборочного воздействия на пласты, возможность эффективного применения гидродинамических методов увеличения нефтеотдачи пластов (изменение направления фильтрационных потоков)

Âсвязи с тем, что при однорядной системе число добывающих и нагнетательных скважин почти одинаково, то для проведения технологических расчетов расположение скважин можно условно считать геометрически упорядо- ченным. При прогнозировании показателей разработки нефтяного месторождения достаточно рассчитать динамику показателей для одного элемента, а затем суммировать полученные данные по числу элементов с учетом темпа вступления в разработку.

Стягивающим является средний ряд. Для этих систем важно также расстояние между линией нагнетания и пер-

147

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

вым добывающим рядом L01, а также расстояние между добывающими скважинами в рядах L12 è L23 è ò.ä.

Задача о рациональном расположении рядов на площади залежи решалась Ю.П. Борисовым для однородного пласта при проектировании разработки Ромашкинского месторождения. Было определено, что при расстановке скважин на реальном месторождении необходимо руководствоваться следующими принципами:

для полосовой залежи расстояния между скважинами

âпервом ряду должно быть больше, а в последнем, стягивающем, ряду меньше, чем в остальных рядах;

для круговой залежи сгущение скважин необходимо проводить от контура нефтеносности к центру залежи.

Ширина полосы при расстояниях между рядами 700 м составит:

для трехрядной системы 2,8 км; для пятирядной системы 4,2 км. Параметры систем:

параметр сетки скважин для трехрядной системы 18 32, для пятирядной 18 32 га/скв.;

параметр Крылова различный, зависит от условий;параметр интенсивности системы: 3 1/3, 5 1/5;параметр ð 0,l 0,3.

Расчетные элементы для трехрядной и пятирядной систем внутриконтурного заводнения представлены на рис. 10.7.

Согласно представленным схемам, интенсивность систем составляет 1 1; 3 1/3 0,33; 5 1/5 0,2. Таким образом, трехрядная система является более интенсивной, чем пятирядная.

Рис. 10.7. Расчетные элементы трех- и пятирядной систем

148

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

В целом рядные системы характеризуются широким диапазоном интенсивности: от 1 при однорядной до 0,2 при пятирядной системе. Очевидно, что многорядные системы целесообразно применять на залежах с благоприятными геологическими условиями (выдержанность, отсутствие нарушений и литологических замещений коллектора), с невысокой неоднородностью коллектора, содержащего маловязкие нефти.

Площадные системы это самые первые системы заводнения. Первые попытки были сделаны на месторождениях Уоссон (США) в 1920 г., Доссор, Макат (СССР) 1943 г., Балаханы Сабунчи Романы (СССР) в 1947 г. Применяется множество площадных систем. Наиболее ча- сто встречаются 4-, 5-, 7-, 9-, 10-, 13-, 19- и 21-точечные системы. Площадные системы также как и рядные разли- чаются своей интенсивностью и условиями применения.

Рассмотрим пятиточечную систему расстановки скважин на залежи (рис. 10.8).

Расчетный элемент пятиточечной системы показан на рис. 10.9.

Параметр интенстивности этой системы равен:5 1/(4 1/4) 1.

Видно, что интенсивность площадной и однорядной систем почти одинаковая. Причем одна и та же система

Ðèñ.	10.8.	Схема пятиточечной	Рис. 10.9. Обращенный элемент
системы:			пятиточечной системы:
1	элемент	пятиточечной систе-	1 элемент системы;		2 добыва-
ìû; 2 обращенный элемент пя-			ющая скважина; 3		нагнетатель-
титочечной системы			ная скважина; 4	элемент сим-

метрии

149

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

ïðè 2 L может рассматриваться либо однорядной, либо площадной.

Поэтому условия применения площадной пятиточечной и однорядной систем в принципе одинаковые: высокая неоднородность пласта и повышенная вязкость нефти. Вместе с тем имеются и различия. Площадная пятиточечная система более регулярная, чем однорядная (когда 2 σ L). При семиточечной (обращенной) системе нагнетательные скважины располагаются в центре правильного шестиугольника (рис. 10.10).

Рассмотрим элемент обращенной семиточечной системы (рис. 10.11).

Параметр интенсивности этой системы равен:

7 6(1/1 3) 0,5,

т.e. на две добывающих скважины приходится одна нагнетательная.

Расположение скважин в случае (обращенной) девятиточечной площадной системы представлено на рис. 10.12.

Параметр интенсивности такой системы равен:

					1			1	0,33,
9	4			1		1 3
				2		4

т.е. одна нагнетательная обеспечивает работу трех добывающих скважин.

Рис. 10.10. Схема обращенной семиточечной системы разработки:

1 элемент семиточечной системы; 2 элемент четырехточечной системы; 3 элемент симметрии в семиточечной системе скважин

150