Нефтяные и газовые скважины

Перейти на первую страницу

 

Курс лекций в слайдах

 

Эксплуатация нефтяных и  газовых скважин

 

Лектор: Арбузов Валерий Николаевич 
кандидат физико-математических наук

Перейти на первую страницу

 

Эксплуатация нефтяных и  газовых скважин

 

• Нефтяная залежь представляет собой скопление жидких углеводородов в некоторой области земной коры, обусловленное причинами геологического характера.
• Часто нефтяная залежь имеет контакт с водяным пластом.
• Если вода располагается ниже нефтяной залежи на всем ее протяжении, то такую воду называют подошвенной.
• Если контакт с водой происходит в пониженных частях залежи, на ее крыльях, то используется термин - контурная вода.
• Уровень, на котором расположена граница между нефтью и водой, определяет положение водонефтяного контакта.

 

Понятие о нефтяной залежи

Перейти на первую страницу

 

Эксплуатация нефтяных и  газовых скважин

 

Понятие о нефтяной залежи

 

• В ряде случаев на эксплуатацию залежи влияние может оказывать вода, находящаяся выше или ниже нефтяной залежи, а также вода, находящаяся в пропластках самого нефтяного пласта (промежуточная вода).
• При формировании нефтяной залежи может образоваться область, занятая свободным газом, так называемая газовая шапка.
• Размеры этой области могут быть незначительными, а могут иметь промышленное значение. В этом случае залежь называется нефтегазовой.

Перейти на первую страницу

 

Эксплуатация нефтяных и  газовых скважин

 

Источники пластовой энергии

 

• Наиболее распространены три основных типа залежи:
• Vн/Vг > 5 - нефтяная залежь;
• 0,5 < Vн/Vг < 5 - нефтегазовая залежь;
• 0 < Vн/Vг < 0,5 - газоконденсатная залежь,
• где Vн/Vг - отношение объема нефтяной части залежи к газовой.
• Пластовое давление Рпл - основной фактор, определяющий текущее энергетическое состояние залежи.
• Нормальное пластовое давление равно давлению столба воды высотой, равной глубине залегания данной залежи.

Перейти на первую страницу

 

Эксплуатация нефтяных и  газовых скважин

 

Источники пластовой энергии

 

• Различают залежи, у которых начальное пластовое давление превышает нормальное значение (аномально-высокое пластовое давление - АВПД) и залежи с более низким начальным давлением (аномально низкое пластовое давление - АНПД).
• Аномалии начального пластового давления определяются  причинами геологического характера, а также  особенностя-ми гидростатики разноплотных жидкостей.

Перейти на первую страницу

 

Эксплуатация нефтяных и  газовых скважин

 

Основные термины и  определения

 

• Статическое давление на забое скважины
• это давление на забое скважины, устанавливающееся после длительной ее остановки. Оно равно гидростатическому давлению столба жидкости в скважине высотой (по вертикали), равной расстоянию от уровня жидкости до глубины, на которой производится измерение
• Статический уровень
• Уровень столба жидкости, установившийся в скважине после ее остановки при условии, что на него действует атмосферное давление, называется статическим уровнем
• Динамическое давление на забое скважины
• Это давление устанавливается на забое во время отбора жидкости или газа из скважины или во время закачки жидкости или газа в скважину. Динамическое давление на забое очень часто называют забойным давлением

Перейти на первую страницу

 

Эксплуатация нефтяных и  газовых скважин

 

• Динамический уровень жидкости
• Уровень жидкости, который устанавливается в работающей скважине при условии, что на него действует атмосферное давление (межтрубное пространство открыто), называется динамическим уровнем.
• Среднее пластовое давление
• Рср вычисляют по замерам статических
• давлений Рi в отдельных скважинах.
• Пластовое давление в зоне нагнетания
• Для контроля за динамикой процесса нагнетания пользуются понятием пластового давления в зоне нагнетания. На карте изобар выделяют район нагнетательных скважин,окружая их  изобарой, имеющей значение первоначального пластового давления. В пределах этой изобары определяют пластовые давления, как средневзвешенные по площади или  по объему
• Пластовое давление в зоне отбора

 

Основные термины и  определения

Перейти на первую страницу

 

Эксплуатация нефтяных и  газовых скважин

 

Основные термины и  определения

 

• Начальное пластовое давление
• Среднее пластовое давление, определенное по группе разведочных скважин в самом начале разработки.
• Текущее пластовое давление
• В различные моменты времени определяют среднее пластовое давление и строят графики изменения этого давления во времени.
• Приведенное давление

Перейти на первую страницу

 

Эксплуатация нефтяных и  газовых скважин

 

Приток жидкости к скважине

 

Вблизи скважины в однородном пласте можно использовать для расчетов радиальную схему фильтрации жидкости. Скорость фильтрации, согласно закону Дарси

 

k - проницаемость пласта; μ - динамическая вязкость жидкости

 

h

 

Pc

 

Pпл

 

rc

 

r

 

Rк

 

Pк

Перейти на первую страницу

 

Эксплуатация нефтяных и  газовых скважин

 

Приток жидкости к скважине

 

При ε = const будем иметь

 

Решая относительно q, получим  классическую формулу притока к  центральной скважине в круговом однородном пласте:

 

Формула Дюпюи

 

Интегрируя при переменных верхних пределах r и P, получим формулу  для распределения давления вокруг скважины:

Перейти на первую страницу

 

Эксплуатация нефтяных и  газовых скважин

 

Приток жидкости к скважине

 

Формула распределения давления вокруг скважины:

Перейти на первую страницу

 

Эксплуатация нефтяных и  газовых скважин

 

Приток жидкости к скважине

 

Если скважина дренирует  несколько пропластков , то общий  приток из многослойного пласта будет  равен алгебраической сумме притоков из каждого пропластка:

 

Параметры  k, h, μ, (P^к - P^с) q

 

Rк равно половине средневзвешенного по углу расстояния до соседних скважин.

Пусть истинное значение Rк = 100 м, а в расчете принято Rк = 1000 м, т. е. допущена 10-кратная ошибка. Тогда  имеем:

 

откуда q_^расч = 3/4 q_^ист.

Перейти на первую страницу

 

Эксплуатация нефтяных и  газовых скважин

 

Режимы разработки нефтяных месторождений

 

Темп снижения пластового давления (основного энергетического ресурса пласта) зависит от влияния искусственных и естественных факторов.

К искусственным факторам относят:

• темп отбора пластовой жидкости: нефти, воды и газа, который обусловлен проектом разработки месторождения;
• наличие системы поддержания пластового давления (ППД).

Природно - естественные факторы  включают в себя:

• наличие газовой шапки, энергия расширения ее используется при разработке месторождения;
• запас упругой энергии в пластовой системе;
• содержание растворенного в нефти газа, энергия расширения которого приводит к перемещению пластовых жидкостей к забоям скважин;
• наличие источника регулярного питания объекта разработки пластовой законтурной водой и интенсивность замещения водой извлекаемой из пласта нефти;
• гравитационный фактор, который способствует вытеснению нефти в пластах с большими углами падения.

Перейти на первую страницу

 

Эксплуатация нефтяных и  газовых скважин

 

Режимы разработки нефтяных месторождений

 

Совокупность естественных и искусственных факторов, определяющих процессы, проявляющиеся в пористом пласте при его дренировании системой эксплуатационных и нагнетательных скважин, называется режимом пласта. Выделяют пять режимов:

• водонапорный (естественный и искусственный),
• упругий,
• газонапорный (режим газовой шапки),
• режим растворенного газа
• гравитационный.

Перейти на первую страницу

 

Эксплуатация нефтяных и  газовых скважин

 

Режимы разработки нефтяных месторождений

 

От правильной оценки режима дренирования зависят:

• технологические нормы отбора жидкости из скважин,
• предельно допустимые динамические забойные давления,
• выбор расчетно-математического аппарата для прогнозирования гидродинамических показателей разработки, определения объемов добычи жидкости и газа,
• расчет процесса обводнения скважин,
• выбор мероприятий по воздействию на залежь, которые необходимы при разработке для достижения максимального конечного коэффициента нефтеотдачи.

Перейти на первую страницу

 

Эксплуатация нефтяных и  газовых скважин

 

где Pпл - среднее пластовое давление, Pнас - давление насыщения.

 

При этом режиме фильтрация нефти происходит под действием  давления краевых или законтурных вод, имеющих регулярное питание (пополнение) с поверхности за счет талых или дождевых вод или за счет непрерывной закачки воды через систему нагнетательных скважин.

  Условие существования водонапорного режима.

 

Водонапорный режим

 

Пластовое давление в залежах  равно гидростатическому давлению столба воды высотой, равной глубине  залегания пласта. Давление после  некоторого снижения в начальной  стадии разработки остается в дальнейшем практически постоянным при установленных  темпах отбора жидкости (2 - 8 % от извлекаемых  запасов в год).

Перейти на первую страницу

 

Эксплуатация нефтяных и  газовых скважин

 

Водонапорный режим

 

Проницаемый пласт 2 ( рис. 2.3 ) обеспечивает гидродинамическую связь  области отбора нефти 1 с областью питания 3, которой может служить  естественный водоем  -  русло  реки.

Стабильность газового фактора  обусловлено тем, что при Pпл > Pнас  выделения газа в пласте не происходит, с каждой тонной нефти добывают только то количество газа, которое было в  ней растворено при пластовых  условиях (рис. 2.4).  Обводнение скважины происходит относительно быстро.

Перейти на первую страницу

 

Эксплуатация нефтяных и  газовых скважин

 

Упругий режим