Материал: Разработка нефтяных месторождений.

Внимание! Если размещение файла нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам

Приток нефти и газа к отдельным скважинам можно вы­ числять по формуле Дюпюи или по формуле безнапорной ра­ диальной фильтрации. Изменение же среднего пластового дав­

ления р определим, используя соотношения, вытекающие из

уравнения материального баланса

веществ в пласте в целом.

са

Для этого введем следующие обозначения: М —полная мас­

газа в пласте, включая свободный газ и газ, растворенный

в

нефти; JV2— полная масса дегазированной нефти в

пласте;

Ь\ — масса газа,

растворенного в

нефти; Gi — полная

масса

свободного газа.

 

 

 

 

Имеем следующие соотношения материального баланса:

N ^ G ^ L , -

N2 = L2y

 

(111.57)

где L2, так же как и N2, — полная масса дегазированной нефти. Используем формулу закона Генри в том же виде, что и при рассмотрении фильтрации газированной нефти, а именно

L jL 2 = ap,

(III. 58)

Для получения замкнутой системы соотношений материаль­ ного баланса применим соотношение для суммы объемов ком­ понентов в пласте в виде

£i

Ь .

А

= v r

(III. 59)

Pi

р2

PlK

 

 

 

где pi

и р2 — плотность соответственно газа в пласте и дегази­

рованной

нефти;

piK — кажущаяся плотность

растворенного

в нефти

газа.

К

соотношениям (III.57) — (III.58) необходимо

добавить

уравнение состояния реального газа

(III.30), которое

в рассматриваемом случае принимает вид

 

 

_Р__

_Ратф_ <

(III.60)

Pi

PlaT

V

'

В итоге имеем полную систему соотношений для определе­

ния р. Будем считать процесс разработки пласта при газона­ порном режиме изотермическим. Для некоторого упрощения задачи осредним также отношение коэффициентов сверхсжи­ маемости газа ф, положив ф= фСр.

Будем считать, что N'I и N2 известны в каждый момент вре­ мени t. Эти величины определяют следующим образом:

t

п

1 = 7\7ox J PiaT^laT^»

0

t

1N2= -^02

о

где Ndu N02 — начальные массы соответственно газа и дегази­

119

рованной нефти в пласте; g w — текущая объемная добыча га­ за, замеренная при атмосферных условиях; q2— текущая добы­

ча дегазированной нефти.

 

и

(III.60) в

(III.59),

получим

 

Подставляя (III.57), (III.58)

для определения р следующее квадратное уравнение:

 

 

ap -bp -\-c = 0;

а= —

;

 

 

 

 

 

и_т/

I Мссратф

!Ь _.

 

 

 

 

 

 

 

on~t~

PiВТ

р2 ’

 

 

 

 

 

 

Q_

^1Ратф

 

 

 

 

 

 

 

(III.61)

 

Pi ВТ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Решение этого уравнения имеет два корня, а именно

—

_ Ь±"\/Ьъ— 4ас

 

 

 

 

 

 

(III.62)

P i.2 -

 

2а

 

 

 

 

 

 

 

Для того чтобы узнать, какой из корней

справедлив, про­

ведем

исследования квадратного

уравнения

(III.62).

Обозна­

чим

 

 

 

 

 

 

 

 

 

у —ар2—bp-\-c.

 

 

 

 

 

 

(III.63)

 

Поскольку а — величина

всегда

положительная,

то

ветви

параболы

(III.63)

направлены в

сторону возрастания

у.

Вели­

чины b н с также всегда положительные. Поэтому оба корня уравнения (III.61) положительные. В самом деле, подкоренное выражение (Ш.62) всегда меньше b и в любом из случаев по­ ложительное. Чтобы определить, какой же из корней (мень­

ший или

больший)

справедлив, продифференцируем (III.63).

Имеем

 

 

Д - = 2ар — Ь.

(III.64)

dp

 

 

Если

2ар—6<0,

то производная dy/dp — отрицательна и

функция у убывает. В этом случае справедлив меньший корень р\. При 2ар—Ь>0 соответственно справедлив больший корень р2. Таким образом, вообще говоря, необходимо в каждом кон­ кретном случае определять численное значение величины 2ар—b

с тем, чтобы найти справедливый корень уравнения

(III.61).

Масса свободного газа в пласте

 

Gi = Ari — Л'2аР-

(III. 65)

Объем газовой шапки в каждый момент времени разработ­

ки пласта

 

 

£*!*-(

— Ща

(Ш.66)

PiaT V

Р

 

120

П р и м е р II 1.4. Нефтяной пласт разрабатывается при режиме растворен­ ного газа. Вязкость нефти |л,,=5-10_3 Па-с, вязкость газа цг= 0 ,0 2 -1 0 -3 Па-с

при пластовых условиях. Принимается, что вязкости нефти и газа незначитель­ но изменяются с давлением, так что

4т 5- = [А0 = 250 = const.

Иг

Относительные проницаемости для нефти и газа линейно зависят от насы­ щенности пористой среды жидкостью ?ж, так что функция

У(s«) = SX s*

При этом s*. = 0,9; s* = 0,l; sCB=0,05.

Начальное пластовое давление равно давлению насыщения (рнас=Ю МПа). Плотность дегазированной нефти р2=0,9-10 кг/м3, кажущаяся плотность газа PIK= 0,3-103 кг/м3.

Для нефти месторождения характерно то, что а/рн= с = 1 0 - 2 т/(м3-МПа). Требуется определить коэффициент вытеснения Tji в момент времени, когда среднее пластовое давление снизится до 1 МПа.

Поскольку а/рн = с, дифференциальное уравнение (III.65) существенно упрощается, принимая вид

dsx __________ 1______

dp р№(«ж)1*о+Ч '

Подставляя в приведенное выражение функцию i|)(sw) и интегрируя, получим окончательно следующее соотношение для определения ?ж в зависимости от р.

И-о (s** — s*) 1п=)---- (и-о— О (1 —Тж) = ln

Р

5Ж---s#

Для условий примера получим, что при pHac/j>=10 s«=0,76. Коэффициент вы­ теснения T)i определяем по формуле (III.55) с учетом (III.52).

При р = Рнас= Ю МПа

 

 

 

1 +

10-2-10

 

 

т

 

Рно=

I

 

0,1

=

0)76

м3

;

 

0,9

+

0,3

 

 

 

 

 

1 +

Ю -М

 

 

т

 

рн—

1

0,0 1

=

0,883

мз

;

 

О Й Г+ о .з

 

 

 

 

 

 

0,883

0,76 — 0,05

 

% = I —

о,76

 

1 — 0,05

= ° > 13-

П р и м е р

II1.5. Нефтяное

месторождение, приуроченное к антиклиналь­

ной складке, имеет форму в плане, близкую к круговой с радиусом контура нефтеносности i?= 3-103 м. Продуктивный пласт выклинивается непосредст­ венно за этим контуром, так что из законтурной области в нефтенасыщенную часть пласта вода практически не поступает.

Месторождение начали разрабатывать, когда среднее пластовое давле­ ние р было несколько выше давления насыщения рнac=8-106 Па. Однако за

счет упругого режима из пласта добыли незначительное количество нефти по сравнению с ее первоначальным содержанием. Поэтому условно можно счи­ тать, что разработка месторождения была начата при р=рнасПористость по­

род пласта т= 0,25, толщина h= 25 м, насыщенность связанной водой

scв=

= 0,05. Коэффициент охвата разработкой т]2=0,8. Плотность

нефти

121

р2=0,85 т/м3, плотность газа в атмосферных условиях piaT= 0,85-10_3 т/м3, кажущаяся плотность газа piK= 0,3 т/м3, а=8,5-10-9 т/(т-П а), ф=фср=0,9.

лять

В течение 10 лет текущий

отбор нефти из месторождения будет состав­

<7н=1,5-106 т/ год. Отбор

газа изменяется

в течение 10 лет следующим

образом:

 

^

 

(

12010е м3/год при 0 ^

^ 2 года

 

Яг =

{

[120 + 42,43 (i — 2)1/2]-103 м3/год при 2 <

/ < 10 лет.

Таким образом, отбор газа из месторождения через 2 года после начала разработки начнет возрастать и через 10 лет после начала разработки удво­ ится.

Рассчитаем изменение во времени пластового давления и определим объем газовой шапки в долях от объема пласта, охваченного разработкой. Вначале определим объем пласта, охваченного разработкой. По формуле (III.56) имеем

Von = m( 1 — sCB)Ti2n^2/i = 0,25(1 — 0,05) 0,8-3,14-9-10°.25 = 134,24-10« м3.

В начальном состоянии в пласте, кроме связанной воды, содержались только нефть и растворенный в ней газ. Поэтому вместо (Ш.59) можно на­ писать

^02

N01

 

NQI — *NогРнас»

 

 

 

 

Р2

PlK

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где N0u N02 — начальные массы газа и нефти в пласте.

 

 

Из приведенных соотношений получим

 

 

 

 

 

 

Уоп

 

 

134,24-10е

 

 

 

 

 

N02 =

1

а Рнас

1

 

8 ,5 -1О-0-8-106 =

95,7 -10е

т;

 

 

р2

PJK

 

0,85

 

0,3

 

 

 

 

 

N01 = 8 ,5 - 10-0-95,7- 10в-8-103= 6,508-Ю3 т.

 

 

 

 

Вычислим 2ар—b при р = р иасИмеем

 

 

 

 

 

_

 

2N02a

Рнас

^оп

 

N 2а Ратфср

N 2

 

 

2ар — Ь =

 

 

PiaT

~+

р2

“

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 -95,7-1Ов-8,5-1О-0-8-10«

— 134,24-108.

 

 

 

 

 

 

0,3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

95,7-108-8,5-10-®-108-0,9

 

95,7-100

 

 

 

 

 

“

 

0,85-10-8

 

+

0,85

=

 

 

 

 

= 43,38-108— 134,24 -10в— 86,13-100 +

112,6- 10в= -6 4 ,3 9 - 10е.

 

Как

видно,

даже при

 

р = рнас величина

 

2ар—b

отрицательна.

При

р < Рнас она тем

более

будет

отрицательной. Следовательно, справедлив

мень­

ший корень квадратного уравнения (III.61), т. е.

 

 

 

_ —b—~[/о2—- 4ас

Р2а

Определим р через 10 лет после начала разработки пласта. Имеем

a N2

8,5-10-в

 

 

 

а = '^ Г =

~

^

2=28’33' 10-9

 

 

 

 

/8,5-10-8.106-0,9

1

\

Ь = 134,24-108+ /------ 0>85. 10-з-------~ ~ о Ж

) N2 = 134,24.10в_ 0 ,2 7 6 ^ 2;

А^Ратфср

106-0,9

 

 

Рхат

 

— 0,85 -10"3 Nl = 1,059108Л+

 

122

Источник: https://tut-files.ru/previewfile/82937