Материал: Разработка нефтяных месторождений.

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

ным. При этом принимаем, что перепад давления Дрс=Рк—Рс остается посто­ янным, равным 5 МПа.

Используя формулу (V.27), получим

QH= 0,85-0,33-108 ( l -— е“ 10-2'40 + Ю-8-40е“ 10~2'40) = = 0,2805 • 108 (1 — 0,6703 — 0,00268) = 9,323 ■10« т.

Начальное содержание нефти в пласте

<?н0= т 0Удлрно = 0,33-10е-0,85 = 28,0510е т.

Следовательно, нефтеотдача за счет сжатия пористой среды

9,323-Ю8 *1 = 28,05-10е = ° > 332-

Дебит одной скважины определим по формуле (V.30). В начале разработ­ ки месторождения, т. е. при р=ро,

 

6,28 -10-13-20 (1 — е 210 2‘5)

= 281

м3/сут.

<7нсо=

2 -Ю -з-2-10-3-9,2

 

 

Когда

средневзвешенное пластовое давление

снизится до р= 10 МПа, дебит

скважины

 

 

9нс —'

6,28 -10-13-20 (е—2-10-2.40 — е-2-10-2-45 ’

2 -10_8-2*10-8-9,2

 

= 126 м3/сут.

Как видно из данного примера, только за счет сжатия пород-коллекторов пла­ ста при снижении средневзвешенного пластового давления с 50 до 10 МПа из пласта будет «выдавлено» 9,323 - 106 т нефти и нефтеотдача составит 0,332. При этом дебит добывающих нефть скважин уменьшится более чем в 2 раза.

П р и м е р V.4. Пусть имеем пласт с чисто трещинной пористостью, обла­ дающий теми же параметрами, что и рассмотренный в примере V.3 пласт, сложенный терригенными породами. Будем считать (5т= р с. При снижении сред­ невзвешенного пластового давления с 50 МПа до 10 МПа из пласта будет извлечено количество нефти, вычисляемое по формуле (V.34), а именно:

QH=

0,85-0,33-108 [(10-8 +

Ю-18) 40-108 + 10-8 (40-106)2] = 11,38-10е т.

Нефтеотдача при этом составит

4=

_0н_

11,38-Юв

0,406.

^но “

28,05-Юв =

Дебит добывающей скважины, эксплуатирующей пласт с трещинной пори­ стостью, определим по формуле (V.36).

Имеем в начале разработки пласта

9нсо

3,14- 10~1а-20 [1 — (1 — 10~2-5)4]

— 273,5 м3/сут.

2 -10-8*2-10-3-9,2

При снижении средневзвешенного пластового давления до 10 МПа получаем

<7нсо=

3 , 14- 10- 1». 20 [(1 — 10-2• 40)8 — (1 —

10-2• 45)4]

2-10-8-2-10“8-9,2

= 5 6 ,1 7 м»/сут.

Как видно из приведенных результатов, количество извле­ ченной нефти из пласта с трещинной пористостью будет более высоким, чем из пласта, сложенного терригенными породами, при аналогичном снижении средневзвешенного пластового дав-

205

дения. Дебит же скважин вследствие сильной деформации тре­ щин снижается более значительно в пласте с трещинной порис­ тостью, чем в пласте с терригенным коллектором.

§ 4 . ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ПРОБЛЕМЫ РАЗРАБОТКИ НЕФТЕГАЗОВЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЯ И ПЛАСТОВ

САНОМАЛЬНЫМИ СВОЙСТВАМИ

ВСССР накоплен значительный опыт разработки нефтега­ зовых месторождении как на естественных режимах, так и с

воздействием на пласты посредством заводнения.

Разработка, например, Анастасиевско-Троицкого месторож­ дения в Краснодарском крае осуществляется с самого начала без воздействия на пласт. Такая разработка действительно, как и следует из теории, потребовала ограничения дебитов добы­ вающих нефть скважин и, следовательно, разбуривания место­ рождения по плотной сетке скважин при sc, равном порядка 2—4*10* м2/скв, а также принятия мер по недопущению пере­ мещения газонефтяного контакта в газонасыщенную часть мес­ торождения.

Ряд нефтегазовых месторождений и отдельных горизонтов в СССР разрабатываются с использованием барьерного завод­ нения. Опыт показывает, что при таком заводнении газовые факторы нефтяных скважин уменьшаются почти в 2 раза по сравнению с газовым фактором при разработке нефтегазовых месторождений на естественных режимах.

Однако в результате приобретенного опыта разработки неф­ тегазовых и нефтегазоконденсатных месторождений перед нефтяниками возникли две специфичные для этих месторожде­ ний проблемы.

Первая из них соответствует тем случаям, когда нефтяная часть месторождения представляет собой узкую область, т. е. нефтяную оторочку, и заключается в обеспечении эффективной ее разработки. На такой оторочке оказывается нецелесообраз­ ным располагать более одного ряда добывающих скважин. При активной законтурной воде добывающие скважины, разрабаты­ вающие нефтяную оторочку, быстро обводняются. Если же за­ контурная вода не активна, то при отсутствии барьерного за­ воднения резко возрастают газовые факторы добывающих нефть скважин. При использовании барьерного заводнения та­ кие скважины быстро обводняются. Во всех описанных случаях разработки нефтегазовых месторождений с узкими нефтяными оторочками нефтеотдача оказывается низкой. Она составляет 15—20% даже при незначительной вязкости нефти. Нефтяные оторочки с повышенной вязкостью нефти эффективно разраба­ тывать еще труднее.

Вторая проблема связана, как уже упоминалось, с извлече­ нием конденсата из шефтегазоконденсатных месторождений. За­ воднение месторождений, позволяя в принципе повысить кон­

денсатоотдачу и нефтеотдачу, не всегда приводит к увеличению общей углеводородоотдачи, так как газоотдача при этом сни­ жается.

Количество извлекаемых углеводородов из нефтегазокон­ денсатных месторождений можно увеличить, используя методы комбинированного воздействия на газоконденсатную часть мес­ торождений путем.закачки в нее газа и воды. Однако проблема достижения наиболее полного извлечения конденсата при об­ щем повышении углеводородоотдачи все еще остается до кон­ ца не решенной.

Опыт разработки глубокозалегающих коллекторов с ано­ мально высоким начальным пластовым давлением, сильно де­ формирующихся в процессе извлечения из них углеводородов, еще невелик во всем мире. Однако число месторождений, про­ дуктивные пласты которых залегают на больших глубинах, воз­ растает, и поэтому проблема разработки сильно деформирую­ щихся пористых и трещиноватых коллекторов будет представ­ лять с каждым годом все больший интерес для нефтяной про­ мышленности.

Решение проблемы разработки месторождений нефтей с неньютоновскими свойствами во многом связано с использова­ нием физико-химических и особенно тепловых методов разработкш

Контрольные вопросы

1.В каких случаях при разработке нефтегазовых залежей ограничивают дебит скважин? Выведите формулу для опреде­ ления предельного безгазового дебита скважины.

2.Каким образом можно обеспечивать неподвижность газо­ нефтяного контакта при разработке нефтегазовых залежей?

3.Какие системы и технологические методы разработки ис­ пользуют при воздействии на пласты нефтегазовых и нефтега­ зоконденсатных месторождений?

4.Выведите и объясните систему уравнений для расчета процесса разработки нефтегазоконденсатного месторождения методом многокомпонентного материального баланса.

5.Выведите формулу для притока нефти к скважине из сильно деформируемого пласта при экспоненциальной зависи­ мости проницаемости от перепада давления.

6 . Какие осложнения возникают при разработке месторож­

дений, содержащих жидкость с неньютоновскими свойствами?

Г л а в а VI

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ РАЗРАБОТКИ НЕФТЯНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ

§1. ВЫТЕСНЕНИЕ НЕФТИ ИЗ ПЛАСТОВ РАСТВОРИТЕЛЯМИ

ИГАЗОМ ПРИ ВЫСОКОМ ДАВЛЕНИИ

Главная причина невозможности достижения полного вытесне­ ния нефти водой из пластов при их заводнении заключается в несмешиваемости вытесняемой и вытесняющей жидкостей, в результате чего образуется поверхность раздела между этими жидкостями и происходят капиллярные явления.

Кроме того, неполное вытеснение нефти водой в охваченных заводнением областях пластов обусловлено гидрофобизацией пород-коллекторов вследствие адсорбции тяжелых компонентов нефти на поверхности зерен пород, а также различием вязко­ стей вытесняющей и вытесняемой жидкостей, что приводит к появлению гидродинамической неустойчивости контакта нефть — вода, обволакиванию водой в пористой среде оставленных за фронтом вытеснения скоплений нефти, образованию капель или

глобул нефти, т. е., по сути дела, ее диспергированию.

 

Вследствие

указанных

причин

нефть остается

в пористой

среде

пластов,

подвергаемых заводнению, в виде

пленок на

зернах

пород и глобул,

находящихся в тупиковых

порах

или

местах

пористой среды пластов,

обойденных водой

(рис.

1 1 1 ).

Если бы нефть вытеснялась из пласта смешивающейся с ней жидкостью, то в результате молекулярной диффузии веществорастворитель проникло бы в нефть, а углеводороды нефти — в растворитель и с течением времени нефть была бы полностью вымыта из пласта. Однако если применять в процессе разра­ ботки нефтяных месторождений метод вытеснения нефти пу­ тем закачки в пласты одних только растворителей, то послед­ ние, вымыв из пластов нефть, останутся в недрах. Ясно, что оставляемое в пластах вещество должно быть доступнее и де­ шевле нефти. В качестве растворителя, вытесняющего нефть из пластов, применяют спирты, эфиры, сероуглерод и др. Однако это дорогостоящие вещества. Дешевле использовать воздух, во­ ду и в определенных условиях природный газ и двуокись угле­ рода. При этом следует учитывать, что вода в обычных пласто­ вых условиях не смешивается с нефтью, закачка в пласт возду­ ха приводит к возникновению совершенно иного процесса из­ влечения нефти из недр — внутрипластового горения.

В 50-х и начале 60-х гг. было предложено в качестве ве­ ществ, смешивающихся с нефтью для ее вытеснения из пластов, применять углеводородные растворители — сжиженный пропан,

208

Рис. 111. Разрез пористой среды:

 

 

\ 2

5

4

/ — зерна породы;

2 — остаточная нефть в

тупи­

 

 

ковой поре; 3 — глобула

нефти,

обойденная водой;

 

 

4 — пленочная нефть;

5 — вода

 

 

 

 

 

 

газовый конденсат,

бензин и дру­

 

 

гие

в виде пробок

или

оторочек,

 

 

подвигаемых по пласту водой или

 

 

сухим газом.

 

 

опыты

показали,

 

 

что

Лабораторные

 

 

в процессе

 

вытеснения

нефти

 

 

из

пластов

неограниченно

смеши­

 

 

вающимися

с

ней

веществами —

 

 

растворителями

 

коэффициент

вы­

 

 

теснения может

быть

доведен

до

 

 

100%. Если

использовать

о т о р о ч ­

 

сухим газом,,

ки

р а с т в о р и т е л я ,

продвигаемые по пласту

 

коэффициент вытеснения нефти по-прежнему остается высоким, но при этом наблюдается неустойчивость контакта газ — рас­ творитель, оторочка довольно быстро исчезает, а растворитель частично извлекается из пласта вместе с сухим газом. Таким образом, в случае применения сухого газа в качестве вещества, проталкивающего оторочку растворителя, фактически снижает­ ся коэффициент охвата пласта процессом вытеснения.

В наклонных пластах после вытеснения нефти оторочкой растворителя, проталкиваемой сухим газом сверху вниз, про­ рывы его становятся не столь существенными и процесс вытес­ нения нефти из пласта осуществляется более эффективно. Этопроисходит при обычных, недостаточно высоких пластовых давлениях. Если давления более высокие, процесс смешивания сухого газа и углеводородного растворителя происходит более интенсивно в определенных физических условиях — до неогра­ ниченной смешиваемости. Оказалось, что с дальнейшим повы­ шением пластового давления, опять-таки в определенных физи­ ческих условиях, оторочка растворителя вообще становится из­ лишней, так как между нефтью и газом возникает область полного смешивания сухого газа с углеводородами, выделив­ шимися из нефти, и затем углеводородов с самой нефтью. Вы­ теснение нефти из пластов сухим газом в области полной сме­ шиваемости его с углеводородами нефти получило название п р о ц е с с а в ы т е с н е н и я н е ф т и из п л а с т о в г а з о м в ы с о к о г о д а в л е н и я .

Если оторочка растворителя продвигается вследствие за­ качки в пласт воды, образуется область совместной фильтра­ ции растворителя и воды как двух несмешивающихся жидко­ стей, в результате чего оторочка размазывается по обводнен­ ной области пласта. В этом случае в пласте существует и об­ ласть смешения нефти и растворителя, и область несмешива­ ющихся жидкостей.

14 ю . П. Желтов

209

Процесс образования и роста области смешения нефти и растворителя как и в случае циклического нагнетания газа обуславливается молекулярной и конвективной диффузией. Однако в последнем случае жирный газ из пласта вытесняется сухим. Вязкости этих газов практически одинаковы. Если нефть вытесняется оторочкой растворителя, то вязкость нефти в ос­ новном более высокая, чем растворителя. Поэтому на характер процесса смешивания этих жидкостей в пласте и, следователь­ но, на образование оторочки необходимого размера будет ока­ зывать существенное влияние различие вязкостей нефти и раст­ ворителя.

Рассмотрим вначале процесс смешивания нефти и раство­ рителя, не учитывая вытеснения растворителя из пласта водой.

Уравнение вытеснения из прямолинейного пласта нефти ее растворителем отличается от уравнения (V.17) только коэффи­ циентом диффузии. Оно имеет следующий вид:

(VI.1)

где с — удельная концентрация растворителя в смеси нефть — растворитель; D — коэффициент диффузии; w = vlm (v — ско­ рость фильтрации; т — пористость).

Под

к о э ф ф и ц и е н т о м д и ф ф у з и и D понимают комп­

лексный

коэффициент, учитывающий не только молекулярную

и конвективную диффузии однородной жидкости в пористой среде, но и различие вязкостей вытесняющей и вытесняемой смешивающихся жидкостей.

Обработка результатов экспериментальных исследований вытеснения одной жидкости другой, смешивающейся с первой, при различии их вязкости показывает, что комплексный коэф­ фициент диффузии можно представить в первом приближении в следующем виде:

D = D£ (l-f/C^grad^ic);

DE — D0-\-DK\

(VI.2)

DK= Kww.

Здесь jic — вязкость смеси двух жидкостей; D0— коэффициент молекулярной диффузии; DK— коэффициент конвективной диф­ фузии однородной жидкости; /Сш, /Сц — экспериментальные ко­ эффициенты, учитывающие соответствено конвективную диф­ фузию однородной жидкости и разновязкостную диффузию.

При движении смешивающихся жидкостей в прямолиней­ ном пласте концентрацию вытесняющей жидкости, т. е. раство­ рителя, в нефти можно получить по уравнению (VIЛ). Для этого, как и в случае циклического нагнетания газа, исполь­ зуем приближенный метод интегральных соотношений. Решение

210

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