Материал: Разработка нефтяных месторождений.

при непрерывной закачке в пласт горячей воды, для каждой дополнительно* полученной тонны нефти потребуются еще большие расходы энергии на подо­ грев горячей воды.

Для того чтобы снизить энергоемкость вытеснения нефти из пластов теп­ лоносителями, используют метод тепловых оторочек.

§ 3. РАЗРАБОТКА МЕСТОРОЖДЕНИЙ ПУТЕМ ЗАКАЧКИ ТЕПЛОНОСИТЕЛЕЙ В ПЛАСТ МЕТОДОМ ТЕПЛОВЫХ ОТОРОЧЕК

По этому методу вместо непрерывной закачки теплоносителя после проникновения его в пласт через определенное время можно нагнетать воду при пластовой температуре. При этом в пласте создается перемещающаяся в направлении процесса вы­ теснения нефти нагретая область, получившая название т е п л о ­

с температурой, близкой к пластовой, был предложен в 50-х гг., но только в 60-х гг. по экспериментальным и теоретическим данным обосновали метод тепловых оторочек как способ раз­ работки нефтяных месторождений. Были разработаны методики выбора оптимальных размеров тепловых оторочек при различ­ ных геолого-физических условиях пластов, темпах нагнетания в пласт теплоносителей, их параметрах и других технологичес­ ких показателях разработки месторождений.

Использование тепловых оторочек позволяет получить не­ сколько меньшую нефтеотдачу по сравнению с этим показате­ лем при непрерывной закачке теплоносителей в пласт. Но в та­ ком случае на подготовку горячей воды или пара значительно­ меньше тратится энергии.

Если рассматривать отношение дополнительно извлеченной нефти AQH, получаемой при использовании метода тепловой ото­ рочки, к затрате тепла QT на нагрев теплоносителя, то опти­ мальные размеры оторочки и другие показатели теплового воз­ действия достигаются при условии

TIt0 = AQH/QT ---->- max. (VII.35>

Конечно, если учитывать другие критерии, в принципе мож­ но выбирать иные показатели теплового воздействия, не обяза­ тельно в точности соответствующие условию (VII.35).

Рассмотрим распределение температуры в прямолинейном пласте при создании в нем тепловой оторочки за счет закачки горячей воды, основываясь на решении (VII.20). Вначале за­ качивают в пласт горячую воду с начальной температурой Т = = Т1 и AT=ATi. В момент времени t = t* температура этой воды снижается скачком до Т = Тпл или становится ДГ = 0 при х = 0.

Так как исходное уравнение (VII.15), описывающее распре­ деление температуры при закачке в пласт горячей воды, линей­ ное, то сумма двух его решений есть тоже решение. Поэтому,, чтобы получить распределение температуры в прямолинейном пласте при создании в нем тепловой оторочки, нужно из реше­

25&

ния (VII.20) вычесть такое же решение, но зависящее не от t, а от t—t* (U — момент начала закачки в пласт воды с темпера­ турой, равной пластовой).

В результате для определения распределения перепада тем­ пературы ДT(x,t) в пласте с тепловой оторочкой получим сле­ дующую формулу:

“КткХ

AT (х, t) = A7\ erfc

чения те же, что и в предыдущих параграфах.

Как следует из (VII.36), максимальная температура в плас­ те достигается при х = хтах, причем

7*=200 сут после начала процесса вытеснения нефти переходят на закачку

холодной воды с ДГ=0. Будем считать, что процесс разработки рассматривае­

3,8/107 кДж/т. Определим распределение температуры в пласте в различные моменты времени, а также остаточную нефтенасыщенность sHо с т , нефтеотдачу

и «чистую» дополнительно полученную нефть по сравнению с этими парамет­ рами при вытеснении нефти из пласта холодной водой к концу разработки пласта, т. е. при /=500 сут, как в случае использования тепловой оторочки, так и во время непрерывной закачки в пласт горячей воды.

Определим по формуле (VI 1.36) распределение температуры в пласте в различные моменты времени /. На рис. 134 показано распределение темпера­

ловой оторочке существенно снижается с течением времени. Кривая 4 харак­ теризует распределение температуры в пласте при непрерывной закачке в него горячей воды в течение 500 сут.

В соответствии с тем же предположением о поршневом характере вытес­ нения нефти из пласта при закачке в него горячей воды, но с учетом зависи­ мости остаточной нефтенасыщенности sHо с т от температуры, определяемой по

формуле (VII.34), будем считать, что из охлаждаемой области тепловой ото­ рочки, т. е. из области x<.vmax (xmax приближенно вычисляют по формуле (VI 1.37)) нефть уже не вытесняется. Вычисленное по формуле (VII.34), с уче­ том указанного положения, распределение насыщенности в случае применения тепловой оторочки соответствует кривой 2 (см. рис. 133), а в случае непрерыв-

256

Из уравнения (VIIIЛ) видим, что для обеспечения опреде­ ленной скорости поступления запасов из разведки в разработку необходимо заблаговременно направлять соответствующие ре­ сурсы в подготовку запасов более низких категорий. Коэффи­ циенты подтверждаемости запасов обычно сильно колеблются, но по каждому конкретному региону или стране в целом можно получить статистические закономерности изменения этих коэф­ фициентов с тем, чтобы рассчитывать скорости подготовки за­ пасов различных категорий. Поддержание величин G на опре­ деленных уровнях необходимо для обеспечения надежности за­ планированного перевода запасов. Если перевод запасов из какой-либо более низкой категории окажется недостаточным вследствие внезапного снижения коэффициента их подтверж­ даемости, можно обеспечить перевод данных запасов в более высокую категорию за счет временного снижения величины Gt..

Рассмотрим основную часть модели взаимосвязи разведки запасов и разработки нефтяных месторождений.

В нефтегазоносном регионе или в стране в целом разведан­ ные нефтяные месторождения переводят в разработку постепен­

Извлекаемые запасы месторождения М0 обозначим через Л®, а

Отметим следующее. Если рассматривать совместно развед­ ку нефтяных месторождений и их разработку как некоторую подсистему, то развитие такой подсистемы характеризуется ©б- щим оптимумом. Этот оптимум можно определять осреджемжо* считая свойства всех нефтяных месторождений одинаковыми* ш дифференцированно с учетом свойств отдельных месторожде­ ний. Будем в дальнейшем называть осредненньан оптимум об ­ щ им о п т и м у м о м п е р в о г о , а дифференцированный* — о б щ и м о п т и м у м о м в т о р о г о р о д а .

При заданных ресурсах (труб, буровых установок, машин ш т. д.), выделяемых народным хозяйством нефтяной промышлен­ ности, можно развивать подсистему разведка — разработка раз­ личными путями. Например, направить подавляющую часть ре­ сурсов в разработку, уплотняя сетку скважин на месторожде­ ниях и обеспечивая высокий темп их добычи. Однако разведка

19 ю . П. Желтое

запасов нефти при этом будет вестись очень медленно, что спу­ стя некоторое время скажется на развитии добычи нефти, ко­ торая не будет столь высока, как могла бы быть при выделен­ ных ресурсах.

Развивать подсистему разведка — разработка можно и поиному. Так, направив основную часть ресурсов в разведку и не оставив достаточного их количества для разработки месторож­ дений, можно опять-таки не получить большой добычи нефти. Следовательно, если оптимальное распределение ресурсов в раз­ ведку и разработку нефтяных месторождений.

Рассматривая возможные перераспределения ресурсов в раз­ ведку и разработку нефтяных месторождений, необходимо знать, что не все из материальных ресурсов одинаково потребляемы как в разведке, так и в разработке. Так, ряд ресурсов (буриль­ ных труб, долот, обсадных колонн, цемента и других видов ма­ териалов) почти одинаково применимы как в разработке нефтя­ ных месторождений, так и в их разведке. Другие же виды ре­

используют очень мало. Однако, во-первых, речь идет о долго­ срочном планировании, когда можно перестраивать соответст­ вующие производства в целях оптимального развития добычи нефти в стране в целом, и, во-вторых, механическое оборудова­ ние объединяет один общий фактор — затраты металла на его производство, а металл можно оптимально перераспределить между отдельными производствами.

Оптимум второго рода связан, как уже сказано, с распре­ делением ресурсов в разведку и разработку отдельных место­ рождений или групп месторождений. Так как физико-геологи­ ческие свойства нефтяных месторождений различны, затраты ре­ сурсов, требующихся для получения определенной добычи неф­ ти из каждого отдельного месторождения или из каждой груп­ пы месторождений с примерно одинаковыми свойствами, будут неодинаковыми. Поэтому и возникает задача оптимального рас­ пределения ресурсов в разведку и разработку отдельных место­ рождений с тем, чтобы при заданных ресурсах получить макси­ мальную добычу нефти из всех месторождений.

Рассмотрим модель развития нефтяной промышленности с установления количественной взаимосвязи разведки и разра­ ботки нефтяных месторождений.

Будем при нахождении общего оптимума первого рода счи­ тать, что в разработку вводятся некоторые осредненные место­ рождения с одинаковыми физико-геологическими свойствами. Отметим еще раз, что учесть различие свойств будущих место­ рождений, если эти свойства можно предсказать, позволяет определение общего оптимума второго рода.

Если рассматриваются месторождения, имеющие в среднем одинаковые свойства, то можно просто полагать, что в неко­ торый момент времени т вводят в разработку извлекаемые за­

290

пасы нефти ДЯ(т). Тогда, на основе формулы (VIII.2), получим

Если заданы выделяемые нефтяной промышленности на плани­ руемый период ресурсы, то заданы и общая длина обсадных труб (в метрах) и общий объем других материалов и оборудо­ вания. Тогда

Далее примем, что скорость поступления запасов нефти из разведки в разработку g (0 пропорциональна произведению эф­ фективности разведочного бурения Ер на скорость dMPldt при­ ращения числа метров породы, пробуренных в разведочном бу­ рении, т. е.

в количестве открытых извлекаемых запасов нефти (в тоннах), приходящихся на 1 м разведочного бурения, изменяется с рос­ том степени разведанности рассматриваемой территории регио­ на или страны. Однако с целью некоторого упрощения модели будем считать ее неизменной.

Скорость ввода разведанных извлекаемых запасов в разра­ ботку обозначим через g3(t) =dN/dt. Эту скорость можно выра­ зить через параметр А. П. Крылова NKP (извлекаемые запасы, приходящиеся на скважину), скорость изменения длины экс­

В некоторых случаях разведанные запасы нефти не могут быть введены немедленно в разработку. Тогда появляются за­ пасы Nop(t), ожидающие ввода в разработку, изменение кото­