может быть применена новая технология извлечения нефти из недр, вследствие чего снова будет расти добыча нефти из ме сторождения.
2. Темп разработки месторождений z(t), изменяющийся во времени t, равный отношению текущей добычи нефти qH(t) к извлекаемым запасам месторождения:
z(t) = qH(t)/N. |
(1.21) |
Если извлекаемые запасы нефти месторождения остаются неизменными в процессе его разработки, то изменение во вре мени темпа разработки месторождения происходит аналогична изменению добычи нефти и проходит те же стадии, что и добы ча нефти.
Разработка месторождения, начавшись в момент времени t = 0, заканчивается в момент tK, к которому из пласта будут до быты все извлекаемые запасы нефти N. Тогда
^ z ( t ) d t = 1. |
(1.22) |
о
При расчетах добычи нефти z(t) можно представлять анали тическими функциями. Поэтому для удобства интегрирования можно полагать, что
00 |
|
^ z( t)d t= 1, |
(1.23) |
о
поскольку z(t) = 0 при
Можно получить связь между темпом разработки месторож дения в целом, параметром N3KP, темпом разработки элемента системы z3(r) и скоростью ввода элементов системы в эксплуа тацию w(t). Используя (1.11) и (1.21), получим
|
t |
|
z (t) = |
[ w (т) z3 (t— т) dx. |
(1.24) |
b
Темп разработки нефтяного месторождения можно предста вить также в виде отношения текущей добычи нефти qn(t) к геологическим запасам нефти G месторождения. Имеется сле дующая связь между извлекаемыми и геологическими запаса ми нефти:
N = r\KGt |
(1.25) |
где т]к— конечная нефтеотдача. |
месторож |
Используя (1.25), можно найти темп разработки |
|
дения, определяемый как |
|
|
(1.26) |
31
от
Рис. 22. Зависимости темпов разработки месторождений |
z{t) и |
ф(/) |
от вре- |
|||||
■мени: |
|
|
|
|
|
|
|
|
1 и 2 — темпы разработки |
соответственно от остаточных запасов |
нефти |
<р(<) |
и |
от на |
|||
чальных ее запасов z(t) |
|
|
|
|
|
|||
Используя (1.21), (1.25) и (1.26), получим |
|
|
|
|
||||
J J t) = V |
{t). |
|
|
|
|
|
|
(1.27) |
Наконец, есть понятие о темпе разработки, |
определяемом |
|||||||
как отношение текущей добычи нефти q»(t) к остаточным |
(из |
|||||||
влекаемым) |
запасам нефти N0ci(t) месторождения, |
т. е. |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
(L28) |
Для Nocr(t) |
имеем следующее выражение: |
|
|
|
|
|||
Л'ост (0 = J V - j 4 w |
dt. |
|
|
|
(1.29) |
|||
|
|
О |
|
|
|
|
|
|
Продифференцируем выражение (1.28) с учетом (1.29). Име- |
||||||||
•ем |
|
|
|
|
|
|
|
|
д/ |
, fn |
dN ОСТ _ |
dqH |
|
|
|
(1.30) |
|
dt ^ост"ГФ |
dt |
— dt ■ |
|
|
|
|||
Учитывая, |
что |
А^0ст= ^н/ф, dN0cr/dt = —qH, |
qH= zN, получим |
|||||
окончательно следующую дифференциальную связь между тем
пами разработки месторождения: |
|
|
dtp z |
dz |
(1.31) |
~dt~ 'Тр |
(pZ — ~dT- |
|
Если зависимость z = z(t) выразить аналитически, то, подставив ее в (1.31), получим ф—ф(0-
П р и м е р |
1.3. Допустим, что темп разработки нефтяного месторождения |
изменяется во |
времени так, как это показано на рис. 22. На первой стадии |
разработки месторождения z(t) изменяется по линейному закону:
4(t) = at;
.32
На второй стадии темп разработки, исчисляемый от начальных извлекаемых запасов нефти, остается постоянным, равным максимальному zmax:
z (0 |
= zmax= const; |
tx < f < t2. |
На |
третьей и четвертой стадиях темп разработки месторождения z(t) умень |
|
шается по закону, формула которого имеет вид
*(0 = w e - *
Требуется определить, как будет изменяться на указанных стадиях темп разработки q>(t), исчисляемый от остаточных извлекаемых запасов нефти ме сторождения.
Прежде всего следует указать, что если параметры a, t\, /2 и zmax заданы, то параметр с, характеризующий скорость уменьшения темпа разработки на третьей и четвертой стадиях, будет зависеть от заданных параметров и опре деляться на основе формулы (1.23).
Для определения зависимости <р(/) на различных стадиях разработки ме сторождения можно подставить z(t) из приведенных выражений в дифферен циальное соотношение (1.31). Однако для первой стадии проще определить
<р(/) непосредственно из выражений (1.28) и (1.29). Тогда получим |
|
|||||||||||
Ян = |
aNt 5 |
сt |
|
аМ2 |
|
ф = |
|
(1.32) |
||||
J Ян(0 dt = |
2 |
! |
|
|
||||||||
|
|
|
|
О |
|
|
|
|
|
|
|
|
Сделаем числовые оценки величин z(t) |
и <р(0- Если, |
например, при /1 = |
||||||||||
= 5 |
лет |
|
значение z = z max=0,05 |
1/год |
и, |
следовательно, |
а=0,01 |
1/год2, то |
||||
<р = 0,057. Как |
видно |
из выражения |
(1.32), ф(/) при линейном возрастании |
|||||||||
qH(t) |
увеличивается нелинейно. На рис. 22 показано изменение ф(/) |
на различ |
||||||||||
ных стадиях разработки. |
на второй стадии подставим выражение z = z max= |
|||||||||||
Для |
|
определения |
ф(/) |
|||||||||
= const, |
|
характерное |
для |
этой |
стадии, |
в |
(1.31). Получим |
дифференциальное |
||||
уравнение |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
dq>/dt = |
ф2. |
|
|
|
|
|
|
|
|
(1.33) |
||
Его решением будет |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Ф = |
1/(С-0, |
|
|
|
|
|
|
|
|
(1.34) |
||
где С — постоянная, подлежащая определению из условия |
|
|
||||||||||
Ф = |
|
|
at1 |
|
1 |
при |
t = |
tx. |
|
|
(1.35) |
|
1 |
|
|
С — и |
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Из |
|
(1.35) |
получим |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1— |
atx2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
С — |
+ |
~2~ |
|
|
|
|
|
|
|
(1.36) |
||
at1 |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
Так как zmax = a/i, из |
(1.34) и (1.36) окончательно имеем |
|
|||||||||
Ф = |
1 |
|
|
|
|
|
< t < t2. |
|
|
(1.37) |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Пусть ^2=10 лет, т. е. максимальный уровень добычи нефти поддержи вается еще 5 лет после выхода месторождения на него. Тогда при t = t 2 зна чение ф=0,08. Из формулы (1.37) следует, что и на второй стадии ф(<) воз растает.
3 Ю. П. Желтов |
33 |
|
На третьей и четвертой стадиях |
|
|||
<р= const; |
|
|
(1.38) |
||
|
В самом |
деле, подставляя (1.37) в (1.31), получим следующее дифферен |
|||
циальное уравнение: |
|
||||
dz/dt = —cz. |
|
|
(1.39) |
||
у |
Его решением будет |
|
|||
7 |
р—С(t~tо) |
• |
(1.40) |
||
2 |
— 2max “ |
2 |
|||
|
Выражение |
(1.40) как раз совпадает с законом изменения z(t) |
в третьей |
||
и четвертой стадиях. Таким образом, на этих стадиях темп разработки z(t), исчисляемый от начальных извлекаемых запасов, в рассматриваемом случае, падает, а ф(/), исчисляемый от остаточных извлекаемых запасов, остается постоянным до конца разработки. Можно утверждать следующее: экспонен циальное падение добычи нефти из месторождения в целом получается при постоянном темпе разработки от остаточных извлекаемых запасов.
3. Добыча жидкости из месторождения. При разработке неф тяных месторождений вместе >с нефтью и газом из пласта до бывается вода. При этом можно рассматривать нефть вместе с растворенным в ней газом или дегазированную нефть. Д о б ы ча ж и д к о с т и — это суммарная добыча нефти и воды. На рис. 21 показано изменение в процессе разработки месторожде
ния с применением заводнения |
добычи нефти |
qH и жидкости |
?ж = <7н+<7в (йв — добыча воды). |
Как видно из |
этого рисунка, |
добыча жидкости всегда превышает добычу нефти. На третьей и четвертой стадиях из месторождения обычно добывается ко личество жидкости, в несколько раз превышающее количество добываемой нефти.
4. Нефтеотдача — отношение количества извлеченной из пла
ста нефти к первоначальным ее запасам в пласте. |
Различают |
текущую и конечную нефтеотдачу. Под т е к у щ е й |
н е ф т е о т |
д а ч е й понимают отношение количества извлеченной из пласта нефти на данный момент разработки пласта к первоначальным ее запасам. К о н е ч н а я н е ф т е о т д а ч а — отношение коли чества добытой нефти к первоначальным ее запасам в конце разработки пласта. Вместо термина «нефтеотдача» употребляют также термин «коэффициент нефтеотдачи».
Уже из данного выше определения текущей нефтеотдачи сле дует, что она переменна во времени и возрастает по мере уве личения количества извлеченной из пласта нефти. Поэтому термин «коэффициент нефтеотдачи» можно применять по отно шению к конечной нефтеотдаче.
Текущую нефтеотдачу обычно представляют зависящей от различных факторов — количества закачанной в пласт воды при заводнении, отношения этого количества к объему пор пласта, отношения количества извлеченной из пласта жидкости к объ ему пор пласта, обводненности продукции и просто от времени. На рис. 23 показан типичный вид зависимости нефтеотдачи т| от времени t. Если tK— момент окончания разработки пласта, то т]к — конечная нефтеотдача. Можно говорить о нефтеотдаче
34
Рис. 23. Зависимость теку щей нефтеотдачи т| от вре мени t
не только какого-то одного пласта, объекта, месторождения, но и о средней нефтеотдаче по группе месторождений, некоторому
геологическому комплексу, нефтедобывающему |
региону и |
по |
стране в целом, понимая под т е к у щ е й н е ф т е |
о т д а ч е й |
от |
ношение количества извлеченной из пласта нефти в данный мо мент времени к первоначальным ее геологическим запасам в группе месторождений, комплексе, регионе или в стране и под к о н е ч н о й н е ф т е о т д а ч е й — отношение извлеченной из пласта нефти в конце разработки к геологическим запасам.
Нефтеотдача вообще зависит от многих факторов. Обычно выделяют факторы, связанные с самим механизмом извлечения нефти из пластов, и факторы, характеризующие полноту вовле
чения пласта в целом |
в разработку. Поэтому нефтеотдачу и |
представляют в виде следующего произведения: |
|
Л = |
(1.41) |
где T]i — коэффициент |
вытеснения нефти из пласта; г|2 — коэф |
фициент охвата пласта разработкой. Учитывая сказанное, сле дует помнить, что для текущей нефтеотдачи коэффициент вы теснения — величина, переменная во времени. П р о и з в е д е н и е г]1т]2 с п р а в е д л и в о д л я в с ех п р о ц е с с о в р а з р а б о т к и н е ф т я н ы х м е с т о р о ж д е н и й. Впервые это пред ставление было введено А. П. Крыловым при рассмотрении неф теотдачи пластов при их разработке с применением заводнения. Величина тр равна отношению количества извлеченной из пла ста нефти к запасам нефти, первоначально находившимся в части пласта, вовлеченной в разработку. Величина т]2 равна от ношению запасов нефти, вовлеченных в разработку, к общим геологическим запасам нефти в пласте.
Конечная нефтеотдача определяется не только возможностя ми технологии разработки нефтяных месторождений, но и эко номическими условиями. Если даже некоторая технология поз воляет достичь значительно более высокой конечной нефтеот дачи, чем существующая, это может быть невыгодно по эко номическим причинам.
3' |
35 |