Лекция 5. Задачи и особенности проектирования процесса разработки

Система разработки является рациональной если она обеспечивает необходимый для страны уровень добычи нефти при возможно меньших издержках и при возможно более полном извлечении нефти из недр.

При проектировании разработки надо определить число скважин, схему их размещения по площади залежи, время ввода в действие и режимы работы. Это могут быть скважины добывающие, нагнетательные (водяные или газовые), контрольные (пьезометрические, наблюдательные и т. п.). Решить указанную задачу прямым путем невозможно. Поэтому устанавливают рациональную систему разработки залежи при рассмотрении и технико-экономическом анализе совокупности схем и вариантов разработки. Для этого с помощью моделирования и гидродинамических расчетов определяют основные показатели процесса разработки при осуществле­нии различных схем и вариантов(как бы заставляя залежь работать в различных технологических условиях).

Ряд вопросов, имеющих первостепенное значение при проектировании системы разработки, может быть решен только с помощью гидродинамических методов. К ним в первую очередь относят:

1) определение наивыгоднейших схем размещения добывающих и нагнетательных скважин и последовательности их ввода в работу;

2) определение дебитов добывающих и нагнетательных скважин в различные моменты процесса разработки; установление динамики текущей добычи нефти и сопутствующих ей воды и газа;

3) определение сроков работы отдельных групп скважин, а также полного срока разработки залежи; выявление характерных особенностей продвижения границы раздела нефть--вода и нефть--газ.

Все эти вопросы решают для каждого из рассматриваемых схем ивариантов разработки.

Сущность гидродинамических методов заключается в определении количе­ственной связи между поведением дебитов скважин и давлений на забоях этих скважин и на определенных контурах, скоростей и сроков перемещения частиц пластовой жидкости в зависимости от формы залежи, параметров продуктивного пласта, вязкости нефти, воды и газа или их смесей, числа и взаимного расположения скважин. Расчетные формулы базируются на основных законах фильтрации жидкостей в пористых средах и законах взаимодействия отдельных скважин в процессе их совместной работы.

Чтобы получить в результате гидродинамических расчетов надежные характеристики процесса разработки необходимо использовать, возможно более полные и достоверные данные о залежи. Они должны охарактеризовать строение залежи, физические свойства пород и жидкостей в пределах залежи и в области ее окружающей, условия эксплуатации скважин. Но простого сбора данных недостаточно. Дело в том, что залежи нефти обычно имеют весьма сложную форму, как в плане, так и по вертикальному разрезу, а такие основные параметры пласта, как мощность, проницаемость и пористость, могут значительно изменяться. Учет этого чрезвычайно усложняет расчеты. Основным препятствием является не трудоемкость такой работы, а то, что мы располагаем данными по ограниченному числу скважин. Практика показывает, что средние значения основных пластовых параметров, установленные по этому небольшому числу скважин, мало изменяются после бурения всех остальных скважин, изменение же этих параметров по площади залежи, как правило, значительное. Это в большинстве случаев делает бессмысленным выполнение гидродинамического прогноза процесса разработки с учетом деталей геологического строения в том виде, как они представляются нам на этой начальной стадии.

Поэтому после сбора, обработки и систематизации исходных данных строят идеализированную расчетную схему залежи.

1. Так как вертикальные размеры залежи обычно малы по сравнению с горизонтальными, при построении такой схемы заменяют действительную картину фильтрации ее проекцией на горизонтальную плоскость.

2. Фактический постепенный переход от нефтенасыщенной части залежи к водоносной заменяют расчетным контуром нефтеносности с вертикальным водонефтяным контактом.

3. Полученную форму расчетного контура нефтенос­ности заменяют правильной геометрической фигурой: полосой, кругом, кольцом, сектором кольца или круга или их совокупностью.

4. Принимается гипотеза об однородности пласта как по площади залежи, так и по разрезу. Параметры такого расчетного пласта устанавливают осреднением фактических исходных данных.

В дальнейшем все различные принципиальные схемы процесса и варианты расстановки скважин рассчитываются и анализируются для идеализированной расчетной схемы. В результате технико-экономического анализа выбирается система разработки. Таким путем более или менее правильно устанавливают рациональное число скважин на залежи и схему их размещения, наиболее эффективные режимы работы скважин, уровень добычи нефти по залежи и его изменение во времени, срок извлечения основных промышленных запасов нефти, средние сроки работы различных групп скважин.

Но это лишь средние показатели процесса разработки.

В действительности из-за сложности геологического строения залежи дебиты и сроки работы отдельных скважин или отдельных участков залежи могут значительно отличаться от средних проектных.

Для получения более полных достоверных расчетных характеристик разработки пользуются расчетными схемами неоднородного пласта.

При проектировании предусматривают такой порядок разработки залежи, который позволял бы дополнять запроектированную систему разработки при выявлении изменений условий эксплуатации и по мере накопления дополнительных данных о геологическом строении залежи, основных параметрах пласта и т. п. То есть, применяют двухстадийное, а в особо сложных случаях и трехстадийное проектирование. При этом по данным разведочных скважин, результатам пробной разработки составляется технологическая схема разработки, характеризующая возможности залежи и обосновывающая рациональную систему ее разработки. В ней, с целью получения достоверного и достаточно детального освещения залежи, намечается бурение скважин не подряд (исходя из выгод проведения бурения), а по разреженной сетке, по возможности, по всей площади залежи. Позже сетка скважин сгущается. По этим скважинам собирают геологи­ческие, геофизические данные, проводят в них гидродинамические исследования с целью определения параметров залежи. Затем лишь приступают к составлению проекта разработки, учитывающего дополнительно выявленные характерные детали строения залежи и более достоверного, чем технологическая схема разработки. Однако и при этом нельзя рассчитывать, что в проекте могут быть установлены заранее на весь срок разработки все детали процесса.

Несомненно, и при таком подходе, по мере накопления новых данных и появления новых технических возможностей, в проект необходимо будет вносить уточнения и коррективы. Однако они будут менее значительными, чем при одностадийном проектировании, а возможность принятия неудачных систем разработки и ошибочных рекомендаций снизится.