Под системой разработки нефтяной залежи подразумевается последовательность её эксплуатационного разбуривания в совокупности с методами воздействия на залежь.

Системы разработки, основанные на размещении скважин по равномерной сетке

Сетки по форме подразделяются на треугольные и квадратные. При треугольной сетке площадь дренируется более полно (91% площади), чем при квадратной(79%), но число скважин, приходящихся на единицу площади, увеличивается на 15,4% по сравнению с квадратной. Расстояние между скважинами по треугольной сетке определяют по формуле

гдеl – расстояние между скважинами в метрах;

S – площадь, приходящаяся на скважину, в м 2 .

По темпу ввода скважин в эксплуатацию различают сплошную и замедленную системы разработки. При сплошной системе все скважины вводятся в эксплуатацию в короткий срок – в течение года. При большем сроке система считается замедленной.

По порядку ввода скважин в эксплуатацию различают системы:

сгущающуюся, когда вся площадь вначале покрывается редкой сеткой скважин, а затем в промежутках между первыми скважинами бурят скважины второй очереди;

ползущую, когда первые скважины располагаются в одном и том же ряду, а последующие размещаются в определённом направлении, ориентированном по отношению к структурным элементам пласта. Различают следующие ползущие системы:

а) ползущую вниз по падению, когда ряды или группы скважин последовательно наращиваются в направлении падения пласта;

б) ползущую вверх по восстанию, когда ряды или группы скважин последовательно наращиваются в направлении восстания пласта;

в) ползущую по простиранию, когда первая группа скважин накладывается вкрест простирания пласта, а дальнейшие группы задаются в направлении простирания пласта.

Системы разработки, основанные на заложении скважин рядами

По последовательности разбуривания залежи выделяют системы:

ползущую, когда большие размеры продуктивной площади не позволяют ввести все части залежи в активную разработку. Вначале бурят не более трёх рядов скважин, расположенных параллельно ряду нагнетательных скважин (контур водоносности). При этом значительная часть пласта в первый период остаётся неразбуренной. Четвёртый ряд скважин бурят, когда обводнится первый, пятый – когда второй и т. д.

одновременную, когда разбуривание рядами осуществляется при разработке небольших и узких залежей, на которых достаточно расположить относительно оси складки по три-четыре ряда скважин.

По способу размещения нагнетательных скважин различают системы:

с законтурным заводнением;

с внутриконтурным заводнением;

с закачкой газа в газовую шапку (нагнетательные скважины располагают в пределах шапки);

с закачкой газа (высокого давления или сжиженного газа) в нефтяную часть залежи.

Вопрос 1. Дайте определение понятию «нефтяные и нефтегазовые месторождения».
Ответ. Нефтяные и нефтегазовые месторождения — это промышленные скопления углеводородов в земной коре, приуроченные к одной или нескольким локализованным геологическим структурам, т.е. структурам находящимся вблизи одного и того же географического пункта. Залежи углеводородов, входящие в месторождения, обычно находятся в пластах или массивах горных пород, имеющих различное распространение под землей, часто — различные геолого-физические свойства. Во многих случаях отдельные нефтегазоносные пласты разделены значительными толщами непроницаемых пород или находятся только на отдельных участках месторождения.
Словарь нефтегазовых терминов .

Вопрос 2. Дайте определение понятию «объект разработки месторождения».
Ответ. Объект разработки — это искусственно выделенное в пределах разрабатываемого месторождения геологическое образование (пласт, массив, структура, совокупность пластов), содержащее промышленные запасы углеводородов, извлечение которых из недр осуществляется при помощи определенной группы скважин.

Вопрос 3. Каковы основные особенности объекта разработки?
Ответ. Основные особенности объекта разработки — наличие в нем промышленных запасов нефти и определенная, присущая данному объекту группа скважин, при помощи которых он разрабатывается.

Вопрос 4. На какие виды подразделяют объекты разработки?
Ответ . Объекты разработки иногда подразделяют на следующие виды: самостоятельный , т.е. разрабатываемый в данное время, и возвратный , т.е. тот, который будет разрабатываться скважинами, эксплуатирующими в этот период другой объект.

Вопрос 5. Что понимают под системой разработки месторождения?
Ответ. Под системой разработки месторождения понимают совокупность технологических и технических мероприятий, направленных на извлечение нефти, газа, конденсата и попутных компонентов из пласта, и управление этим процессом.
В зависимости от количества, мощности, типов и фильтрационной характеристики коллекторов, глубины залегания каждого из продуктивных пластов, степени их гидродинамической сообщаемости и т.д. Система разработки месторождений предусматривает выделение в его геологическом разрезе одного, двух и более объектов разработки (эксплуатационных объектов). При выделении на месторождении двух или более объектов для каждого из них обосновывается своя рациональная система разработки.

Вопрос 6. Какую систему разработки месторождения называют рациональной?
Ответ. Рациональной называют систему разработки, которая обеспечивает наиболее полное извлечение из пластов флюидов при наименьших затратах. Она предусматривает соблюдение правил охраны недр и окружающей среды, учитывает природные, производственные и экономические особенности района.

Вопрос 7. Что включает в себя система разработки месторождения?
Ответ. Система разработки включает в себя схему и план разбуривания залежей с учетом мероприятий по воздействию на пласт.
Схема разбуривания – это схема расположения скважин на залежи и расстояние между скважинами. План разбуривания предусматривает объемы, место и очередность бурения скважин. Мероприятия по воздействию на пласт определяют систему воздействия (расположение скважин ППД) и методы повышения нефтеотдачи.
Сокращения наименований в нефтяной промышленности .

Вопрос 8. Какие виды заводнения применяются в настоящее время?
Ответ. В настоящее время применяются следующие виды заводнения:
Законтурное – нагнетательные скважины располагаются за контуром нефтеносности. Применяется для небольших залежей с хорошими коллекторскими свойствами.
Приконтурное – нагнетательные скважины располагаются на некотором удалении от контура нефтеносности в пределах водонефтяной части залежи. Условия применения те же, что и для законтурного заводнения, но при значительной ширине водонефтяной зоны.
Внутриконтурное заводнение – имеет целый ряд разновидностей:
блоковое заводнение — нефтяную залежь разрезают на полосы (блоки) рядами нагнетательных скважин, в пределах которых размещают ряды нагнетательных скважин, в пределах которых размещают ряды добывающих скважин такого же направления.
Ширину блоков выбирают от 4 до 1,5 км в соответствии с коллекторскими свойствами пласта. Количество рядов добывающих скважин в блоке 3 (трехрядное) и 5 (пятирядное заводнение).
Разновидностями блокового заводнения являются:
осевое заводнение – для узких вытянутых залежей;
центральное заводнение – для небольших залежей круглой формы;
кольцевое заводнение – для больших круглых залежей;
очаговое и избирательное заводнение – для усиления воздействия на слабо выработанные участки залежи;
барьерное заводнение – применяется для изоляции газовой шапки от нефтяной части залежи;
площадное заводнение – разновидность внутриконтурного заводнения, при котором в условиях общей равномерной сетки скважин нагнетательные и добывающие скважины чередуются в строгой закономерности, установленной проектным документом на разработку. Эта система разработки обладает большей активностью по сравнению с вышеуказанными системами. Применяют несколько вариантов формы сеток и взаимного расположения нагнетательных и добывающих скважин, при которых системы разработки характеризуются различной активностью, т.е. разной величиной отношения количеств нагнетательных и добывающих скважин. Самыми распространенными являются 5-точечная, 7-точечная и 9-точечная системы, расстояние между скважинами 300, 400, 500, 600 и 700 метров.

Тема 6.5 Геологические основы разработки нефтяных и газовых месторождений

Студент должен

знать: существующие системы разработки месторождений, системы разработки отдельных залежей и условия, влияющие на их выбор, особенности разработки газовых и газоконденсатных месторождений, геологические основы проектирования системы разработки.

Существует несколько систем расположения скважин при разработке месторождения: квадратная и треугольная (рисунок 34).

Считается, что треугольная сетка обеспечивает более равномерный дренаж нефтеносной площади скважин. В настоящее время геометрическая сетка применяется для пластов с большой неоднородностью, при разработке водонефтяных зон, при режимах водо-растворенного газа. В настоящее время можно применять расположение эксплуатационных скважин вдоль (на границе ВНК) напорного контура нефтеносности.

Рисунок 34 – Сетки расположения

эксплуатационных скважин

а – квадратная; б - треугольная

Большое значение имеет расстояние между забоями скважин:

• на нефтяных месторождениях - 400 - 600 м, а на крупных до 800м. (в США- 200-600м);
• на газовых месторождениях - 700 - 2500 м (в США- 150-1000м).

По темпу разбуривания залежи выделяют:

· сплошное бурение - производится в короткие сроки до 1 года;

· замедленная система - в течение нескольких лет.

При замедленном темпе имеет большое значение порядок разбуривания залежи. Разделяют: сгущающуюся и ползущую сетку залежи.

При сгущающейся сетке - в разных частях месторождения бурятся скважины по разряженной сетке, равномерно расположенных по площади. Последующие скважины закладываются на уплотнении первоначальной сетки. Такое повторяется 2-3 раза, пока не достигнут принятого по проекту.

При ползущей сетке - разбуривание начинают с какой-то части пласта до конечной степени уплотнения, затем бурят последующие ряды скважин в направлении от разбуренной части залежи к не разбуренной. Если пласты с высокой неоднородностью, то применяется ползущая сетка.

По характеру размещения скважин различают сетки забоев равномерные и равномерно - переменные.

Равномерные сетки - одинаковые расстояния между забоями скважин.

Равномерно - переменные - расстояние между рядами забоев скважин больше, чем расстояние между забоями в рядах.

При внутриконтурном заводнении чаще применяют равномерно переменную сетку. Расположение скважин рядами - линейное т.к. скважины в равных перемещениях рядах (сетках), забои скважин расположены в шахматном порядке. Если они разделяются на блоки, то расстояния забоев эксплуатационных скважин называются ячеичными.

Замкнутые - ряды, которые имеют вид колец неправильной формы, повторяющей контуры нефтеносности.

Незамкнутые - прямолинейные ряды, пересекают залежь в определенном направлении и обрываются вблизи контура нефтеносности.

Внутри замкнутого ряда нагнетательных скважин располагают не более трех рядов добывающих скважин. Между незамкнутыми разрезающими рядами нагнетательных скважин размещают 5 или 3 незамкнутых ряда добывающих скважин.

Под разработкой нефтяных месторождений понимают управление движением нефти в залежах к нефтедобывающим скважинам путем надлежащего размещения и последовательного ввода всего заданного фонда нефтедобывающих и водогазонагнетательных скважин с целью поддержания намеченных режимов их работы при равномерном и экономном расходовании пластовой энергии.

Рациональная система разработки месторождений предусматривает решение и осуществление следующих мероприятий.

· Выделение эксплуатационных объектов на многопластовом месторождении и определение порядка их ввода в разработку. Эксплуатационный объект - продуктивный пласт или группа пластов, разрабатываемых самостоятельной сеткой скважин при обеспечении контроля и регулирования процесса их эксплуатации . Эксплуатационные объекты на многопластовом месторождении подразделяются на

базисные (основные)- более изученные, высокопроизводительные и сравнительно крупные по запасам нефти пласты.

Возвратные - менее продуктивные и с меньшими запасами пласты, разработку которых предусматривается проводить путем возврата скважин с базисного объекта.

· Определение сетки скважин, размещение их на эксплуатационном объекте и порядок ввода скважин в эксплуатацию. Размещение скважин на объектах может быть равномерным на залежах с неподвижными контурами нефтеносности при наличии подошвенных вод или вообще при отсутствии пластовых вод. На месторождениях с перемещающимися контурами нефтеносности скважины на объектах размещаются рядами параллельно контурам нефтеносности.

Расстояния между скважинами и рядами скважин выбираются с учетом геологического строения эксплуатационного объекта с тем, чтобы охватить разработкой все участки продуктивных пластов, а также по экономическим соображениям. Необходимо стремиться разбуривать объекты редкой сеткой с тем, чтобы не было интерференции между нефтедобывающими скважинами. Это обеспечит высокую производильность каждой скважины. Однако при этом из-за литологической неоднородности продуктивных пластов возможно оставление невыработанных целиков нефти .

· Установление режима работы нефтедобывающих и водонагнетательных скважин сводится к планированию темпов отбора нефти и закачки воды в пласт для поддержания пластового давления на определенный промежуток времени. Дебиты и приемистости скважин могут быть самыми разнообразными и зависят от геологического строения продуктивных пластов и принятых режимов работы залежей. Режимы работы скважин изменяются во времени в зависимости от состояния разработки залежей (положения контура нефтеносности, обводненности скважин, прорыва газа к ним, технического состояния эксплуатационной колонны, применяемого оборудования для подъема жидкости из пласта на поверхность, закачки рабочего агента в пласт (вода, газ ) для поддержания пластового давления и др.).

· Регулирование баланса пластовой энергии в залежах нефти проводится воздействием на пласт в целом. В настоящее время основной метод интенсификации добычи нефти - поддержание пластового давления искусственным заводнением пластов. На отдельных месторождениях проводят также закачку газа в газовую шапку.

Заводнение пластов бывает:

· законтурное,

· приконтурное,

· внутриконтурное.

Законтурное заводнение применяют при разработке сравнительно небольших по размерам залежей. Нагнетательные скважины располагают за контуром нефтеносности на расстоянии 200-100 м и более.

Приконтурное заводнение применяют на месторождениях с низкой проницаемостью продуктивных пластов в водяной части залежи. Расстояние между нагнетательными скважинами и контуром нефтеносности - очень небольшое или же их располагают непосредственно на контуре нефтеносности.

Внутриконтурное заводнение применяют на крупном месторождении разделением его рядами нагнетательных скважин на отдельные эксплуатационные объекты, которые в дальнейшем эксплуатируются как самостоятельные залежи. Нагнетательные скважины располагают с учетом геологического строения месторождений в основном на высокопроницаемых участках. При этом источниками питания для краевых участков месторождений являются напор краевых вод и напор воды на линии искусственного заводнения рядами водонагнетательных скважин, расположенных около контура нефтеносности или несколько отодвинутых от него, а также рядами водонагнетательных скважин, пробуренных в нефтяной части пласта. Эти внутриконтурные водонагнетательные скважины являются источниками питания и для других отдельных нефтяных участков залежей.

Система разработки месторождения - это совокупность технологических и технических мероприятий, направленных на извлечение нефти, газа, конденсата и попутных компонентов из пласта, и управление этим процессом.

В зависимости от количества, мощности, типов и фильтрационной характеристики коллекторов, глубины залегания каждого из продуктивных пластов, степени их гидродинамической сообщаемости система разработки месторождения предусматривает выделение в его геологическом разрезе одного, двух и более объектов разработки эксплуатационных объектов. При выделении на месторождении двух или более объектов для каждого из них обосновывается своя рациональная система разработки.

Рациональной называют систему разработки, которая обеспечивает наиболее полное извлечение из пластов флюидов при наименьших затратах. Она предусматривает соблюдение правил охраны недр и окружающей среды, учитывает природные, производственные и экономические особенности района.

Система разработки включает в себя схему и план разбуривания залежей с учетом мероприятий по воздействию на пласт. Схема разбуривания - это схема расположения скважин на залежи и расстояние между скважинами. План разбуривания предусматривает объемы, место и очередность бурения скважин. Мероприятия по воздействию на пласт определяют систему воздействия и методы повышения нефтеотдачи.

Различают системы разработки залежей на естественных (природных) режимах и с поддержанием пластового давления. В настоящее время применяются следующие виды заводнения:

• а) законтурное - нагнетательные скважины располагаются за контуром нефтеносности. Этот вид заводнения применяется для небольших залежей с хорошими коллекторскими свойствами.
• б) приконтурное - нагнетательные скважины располагаются на некотором удалении от контура нефтеносности в пределах водонефтяной части залежи. Условия применения те же, что и для законтурного заводнения, но при значительной ширине водонефтяной зоны.
• в) внутриконтурное заводнение - имеет целый ряд разновидностей, а именно: блоковое заводнение - нефтяную залежь разрезают на полосы (блоки) рядами нагнетательных скважин, в пределах которых размещают ряды добывающих скважин такого же направления. Ширину блоков выбирают от 4 до 1,5 км в соответствии с коллекторскими свойствами пласта. Количество рядов добывающих скважин в блоке - 3 (трехрядное) и 5 (пятирядное заводнение).

Разновидностями блокового заводнения являются:

• 1. Осевое заводнение - для узких вытянутых залежей;
• 2. Центральное заводнение - для небольших залежей круглой формы;
• 3. Кольцевое заводнение - для больших круглых залежей;

4. Очаговое и избирательное заводнение - для усиления воздействия на слабо выработанные участки залежи;

• 5. Барьерное заводнение - применяется для изоляции газовой шапки от нефтяной части залежи.
• 6. Площадное заводнение - разновидность внутриконтурного заводнения, при котором в условиях общей равномерной сетки скважин нагнетательные и добывающие скважины чередуются в строгой закономерности, установленной проектным документом на разработку. Эта система разработки обладает большей активностью по сравнению с вышеуказанными системами.
• 3. Размещение скважин по площади залежи

При разработке газовых и газоконденсатных месторождений широко применяют следующие системы размещения эксплуатационных скважин по площади газоносности:

• 1) равномерное по квадратной или треугольной сетке;
• 2) батарейное;
• 3) линейное по «цепочке» ;
• 4) в сводовой части залежи;
• 5) неравномерное.
• 1) В случае равномерного размещения скважины бурят в вершинах правильных треугольников или углах квадратов. Во время эксплуатации залежи удельные площади дренирования скважин в однородных по геологофизическим параметрам газонасыщенных коллекторах одинаковы при одинаковых дебитах скважин. Равномерная сетка скважин обеспечивает равномерное падение пластового давления. Дебиты скважин в данном случае обусловливаются средним пластовым давлением по залежи в целом. Выполнение указанного условия целесообразно в том случае, когда пласт достаточно однороден по своим коллекторским свойствам. В неоднородных по геолого-физическим параметрам коллекторах при равномерном размещении скважин соблюдается постоянство отношения дебита скважины к запасам газа в удельном объеме дренирования, т.е. при равномерном размещении скважин темп снижения средневзвешенного по объему порового пространства приведенного давления в удельном объеме дренирования равен темпу снижения приведенного давления в залежи в целом.

Недостатком равномерной системы расположения скважин является увеличение протяженности промысловых коммуникаций и газосборных сетей.

2) Системы размещения скважин по площади газоносности в виде кольцевых или линейных батарей широко применяют при разработке газоконденсатных месторождений с поддержанием пластового давления путем осуществления закачки газа или закачки в пласт воды. На месторождениях природного газа, имеющих значительную площадь газоносности, батарейное размещение эксплуатационных скважин может быть обусловлено желанием обеспечить заданный температурный режим системы пласт-скважина-промысловые газосборные сети, например, в связи с возможным образованием гидратов природного газа.

При батарейном размещении скважин образуется местная воронка депрессии, что значительно сокращает период бескомпрессорной эксплуатации месторождения и срок использования естественной энергии пласта для низкотемпературной сепарации газа.

• 3) Линейное расположение скважин по площади газоносности обусловливается геометрией залежи. Оно обладает теми же преимуществами и недостатками, что и батарейное.
• 4) Размещение скважин в сводовой части залежи может быть рекомендовано в случае, если газовая залежь обладает водонапорным режимом и приурочена к однородному по коллекторским свойствам пласту.

На практике газовые и газоконденсатные залежи разрабатываются, как правило, при неравномерном расположении скважин по площади газоносности. Это обстоятельство обусловлено рядом организационно-технических и экономических причин.

5) При неравномерном размещении скважин на площади газоносности темпы изменения средневзвешенного приведенного давления в удельных объемах дренирования скважин и всей залежи различны. В этом случае возможно образование глубоких депрессионных воронок давления в отдельных объемах залежи.

Равномерное размещение скважин на площади газоносности приводит к лучшей геологической изученности месторождения, меньшей интерференции скважин при их совместной работе, более быстрому извлечению газа из залежи при одном и том же числе скважин и одинаковых условиях отбора газа на забое скважины.

Преимущество неравномерного размещения скважин на площади газоносности по сравнению с равномерным заключается в уменьшении капитальных вложений при строительстве скважин, сроков строительства скважин, общей протяженности промысловых дорог и т.д.

Наблюдательные скважины (около 10% эксплуатационных) бурят, как правило, в местах наименьшей геологической изученности залежи, вблизи мест тектонических нарушений в водоносной зоне около начального газоводяного контакта в районах расположения скважин, эксплуатирующих одновременно несколько пластов, в центре кустов при батарейно-кустовом размещении скважин. Они позволяют получать разнообразную информацию о конкретных свойствах пласта, изменении давления, температуры и состава газа, перемещении газоводяного контакта, газо-, водо- и конденсатонасыщенности пласта, а также направлении и скорости перемещения газа в пласте.

При разработке газоконденсатных залежей с поддержанием пластового давления размещение нагнетательных и эксплуатационных скважин на структуре и площади газоносности зависит от рабочего агента, закачиваемого в пласт для поддержании давления, геометрической формы площади газоносности в плане и коллекторских свойств залежи.

При закачке в пласт газообразного рабочего агента, в основном сухого газа, агнетательные скважины размещают в виде батарей в приподнятой, купольной части залежи, эксплуатационные -- также в виде батарей, но в пониженной части, на погружении складки. При закачке в пласт воды нагнетательные скважины размещают в пониженной части залежи, а эксплуатационные -- в повышенной, купольной.

При таком размещении скважин на структуре увеличивается коэффициент охвата вытеснением пластового газа рабочим агентом за счет различия вязкостей и плотностей пластового газа и закачиваемого рабочего агента.

Нагнетательные и эксплуатационные скважины при разработке залежей с поддержанием давления размещаются на площади газоносности в виде кольцевых или лилейных цепочек скважин.

Обычно расстояние между нагнетательными скважинами принимают 800 - 1200м, а между добывающими 400 - 800м.

Разработку газоконденсатных месторождений следует вести при постоянном числе нагнетательных и добывающих скважин.