Д.т.н.,
проф. Орынгожин Е.С.,
магистрант
Пан А.К.,
ст. преп. Джексенбаев
Е. К.
Казахстан
г. Алматы,
Казахский
Национальный технический университет им. К.И. Сатпева
ОСНОВЫ
ПРОЕКТИРОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ РАЗРАБОТКИ МЕСТОРОЖДЕНИЯ
Нефтегазодобывающая отрасль является базовой
отраслью народного хозяйства страны. Эффективность ее функционирования во
многом определяет состояние экономики страны. Одним из главных направлений
повышения качества проектирования, управления и контроля за разработкой нефтяных
и газонефтяных месторождений является точно и корректно спроектированная
технологическая модель разработки.
Технологический проект разработки - основной
документ, по которому осуществляется комплекс технологических и технических
мероприятий по извлечению нефти и газа из недр, контролю процесса разработки. В
проектах разработки предусматривается комплекс мероприятий, направленных на
достижение максимально возможного коэффициента извлечения УВС.
Модель процесса разработки месторождения – это
система количественных представлений о процессах фильтрации флюидов в пласте и
извлечения нефти и газа из недр, основанная на законах сохранения вещества,
энергии и уравнениях состояния. Модели пластов и процессов извлечения из них
нефти и газа облечены в математическую форму, то есть характеризуется
определенными математическими соотношениями.
Модель пласта – это система количественных
представлений о геолого-физических свойствах, используемая в расчетах
показателей разработки.
При проектировании разработки месторождений
основным моментом является прогноз обводнённости и уровней добычи нефти и газа.
Нефтяные месторождения как объекты природы обладают весьма разнообразными
свойствами. Одна из основных особенностей нефтегазосодержащих пород – различие
коллекторских свойств (пористости, проницаемости) на отдельных участках
пластов. Эту пространственную изменчивость свойств пород – коллекторов называют
литологической неоднородностью. Вторая особенность – наличие в коллекторах
трещин или трещиноватость пластов. При разработке нефтяных месторождений эти
особенности пород оказывают наиболее существенное влияние на процессы
извлечения нефти и газа, и поэтому их проектирование и моделирование, в том
числе одномерное, имеет очень широкий спектр. К числу наиболее известных и чаще
используемых в теории и практике разработки нефтяных месторождений моделей
пластов относятся следующие:
- модель однородного пласта. В этой модели основные
параметры реального пласта (пористость, проницаемость, и эффективная толщина),
изменяющиеся от точки к точке, усредняют. Под понятием «однородный» пласт
понимается его изотропность, т.е. равенство свойств во всех трех направлениях.
Используются для пластов с действительно невысокой неоднородностью.
- модель слоистого пласта. Эта модель представляет пласт
состоящим из набора слоев с пористостью mi и проницаемостью ki. Геологической основой может служить функция или
гистограмма распределения пропластков по проницаемости, а также ГСР.
-модель трещиновато-порового пласта;
-модель упругого пласта [3].
В статье рассмотрены следующие наиболее применимые
модели процесса разработки:
- эмпирические
модели, возникшие как характеристики вытеснения и кривые падения дебита;
- нульмерные модели, имеющие в своей
основе только существующую историю разработки и осуществляющие на этих данных
прогноз технологических показателей (метод
материального баланса для нефтяной залежи; метод падения давления для газовой
залежи);
- одномерные модели (модель Баклея - Леверетта (МБЛ) непоршневрго
вытеснения нефти водой в однородном пласте; модель вертикального равновесия;
слоистая модель с поршневым вытеснением нефти водой (I – Стайлса и II-Дикстра –
Парсонса - Майера); профильная модель с учётом гравитационных сил; модели
Баренблата и Уоррена-Рута для трещиноватого пласта; уравнение пьезопроводности для упругого пласта.
Исходя из модели процесса разработки
предлагается методика его разработки
(проектирования) – нормативная упорядоченность действий в конкретной
деятельности, ее вербальное (словесное) отражение в форме описания. При этом в
методике описывается алгоритм –
конечный набор правил, позволяющих чисто механически решать любую конкретную
задачу из некоторого класса однотипных задач [1].
Любое месторождение имеет свои этапы и стадии
разработки, которые осуществляются на основании проектных документов. Основными
этапами разработки месторождений являются:
1 этап - поисково-оценочный.
Целью поисково - оценочных работ является обнаружение новых
месторождений нефти и газа или новых залежей на ранее открытых месторождениях и
оценка их запасов по сумме категорий С1 и С2. На этом этапе составляется и
реализуется «Проект поискового бурения», который составляется на площадь с
выявленной ловушкой и перспективными ресурсами категории С3. Намечается
проведение грави-, электро-, магниторазведки, сейсмики, бурение одной или
нескольких поисковых скважин, отбор керна, флюидов, испытания с целью
обнаружения залежей нефти и/или газа и открытия месторождения.
2 этап: разведка месторождения.
Месторождение открыто, если на площади в скважине получен
промышленный приток нефти и/или газа. На этом заканчивается этап поиска. После
открытия месторождения составляется «Проект разведочного бурения», с целью
разведки и уточнения геологического строения пластов месторождения. Может
составлятся еще «Проект доразведки». Этап разведки закончен, когда на Госбаланс
РК поставлены запасы категорий С1 (разведанные) и С2 (предварительно
оцененные). Но доразведка месторождения продолжается, пока на месторождении имеются
запасы категории С2.
3 этап: подготовка к промышленной эксплуатации.
На этом этапе составляются такие документы как:
- проект (план) пробной эксплуатации разведочной (ых) скважин;
- проект пробной эксплуатации (до 3 лет);
- тех. схема опытно-промышленной разработки (высоковязкие нефти,
сложное строение и т.д. сроком до 5-7 лет).
Основные условия для составления проектов пробной эксплуатации –
это наличие на Госбалансе РК запасов нефти и/или газа категории С1 и С2. Основная цель данного этапа – это
оценка добывных возможностей скважин и пластов. В данных документах решаются
задачи:
- выбор первоочередного участка;
- сетка скважин, система воздействия;
-количество первоочередных скважин;
- программа НИР и доразведки;
- оценка добычи на полное развитие.
4 этап: промышленная эксплуатация.
Составляется технологическая схема разработки (на период
разбуривания месторождения), где решаются задачи выделения объектов и
расстановки фонда скважин на полное развитие. Основное условие для составления
технологической схемы – это выполнение пересчета запасов и
технико-экономическое обоснование коэффициента извлечения нефти (ТЭО КИН) с
представлением в Государственную Комиссию по запасам (ГКЗ) РК. (После
утверждения технологической схемы составляется «проект обустройства», в
котором с учетом многих условий устанавливаются трассы промышленных
нефте-газо-конденсатопроводов и их технические характеристики, тип и
конструкция устройств для сбора и замера нефти и газа, систем управления, типы
и производительность устройств для сепарации нефти и газа, и т.п. На основе
проекта обустройства ведется строительство объектов сбора, транспорта,
инфраструктуры и др.) [1]
Рисунок 1 - Схема разведки месторождения
Проектные
документы составляются специализированными организациями, не требуют
лицензирования. Но обязательно подаются на рассмотрение и согласование работы в
Центральную Комиссию По Разрабтке Министерства Нефти и Газа РК [4].
Уже во введении ставятся основные проблемы, присущие разработке
данного месторождения:
- появилась ли новая геологическая информация, вследствие чего
запасы нефти/газа/конденсата увеличились или уменьшились.
- получена ли новая промысловая информация, вследствие чего
дебиты/добыча нефти/газа/конденсата увеличились или уменьшились.
- имеются ли особые условия (сезонность, кризис и др.), вследствие
чего выполнение лицензионных условий и проектных решений замедляется или
задерживается на некоторое время.
Итак, проектный документ разработки должен отвечать на следующие вопросы:
1. Каков объем начальных и текущих (остаточных) запасов нефти и
газа? Какова их структура по площади и по разрезу? Завышены запасы, занижены
или оценены достоверно?
2. Соответствует ли система разработки текущей (остаточной)
структуре запасов? Обеспечиваются ли отборы жидкости, нефти, компенсация
закачкой, пластовые давления, способы отбора жидкости?
3. Соответствуют ли способы добычи продуктивности? Оптимальны ли
режимы?
4. Каковы предложения по совершенствованию системы разработки:
- увеличение или ограничение отборов жидкости;
- совершенствование системы поддержания пластового давления (ППД);
- дальнейшее бурение и другие геолого-технологические модели (ГТМ).
5. Какой объем геолого-технологической модели реализуется? Какой
объем ГТМ рекомендуется на перспективу? Имеется ли потенциал по фонду и отборам
жидкости? Нужны ли дополнительные и новые ГТМ, в том числе дорогостоящие, что
потребует дополнительных затрат? Будут ли они рентабельны?
6. Можно ли выполнить уровни утвержденные ЦКР, ТКР, проектные
показатели и при каких условиях? Или нельзя?
7. Соответствует ли система сбора и подготовки фактическим уровням
добычи жидкости, нефти, газа конденсата? [2]
Все
проектные документы составляются на основании правил
разработки, регламентов, методических указаний в соответствии с Законом
Республики Казахстан от 24.06.2010 «О недрах и недропользовании» [4].
СПИСОК
ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1.
Мулявин
С.Ф. «Основы проектирования разработки нефтяных и газовых месторождений»,
учебное пособие, Тюмень: ТюмГНГУ, 2012г.
2.
Регламент
по созданию постоянно действующих геолого-технологических моделей нефтяных и
газонефтяных месторождений, Москва, 2000г.
3.
http://www.oil-lib.ru/razrabotka/razrabotka-neftanyh-mestorozdenij/lekcia-4, Библиотека нефтяников.
Разработка нефтяных месторождений, Лекция 4
4.
Постановление Правительства Республики Казахстан от 10.02.11 №119 «Об
утверждении Единых правил по рациональному и комплексному использованию недр
при разведке и добыче полезных ископаемых»