Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Исследование и разработка методических подходов к выработке запасов нефти многопластовых месторождений
ВАК РФ 25.00.17, Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений

Автореферат диссертации по теме "Исследование и разработка методических подходов к выработке запасов нефти многопластовых месторождений"

На правах рукописи

ГЕРАСИМЕНКО СЕРГЕЙ АЛЕКСАНДРОВИЧ

ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА МЕТОДИЧЕСКИХ ПОДХОДОВ К ВЫРАБОТКЕ ЗАПАСОВ НЕ_ФТИ МНОГОПЛАСТОВЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ

Специальность 25.00.17 - Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых

месторождений

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

5 ДЕК 2013

Тюмень-2013

005541447

005541447

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Тюменский государственный нефтегазовый университет» (ТюмГНГУ) на кафедре «Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений».

Научный руководитель - доктор технических наук

Стрекалов Александр Владимирович

Официальные оппоненты: - Федоров Вячеслав Николаевич,

доктор технических наук, профессор, ООО

Ведущая организация - Открытое акционерное общество «Сибирский

Защита состоится 26 декабря 2013 года в 11.00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.273.01 при ТюмГНГУ по адресу: 625027, г. Тюмень, ул. 50 лет Октября, 38.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотечно-издательском комплексе ТюмГНГУ по адресу: 625027, г. Тюмень, ул. Мельникайте, 72 а, каб. 32.

Автореферат разослан 26 ноября 2013 года.

Ученый секретарь

диссертационного совета,

«БашНИПИнефть», начальник отдела ГДИС; - Копытов Андрей Григорьевич кандидат технических наук, АУ ХМАО-Югры «НАЦ РН им. В.И. Шпильмана», отделение мониторинга разработки нефтяных месторождений, старший научный сотрудник.

научно — исследовательский институт нефтяной промышленности» (ОАО «СибНИИНП»),

кандидат технических наук, доцент

Аксенова Наталья Александровна

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы

Выработка запасов нефти многопластовых месторождений, сложенных пластами с малыми нефтенасыщенными толщинами (менее 4 м) без применения системы одновременно-раздельной добычи и одновременно-раздельной закачки является нерентабельной. Однако, существуют проблемы при эксплуатации совместных скважин. Например, геологический разрез Спорышевского месторождения включает 27 продуктивных коллекторов, поэтому 40 % фонда добывающих скважин, в том числе многоствольные, эксплуатируют совместно от двух до 5 пластов. Однако, даже при контролируемой выработке запасов нефти из каждого пласта допускается снижение технологической и экономической эффективности. Ведущими российскими специалистами отмечается, что это связано с отсутствием научно-методического подхода к проектированию в области эффективного использования технологий одновременно-раздельной разработки нескольких эксплуатационных объектов (ОРРНЭО).

Одним из ключевых моментов повышения эффективности разработки многопластовых месторождений является научное обоснование выделения пластов в один объект разработки. При этом необходимо использование целого ряда моделей как, цифровых, детерминированных так и стохастических для проведения ряда вычислительных экспериментов по обоснованию наиболее оптимальных технологических режимов работы скважин. Это позволит на основе максимально полной информации по прогнозируемым процессам в формате имеющихся данных предопределить влияние на систему ОРРНЭО случайных факторов, количество которых увеличивается при разработке многоствольными скважинами многопластовых месторождений.

Актуальность вопроса совместной разработки нескольких пластов на современном этапе для нефтегазового комплекса имеет высокую значимость, в связи с отсутствием однозначной концепции по совместной разработке, что

подтверждают результаты разработки многопластовых месторождений и рекомендации авторитетных российских ученых».

Результаты эксплуатации многопластовых месторождений подтверждают необходимость научного подхода при выделении пластов в один объект разработки, и утверждения научно-обоснованных технологических параметров разработки на уровне Министерства Энергетики РФ и Федерального агентства по недропользованию РФ.

Цель работы

Повышение эффективности выработки запасов нефти многопластовых месторождений путем разработки научно-методических подходов применения многоствольных скважин и технологий одновременной разработки нескольких продуктивных пластов.

Основные задачи исследования

1. Анализ выработки запасов нефти многопластовых объектов, а также результатов теоретических и экспериментальных исследований в области гидромеханики совместного и одновременно-раздельного дренирования пластов с различными фильтрационно-емкостными свойствами.

2. Исследование влияния особенностей геологического строения многопластовых объектов на гидродинамические процессы в них обоснование геолого-промысловых критериев, определяющих эффективность совместной и одновременно-раздельной разработки.

3. Совершенствование математических методов расчета технико-технологических параметров эксплуатации многоствольной скважины, обеспечивающих синхронное дренирование нефти продуктивных пластов.

4. Промысловая апробация методики расчета технико-технологических параметров эксплуатации многоствольной скважины, обеспечивающей синхронизацию дренирования нефти продуктивных пластов юрских отложений Южно-Хадырьяхинского месторождения.

Объект и предмет исследования

Объектом исследования являются залежи нефти многопластовых месторождений, а предметом - скважина, дренирующая несколько нефтяных пластов.

Научная новизна выполненной работы

1. Выявлены количественные значения геолого-физических факторов пластов, определяющих синхронность выработки запасов нефти при их совместной эксплуатации.

2. Разработана методика, позволяющая повысить точность определения технологических показателей эксплуатации при выполнении вычислительных экспериментов над математической моделью многопластового нефтяного объекта разработки.

3. Проведена модернизация существующих математических моделей стационарной фильтрации нефти нескольких продуктивных пластов к одной скважине, обеспечивающих получение более достоверных технологических показателей разработки.

4. Научно-обоснованы технико-технологические параметры эксплуатации многоствольной скважины, обеспечивающей синхронное дренирование нефти продуктивных пластов юрских отложений Южно-Хадырьяхинского месторождения.

Практическая ценность и реализация

1. Усовершенствованная методика расчета технико-технологических параметров скважин, обеспечивающих выравнивание темпа выработки из нескольких продуктивных залежей, применима для прогнозирования показателей при составлении проектных документов на разработку многопластовых месторождений.

2. Результаты диссертационной работы техническим советом ОАО «Евротэк» приняты при проектировании разработки трудноизвлекаемых запасов юрских залежей Южно-Хадырьяхинского месторождения.

Основные защищаемые положения

1. Научное обоснование математической модели, обеспечивающей расчет притока в скважину сложного профиля и потерь энергии при схождении потоков различного состава.

2. Методика расчета эксплуатационных параметров скважин, обеспечивающих снижение энергетических потерь при совместной разработке нескольких продуктивных пластов.

3. Усовершенствованная методика выделения пластов в один объект разработки, основанная на достоверных математических уравнениях и гидродинамическом моделировании.

Соответствие диссертации паспорту научной специальности

Область исследования соответствует паспорту специальности 25.00.17 -Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений, а именно: пункту 3 «Научные аспекты и средства обеспечения системного комплексного (мультидисциплинарного) проектирования и мониторинга процессов разработки месторождений углеводородов, эксплуатации подземных хранилищ газа, создаваемых в истощенных месторождениях и водонасыщенных пластах с целью рационального недропользования» и пункту 5 «Научные основы компьютерных технологий проектирования, исследования, эксплуатации, контроля и управления природно-техногенными системами, формируемыми для извлечения углеводородов из недр или их хранения в недрах с целью эффективного использования методов и средств информационных технологий, включая имитационное моделирование геологических объектов, систем выработки запасов углеводородов и геолого-технологических процессов».

Апробация результатов работы

Результаты диссертационной работы и ее основные положения докладывались и обсуждались на: Ш-ем Технологическом Форуме «Нефтегазовый сервис. Западная Сибирь» (Тюмень, 2012 г.); Х-ой Международной научно-практической конференции «Ашировские чтения» (Агой, 2013 г); семинарах кафедры «Разработка и эксплуатация нефтяных и

газовых месторождений» ТюмГНГУ (2011 -2013 г.г.); научно-технических совещаниях ОАО «Евротэк» (2009 - 2013 гг.).

Публикации

Результаты выполненных исследований отражены в 7 печатных работах, в том числе в 3 изданиях, рекомендованных ВАК РФ.

Объем и структура работы

Диссертационная работа изложена на 135 страницах машинописного текста, содержит 16 таблиц, 64 рисунка. Состоит из введения, четырех разделов, основных выводов и рекомендаций, списка использованных источников из 107 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность работы, сформулированы цель, задачи исследований, научная новизна и практическая значимость диссертационной работы, определены основные защищаемые положения.

В первом разделе рассмотрены проблемы контроля за выработкой запасов нефти при совместном дренировании нескольких залежей общим фильтром.

Значительный вклад в решение вопросов, связанных с разработкой многопластовых месторождений, внесли известные отечественные и зарубежные ученые: Базив В.Ф., Башиев Б.Т., Быков Н.Е., Валеев М.Д., Гарипов О.М., Грайфер В.И., Грачев С.И., Дияшев Р.Н., Закиров С.Н., Ивановский В. Н., Каналин В.Г., Лысенко В.Д., Соловьев И. Г., Телков А.П., Фёдоров В.Н. и др.

Они считают важным объектом исследования интерференцию пластов при их одновременном дренировании. В этой связи проведены исследования по Ключевому, Северо-Ореховскому, Восточно-Пурпейскому, Самотлорскому, Спорышевскому и другим месторождениям. Установлено, что основным методом списания с государственного баланса запасов нефти пластов рассматриваемых месторождений является пересчет суммарного дебита на дебит каждого из пластов на основе различных вариаций гидропроводности,

замера физико-химических свойств флюидов (коэффициентом светопоглощения нефти, солевым составом воды, содержанием микроэлементов (кобальта, ванадия)), результатов инструментального исследования (дебитометрия) и с применением геолого-гидродинамических моделей. В диссертационной работе исследованы результаты проведения ПГИ на скважинах Спорышевского месторождения, оснащенных скважинными комплексными замерными установками «Гранат». На рисунке 1 представлена гистограмма распределение дебита по пластам, данные которые в дальнейшем приняты за эталон.

Напер скважины

Рисунок 1 — Гистограмма распределения дебита по пластам.

Проведена оценка достоверности расчетных методов определения распределения дебита по пластам при их дренировании единым фильтром (таблица 1). Выявлено, что значения дебитов по пластам отличаются от результатов расчетных методик. Среднее отклонение метода пропорционального деления по величине произведения (К • И) по пласту АС4 составило 23%, АС6 - 46%, ПК19 - 126%, ПК20 - 70 %. При распределении выработки по традиционным методикам на пласт БС7 приходится порядка 28 %, на пласт БС11 72 %, однако фактические данные составляют 38 % к 62 %.

Таблица 1 - Результаты проведения ПГИ по определению профиля

притока в совместных скважинах

Скважина № Пласт О, м3/сут Ообщ, м3/сут ОкЬ, м3/сут ОкЬ/ц, м3/сут ДО по кЬ, м3/сут ДО по кЬ/ц, м3/сут ДО (ОкЬ/ОкЬ/ц), %

17 ас4 402,4 451,3 154,646 123,918 -1,602 -2,247 -24,8

ПК,, 39,8 46,031 33,439 0,135 -0,190 -37,7

ПК,,, 9,1 250,623 293,943 0,964 0,969 14,7

141 ас„ 11,2 125,7 96,867 98,988 0,884 0,887 2,1

ПК,, 114,5 28,833 26,712 -2,971 -3,287 -7,9

176 ас4 13,7 78,3 31,852 31,852 0,570 0,570 0

асб 50,7 41,523 37,853 -0,221 -0,339 -9,7

ПК,, 13,9 8,436 8,595 -0,648 -0,617 1,9

196 ас4 85,9 107 82,456 84,262 -0,042 -0,019 2,1

ПК,, 21,1 24,544 22,738 0,140 0,072 -7,9

1022 ас, 58,8 88,3 68,046 69,536 0,136 0,154 2,1

ПК,, 29,5 20,254 18,764 -0,456 -0,572 -7,9

1023 ас«, 92,8 155,1 119,523 122,141 0,224 0,240 2,1

ПК,, 62,3 35,577 32,959 -0,751 -0,890 -7,9

1025 ас, 27,9 165,2 127,306 130,094 0,781 0,786 2,1

ПК,, 137,3 37,894 35,106 -2,623 -2,911 -7,9

1034 ас, 15 348 125,961 141,564 0,881 0,894 11

ас6 320,8 184,545 168,235 -0,738 -0,907 -9,7

ПК,, 12,2 37,493 38,201 0,675 0,681 1,9

1053 ас, 17,7 146 112,511 114,974 0,843 0,846 2,1

ПК,, 128,3 33,489 31,026 -2,831 -3,135 -7,9

1090 ас 128,3 467,6 106,676 96,805 -0,203 -0,325 -10,2

ас6 223,6 156,290 115,043 -0,431 -0,944 -35,9

ПК,, 92,3 31,753 26,123 -1,907 -2,533 -21,6

ПК,,, 23,4 172,881 229,629 0,865 0,898 24,7

1090 ПК,, 92,3 165,6 25,696 16,914 -2,592 -4,457 -51,9

ПК2„ 73,3 139,904 148,686 0,476 0,507 5,9

1094 ас 186,3 269,1 207,374 211,915 0,102 0,121 2,1

ПК,, 82,8 61,726 57,185 -0,341 -0,448 -7,9

1112 ПК,, 60 120,4 18,682 12,298 -2,212 -3,879 -51,9

ПК,,, 60,4 101,718 108,102 0,594 0,441 5,9

Среднее значение -0,397 -0,633 -7,35

Таким образом, установлено следующее.

1. В руководящих документах не определены нормы применения систем совместной разработки нескольких продуктивных пластов единой сеткой скважин и списания запасов с государственного баланса.

2. Разработано множество инструментальных методов контроля за выработкой запасов многопластовых месторождений, однако отсутствие законодательных требований к их внедрению привело к тому, что установка подобных систем, например «Гранат», является лишь инициативой недропользователя.

3. Существующие математические методы вычленения дебита каждого пласта при совместной разработке нескольких обладает значительной погрешностью, увеличивающейся с возрастанием суммарного дебита.

Во втором разделе представлены результаты математических экспериментов по оценке степени влияния параметров пластовых систем на возможность их совместной разработки.

Основной задачей выполненных исследований с помощью известных аналитических моделей являлось разработка методики оценки технологической эффективности объединения нескольких пластов в один объект.

Известно, что при опережающей выработке одного из пластов дебит второго не обеспечит рентабельной добычи при наличии невыработанных запасов. Необходимо создание сложных скважинных конструкции, которые позволяют при эксплуатации регулировать дебит по каждому из пластов. Расчетная схема предлагаемых решений представлена на рисунке 2.

Рисунок 2 - Расчетная схема скважины, дренирующей несколько продуктивных пластов.

Суммарный дебит в предлагаемой схеме (рис. 2) определяется зависимостью

(1)

где Рзаб - забойное давление над интервалом перфорации первого пласта, МПа; <2і - дебит первого бокового горизонтального участка, м3/сут; ()2 - дебит второго бокового горизонтального участка м3/сут; ()з — дебит основного ствола по третьему пласту м3/сут; ЛР)Ст - суммарные потери давления, МПа.

Дебит первого горизонтального участка является зависимостью от следующих параметров

Й = <р (*„ л„ Лі, А А "> ), (2)

где кі — проницаемость пласта, мкм2; ц і - вязкость нефти, Па-с; И1 -нефтенасыщенная толщина пласта, м; Ь — длина горизонтального участка, м; ЬР^рф ' потеРи давления при перетекании флюида в фильтр, МПа; &РЦ - потери давления при движении флюида по всей длине фильтра, МПа.

Определение дебита второго горизонтального участка аналогично первому и определяется как

а = V (*2, Мг. К ^ £>2, Р^ЬР^АР^). (3)

Дебит основного ствола по третьему пласту

й =0{К лЛ.в.Л-з.А^и). (4)

где а - угол наклона ствола скважины по отношению к вертикали, ЛРтр, 2 - потери давления при схождении потоков из первого и второго горизонтальных участков в основном стволе, МПа.

Суммарные потери давления на преодоление сил трения по горизонтальному стволу при движении флюида через перфорационные отверстия фильтра, а также при схождении потоков в основном стволе определяются зависимостью

АРЛ, = г(дР„>ДР,1,ДРча), (5)

где АРн - потери давления от интервала перфорации верхнего пласта до нижнего, МПа; АР , 2 - потери давления при схождении потоков из первого и

второго горизонтальных участков в основном стволе, МПа.

Для пластов Ю^, Ю]3, Ю2 Южно-Хадырьяхинского месторождения определены технологические показатели по многоствольным скважинам.

Основываясь на данных полученных вычислений, сделан вывод, что пласты Ю,1, Ю,3, Ю2 можно объединить в один эксплуатационный объект. Разница между дебитами раздельной эксплуатации и эксплуатации с помощью технологии ОРЭ составляет 5,112 м3/сут.

Таблица 2 - Результаты расчета основных параметров совместной

эксплуатации нескольких пластов

№ Вар. ю,1 ю,3

0, м3/сут V, м3 Ь, м ЛРь кПа АРп» кПа м'/сут V, м3 Ь, м ЛРь кПа ЛРтр, кПа

1 58,66 64230,3 300 21154 62118,6 67,69 74118,60 300 24327,10 55463

2 62,18 68084,1 400 24867 68264,4 71,75 78565,69 400 28597,05 57365

3 64,50 70626,6 500 28369 69001,9 74,43 81499,65 500 32624,35 58976

4 66,15 72429,9 600 30458 74510,4 76,33 83580,48 600 35026,70 60089

5 67,37 73775,3 700 32798 70416,7 77,75 85133,05 700 37717,70 61769

продолжение таблицы 2

№ Вар. ю2 Суммарный

<2, м3/сут V, м3 ДРЬ, кПа а <2, м3/сут V, м3

1 139,10 152309,03 117581,6 30 265,44 290657,94

2 144,80 158556,00 125629,4 40 278,73 305205,79

3 149,04 163193,33 127977,9 50 287,96 315319,62

4 152,13 166576,88 134599,4 60 294,60 322587,22

5 154,24 168892,80 239309,5 70 299,36 327801,15

По результатам выполненных исследований установлено, что: 1. Математические модели, в основе которых уравнение Дюпюи, позволяют производить расчеты для наклонно-направленных скважин,

получаемая информация не может быть достоверной без результатов интерпретации ПГИ по определению профиля притока каждого из пластов.

2. Разработанный алгоритм расчетов служит вспомогательным инструментом при проектировании разработки многопластовых месторождений, полученные результаты по которому в дальнейшем уточняются на цифровой геолого-гидродинамической модели. Однако по сравнению с последней имеет неоспоримые преимущества в отношении достоверного учета потерь энергии при совместном дренировании нескольких пластов скважиной сложной конструкции.

На основе предлагаемого алгоритма расчета входных дебитов с учетом конструктивных особенностей скважин, эксплуатирующих пласты, объединенные в один объект разработки по известным критериям (совпадение контуров залежей в плане, схожесть фильтрационно-емкостных свойств пластов и физико-химических показателей флюида и др.). Разработана методика расчета показателей по выработке запасов нефти в зависимости от технологических режимов скважин, дренирующих несколько пластов с применением цифровой фильтрационной модели.

В третьем разделе представлены результаты вычислительных экспериментов по определению количественных значений геолого-физических параметров коллектора, определяющих синхронность выработки запасов нефти пластов при их совместной эксплуатации.

Оценка влияния параметров пласта на возможность совместной добычи производилась на секторной модели в гидродинамическом симуляторе Eclipse El00. На примере секторной модели были рассмотрены различные варианты разработки двух пластов единым фондом скважин. По результатам расчетов (таблица 3), наиболее значимыми параметрами оказались: проницаемость, вязкость, газосодержание, пластовое давление, давление насыщения, мощность коллектора.

Таблица 3 - Оценка степени влияния параметров пластовых систем на возможность совместной разработки

Вариант Проницаемо сть, мД Плотность, кг/мэ Объемный коэфициент Нефтенасы щенность Газосодержа ние, м7м3 Глубина Пластовое давление, атм Вязкость, сПз Давление насыщения, атм Эффективная толщина, м Накопленная добыча, м3 Вклад пласта в общую добычу Процентное отклонение НГЗ, м3 КИН Процентное

пласт 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 дед 1 2 1 2

1 100 100 860 860 1.063 1.063 0.7 0.7 160 160 2000 2050 200 200 1.67 1.67 154 154 10 10 27753 25273 0.523 0.477 0.047 1514444 1438604 0.018 0.018 0.041

2 100 10 860 860 1.063 1.063 0.7 0.7 160 160 2000 2050 200 200 1.67 1.67 154 154 10 10 28693 8379 0.774 0.226 0.548 1514444 1438604 0.019 0.006 0.693

3 100 1 860 860 1.063 1.063 0.7 0.7 160 160 2000 2050 200 200 1.67 1.67 154 154 10 10 28073 1648 0.945 0.055 0.889 1514444 1438604 0.019 0.001 0.938

4 200 100 860 860 1.063 1.063 0.7 0.7 160 160 2000 2050 200 200 1.67 1.67 154 154 10 10 29611 19874 0.60 0.40 0.197 1514444 1438604 0.020 0.014 0.293

5 300 100 860 860 1.063 1.063 0.7 0.7 160 160 2000 2050 200 200 1.67 1.67 154 154 10 10 29701 16399 0.64 0.36 0.289 1514444 1438604 0.020 0.011 0.419

6 1000 100 860 860 1.063 1.063 0.7 0.7 160 160 2000 2050 200 200 1.67 1.67 154 154 10 10 29120 8628 0.77 0.23 0.543 1514444 1438604 0.019 0.006 0.688

7 1000 10 860 860 1.063 1.063 0.7 0.7 160 160 2000 20Б0 200 200 1.67 1.67 154 154 10 10 28030 1721 0.94 0.06 0.884 1514444 1438604 0.019 0.001 0.935

8 1000 1 860 860 1.063 1.063 0.7 0.7 160 160 2000 2050 200 200 1.67 1.67 154 154 10 10 27325 244 0.99 0.01 0.982 1514444 1438604 0.018 0.000 0.991

9 10 10 560 860 1.063 1.063 0.7 0.7 160 160 2000 2050 200 200 1.67 1.67 154 154 10 10 14307 13231 0.52 0.48 0.039 1514444 1438604 0.009 0.009 0.026

10 1 1 860 860 1.063 1.063 0.7 0.7 160 160 2000 2050 200 200 1.67 1.67 154 154 10 10 3688 3484 0.51 0.49 0.028 1514444 1438604 0.002 0.002 0.005

11 100 100 860 800 1.063 1.063 0.7 0.7 160 160 2000 2050 200 200 1.67 1.67 154 154 10 10 27729 25311 0.52 0.48 0.046 1514444 1438604 0.018 0.018 0.039

12 100 100 900 800 1.063 1.063 0.7 0.7 160 160 2000 2050 200 200 1.67 1.67 154 154 10 10 27729 25311 0.52 0.48 0.046 1514444 1438604 0.018 0.018 0.039

13 100 100 860 860 1.27 1.063 0.7 0.7 160 160 2000 2050 200 200 1.67 1.67 154 154 10 10 19845 24032 0.45 0.55 0.095 1267506 1438604 0.016 0.017 0.067

14 100 100 860 860 1.1 1.063 0.7 0.7 160 160 2000 2050 200 200 1.67 1.67 154 154 10 10 25990 24974 0.51 0.49 0.020 1463479 1438604 0.018 0.017 0.023

15 100 100 860 860 1.063 1.063 0.7 0.6 160 160 2000 2050 200 200 1.67 1.67 154 154 10 10 27748 15383 0.64 0.36 0.287 1514444 1233090 0.018 0.012 0.319

16 100 100 860 860 1.063 1.063 0.7 0.5 160 160 2000 2050 200 200 1.67 1.67 154 154 10 10 27420 7447 0.79 0.21 0.573 1514444 1027575 0.018 0.007 0.600

17 100 100 860 860 1.063 1.063 0.7 0.5 250 160 2000 2050 200 200 1.67 1.67 154 154 10 10 7391 25567 0.22 0.78 0.551 1514444 1438604 0.005 0.018 2.641

18 100 100 860 860 1.063 1.063 0.7 0.5 500 160 2000 2050 200 200 1.67 1.67 154 154 10 10 4640 25568 0.15 0.85 0.693 1514444 1438604 0.003 0.018 4.801

19 100 100 860 860 1.063 1.063 0.7 0.5 160 160 2000 2500 200 200 1.67 1.67 154 154 10 10 28077 10590 0.73 0.27 0.452 1514444 1438604 0.019 0.007 0.603

20 100 100 860 860 1.063 1.063 0.7 0.5 160 160 2000 3000 200 200 1.67 1.67 154 154 10 10 27337 -1749 1.07 -0.07 1.137 1514444 1438604 0.018 -0.001 1.067

21 100 100 860 860 1.063 1.063 0.7 0.5 160 160 2000 2050 200 250 1.67 1.67 154 154 10 10 28393 30047 0.49 0.51 0.028 1514444 1438604 0.019 0.021 0.114

22 100 100 860 860 1.063 1.063 0.7 0.5 160 160 2000 2050 200 300 1.67 1.67 154 154 10 10 28723 33936 0.46 0.54 0.083 1514444 1438604 0.019 0.024 0.244

23 100 100 860 860 1.063 1.063 0.7 0.5 160 160 2000 2050 200 350 1.67 1.67 154 154 10 10 29030 37277 0.44 0.56 0.124 1514444 1438604 0.019 0.026 0.352

24 100 100 860 860 1.063 1.063 0.7 0.5 160 160 2000 2050 200 200 1.67 5 154 154 10 10 27751 11888 0.70 0.30 0.400 1514444 1438604 0.018 0.008 0.549

25 100 100 860 860 1.063 1.063 0.7 0.5 160 160 2000 2050 200 200 1.67 10 154 154 10 10 27750 7402 0.79 0.21 0.579 1514444 1438604 0.018 0,005 0.719

26 100 100 860 860 1.063 1.063 0.7 0.5 160 160 2000 2050 200 200 1.67 20 154 154 10 10 27753 4583 0.86 0.14 0.717 1514444 1438604 0.018 0.003 0.826

27 100 100 860 860 1.063 1.063 0.7 0.5 160 160 2000 2050 200 200 1.67 1.67 154 30 10 10 27752 15448 0.64 0.36 0.285 1514444 1438604 0.018 0.011 0.414

28 100 100 860 860 1.063 1.063 0.7 0.5 160 160 2000 2050 200 200 1.67 1.67 190 30 10 10 30840 15125 0.67 0.33 0.342 1514444 1438604 0.020 0.011 0.484

29 100 100 860 860 1.063 1.063 0.7 0.7 160 160 2000 2050 200 200 1.67 1.67 154 154 15 10 51227 26914 0.66 0.34 0.311 2271604 1438604 0.023 0.019 0.170

30 100 100 860 860 1.063 1.063 0.7 0.7 160 160 2000 2050 200 200 1.67 1.67 154 154 15 5 50657 10414 0.83 0.17 0.659 2271604 719328 0.022 0.014 0.351

31 100 100 860 860 1.063 1.063 0.7 0.7 160 160 2000 2050 200 200 1.67 1.67 154 154 15 1 53402 1455 0.97 0.03 0.947 2271604 151444 0.024 0.010 0.591

0.000 - параметр слабо влияет 1.000 - параметр сильно влияет

Как известно, для эффективной разработки пластов необходимо, чтобы отношение проницаемости пластов не превышало 7 раз. Полученные результаты количественных значений и выдвинутые утверждения были доказаны на примере объекта разработки АС Спорышевского месторождения, который включает в себя пласты АС4, АС6, АС7, АС8. Для моделирования выбраны участки двух пластов АС4 и АС6, размеры экспериментального участка - 1000 на 1000 м. Эксплуатационной принимается вертикальная скважина.

Результаты гидродинамических расчетов показали, что при совместной разработке коэффициенты извлечения нефти по пластам отличаются в несколько раз. Так, по пласту АС4 до экономического выбытия скважины на секторной модели удалось добиться КИН, равного 0,116, когда по пласту АСб КИН составил 0,44 (см. рис. 3).

Наиболее выработанным будет пласт АС6 (нижний объект), а для вовлечения запасов по пласту АС4 (верхний объект) необходимо применение отличных по сравнению с пластом АС6 методов воздействия на пласт.

Для выявления эффективности различных способов разработки многопластовых систем на примере объектов АС4 и АСб были выполнены расчеты с совместной и одновременно раздельной добычами (СД и ОРД).

Накопленная добыча нефти, тые.м3

О 50 100 150 200 250 300 350

Рисунок 3 - Распределение накопленной добычи нефти по пластам при

различных способах эксплуатации объектов. Как видно из рисунка 5, преимущество раздельной добычи заключается в дополнительно добытой нефти в объеме 12,5 тыс. м3.

При совместной разработке за счет значительного и более раннего обводнения пласта АС4 (пласт 1) происходит преждевременное выбытие скважины, дренирующей верхний объект, (хотя потенциал верхнего пласта полностью не исчерпан), т.е., из-за высокой обводненности пласта 1, пласт 2 вырабатывается не полностью. Коэффициенты извлечения при реализации данного варианта составили: 0,456 - пласт АС6, 0,123 - пласт АС4.

Динамика добычи по пластам и значения коэффициентов извлечения нефти указывают на низкую эффективность предлагаемого метода разработки пластов по нескольким причинам:

- различные сроки эксплуатации объектов до полной выработки, отличие практически в два раза (по пласту АС4 необходим более длительный срок разработки ввиду низких ФЕС);

- сопоставление КИН говорит о низком нефтеизвлечении из пласта АС4;

- для повышения эффективности работы пласта АС4 необходимо изменять конструкцию и тип заканчивания скважины.

Эксплуатация нескольких горизонтальных стволов, позволяет синхронизировать и выровнять интенсивность и характер выработки пластов значительно возрастает. Схематичное отображение предлагаемых типов заканчивания представлено на рисунке 4.

а)

б)

Рисунок 4 - Схемы заканчивания скважин: а) вариант с бурением горизонтального ствола на пласт АС4 и вертикального окончания на пласт АСб, б) вариант с реализацией двух горизонтальных скважин.

Результаты расчетов по пласту АС6 приведены на рисунке 5, по пласту АС4 - на рисунке 6. Как видно из рисунка 8, для пласта АС6 преимущества от

бурения горизонтальных скважин нет. Наилучшим способом заканчивания для пласта АСб являются ВС. По пласту АС4 ввиду низкой проницаемости наилучшей реализацией явился вариант с бурением ГС при протяжённости горизонтального участка 600 м. Вариант с протяженностью в 800 м существенного прироста по КИН и накопленной добыче не дает.

Сопоставление выработки запасов по разрезу по вариантам с горизонтальным и вертикальным заканчиванием показано на рисунках 7-8. Из рисунка видно, что разработка горизонтальными скважинами позволяет наиболее полно охватить пласт как по разрезу так и по площади, а, следовательно, увеличить коэффициент охвата.

1 год 5 год Конец разработки

Рисунок 5 - Иллюстрация выработки запасов по разрезу при разработке ВС

Рисунок 6 - Иллюстрация выработки запасов по разрезу при разработке ВС и ГС (комбинированный вариант).

Полученные результаты соответствуют фактическим показателям разработки. На данный момент при значительной выработке пласта АС6 пласт АС4 имеет значительные запасы нефти, однако необходимо проведение исследований по уточнению их остаточного рассредоточения.

В поисках наилучшего варианта разработки многопластовых залежей предлагается производить расчеты на секторной модели при дренировании залежей наклонно-направленными скважинами. Вторая серия расчетов

направлена на выбор способа эксплуатации - совместная и раздельная добыча. Третьим этапом является применение ГТМ, позволяющих синхронизировать и интенсифицировать разработку залежей. На данном этапе рассматриваются варианты с ГРП и бурением многоствольных ГС. Четвертый этап работы позволяет определиться с необходимостью интенсификации притока, типом заканчивания, ГТМ и режимом работы.

На примере Спорышевского месторождения доказана, что наилучшим является вариант с бурением горизонтального ствола на пласт АС4 протяженностью 600 м, и вертикальным заканчиванием на пласт АС6. Разработку данных пластов лучше осуществлять совместно с ограничением дебитов жидкости по пластам.

В результате выполнения многовариантных экспериментов по изучению и количественной оценке геолого-физических параметров на эффективность совместной добычи получены затабулированные зависимости которые позволяют оценить степень выработки при одновременном дренировании нескольких пластов одной скважиной.

В четвертом разделе представлены результаты обоснования технико-технологических параметров разработки юрских залежей Южно-Хадырьяхинского месторождения.

По результатам рассмотрения особенностей геологического строения установлено:

- по фазовому состоянию пласт Ю,4 не может быть включен в потенциальный объект, поскольку является газоконденсатным;

- пласты ЮД ЮД Ю33 имеют большие площади совпадения, что позволяет по данному критерию отнести их предварительно к соответствующим;

- пласт Ю2 имеет отклонение по площади нефтеносности от вышележащих пластов, однако при проецировании профиля ствола скважины на пласты, установлена техническая возможность вскрытия одной сеткой скважин;

- при анализе распределения значения проницаемости по площади и разрезу пластов установлена разница по средневзвешанному параметру в 3 раза между пластом Ю/ и Ю2 (см. рисунок 9.).

- также следует отметить, что залежь Ю,1 пластово-сводового типа, аЮ^, Ю|3, Ю2 пластово-сводовые водоплавающие, что будет непосредственно сказываться на обводненности скважин при общем фильтре.

Результаты гидродинамических расчетов показали, что при совместной разработке коэффициенты извлечения нефти по пластам отличаются значительно (рисунок 7).

Накоп.тенпаплобычл нефти, тыс. м-'

200 300 400 500 600 700

0.000 0.050

КПН.д.ед.

0,100 0.150 0,200

0.250 0.300

Рисунок 7 - Распределение накопленной добычи по пластам Так, по пласту Юг до экономического выбытия скважины на секторной модели удалось добиться КИН, равного 0,279, когда по пластам Ю]1 и Ю,3 КИН составил 0,191 и 0,182 соответственно.

Сопоставление выработки запасов по площади по вариантам с горизонтальным и вертикальным заканчиванием представлено на рисунках 811.

□Ю1-1 «Ю1-3 ию.

800 Длина ГС, и

Рисунок 8 - Сопоставление вариантов по КИН

Пласт Ю1-1, 2013 год

Пласт Ю1-1, 2083 год

Ж

і А

Рисунок 9 - Плотность запасов на начало моделирования разработки по рекомендуемому варианту и на конец, пласт Ю^

Рисунок 10 - Плотность запасов на начало моделирования разработки по рекомендуемому варианту и на конец, пласт Ю^

Рисунок 11 - Плотность запасов на начало моделирования разработки по рекомендуемому варианту и на конец, пласт Ю2

Визуализированные результаты моделирования (см. рисунок 9-11) подтверждают, что разработка горизонтальными скважинами позволяет увеличить коэффициент охвата.

По результатам вычислительных экспериментов на секторной модели пластов было установлено значительное расхождение КИН по пластам объекта.

Вариант разработки с применением технологий ОРР не позволяет получить технологического эффекта.

Были рассчитаны варианты вскрытия продуктивных пластов горизонтальными стволами различной протяженности. По результатам вычислительных экспериментов получено, что для низкопроницаемых пластов Ю/ и Ю[3 наиболее рациональным является вариант с длиной 600 м, пласт Ю2 вскрывается основным наклонно-направленным стволом.

При разработке юрских залежей по предложенному варианту установлено увеличение КИН с 0,191 до 0,264, по Ю,3 с 0,183 по 0,253, Ю2 КИН соответствует базовому 0,279.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Выявлено влияния особенностей геологического строения многопластовых объектов на гидродинамические процессы в них и обоснованы геолого-физические критерии, определяющих эффективность совместной и одновременно-раздельной разработки.

Установлены зависимости степени выработки запасов нефти от геолого-физических свойств коллектора, которые позволяют оценить эффективность одновременного дренирования нескольких пластов одной скважиной.

2. Разработан алгоритм обоснования технологий разработки нескольких нефтенасыщенных коллекторов, обеспечивающий комплексность и объективность принятия решений проектного документа. По сравнению с цифровой геолого-гидродинамической моделью имеет неоспоримые преимущества в отношении достоверного учета потерь энергии при совместном дренировании нескольких пластов скважиной сложной конструкции.

3. Разработан алгоритм выделения объектов разработки в разрезе многопластовых месторождений, который рекомендуется для включения в методические указания по проектированию систем разработки нефтяных месторождений, а именно в раздел «Проектирование системы разработки», подраздел «Обоснование выделения эксплуатационных объектов», что обеспечит повышение точности и обоснованности принимаемых решений, также повысить научную составляющую проектного документа.

4. Разработанные технико-технологические решения по разработке юрских отложений Южно-Хадырьяхинского месторождения рассмотрены на техническом совещании ОАО «Евротэк» с последующим утверждением в проектном документе. Результаты анализа совместного дренирования и проведение вычислительных экспериментов по пластам Спорышевского месторождения рассмотрено комиссией ОАО «Газпромнефть-Ноябрьскнефтегаз» с последующей корректировкой технологий разработки данных объектов.

Основные положения диссертации опубликовано в следующих работах.

В изданиях рекомендованных ВАК РФ:

1. Герасименко С.А. Результаты вычислительных экспериментов по проектированию разработки многопластовых объектов / С.А. Герасименко, A.C. Самойлов, Д.Н. Глумов, В.В. Журавлев // Территория нефтегаз. - 2012. -№ 12. - С. 16-23.

2. Герасименко С.А. Математическое моделирование горизонтальной скважины с эллиптической трещиной гидроразрыва / A.B. Стрекалов, A.C. Самойлов, С.А. Герасименко // Нефтегазовое дело. - 2012. - № 4. - С. 346351.

3. Самойлов A.C. Разработка технологических решений по повышению эффективности эксплуатации многопластового объекта Южно-Хадырьяхинского месторождения / С.А. Герасименко, A.C. Самойлов, Д.Н. Глумов, В.В. Журавлев // Нефтегазовое дело. - 2013. - № 4. - С. 13-23.

В других научных изданиях:

4. Герасименко С.А. Анализ результатов совместной эксплуатации объектов Спорышевского месторождения // Наука и ТЭК. - 2012. - № 1,- С. 27-

5. Самойлов A.C. Моделирование работы горизонтальных скважин с учетом гидравлических сопротивлений / A.C. Самойлов, С.А. Герасименко, И.Б. Кушнарев // Наука и ТЭК. - 2012. - № 2. - С. 16-22.

6. Самойлов A.C. Моделирование работы горизонтальных скважин в условиях сложнопостроенных нефтяных залежей / III Технологический Форум «Нефтегазовый сервис. Западная Сибирь»: Тр. конф. - Тюмень, 2012. - С. 24-26.

7. Герасименко С.А. Обоснование технологических показателей разработки многопластового объекта Южно-Хадырьяхинского месторождения / С.А. Герасименко, A.C. Самойлов // X Международная науч. практ. конф. «Ашировские чтения». Сб. тр. - Самара, 2013. - С. 87-108.

31.

Соискатель

С.А. Герасименко

Издательство «Вектор Бук» Лицеїгзия JIP № 066721 от 06.07.99 г.

Подписано в печать 22.11.2013 г. Формаг 60x84/16. Бумага офсетная. Печать Riso. Усл. печ. л. 1,44. Тираж 100 экз. Заказ 129.

Отпечатано с готового набора в типографии издательства «Вектор Бук». Лицензия ПД № 17-0003 от 06.07.2000 г.

625004, г. Тюмень, ул. Володарского, 45. Тел. (3452) 46-54-04,46-90-03.

Текст научной работыДиссертация по наукам о земле, кандидата технических наук, Герасименко, Сергей Александрович, Тюмень

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Тюменский государственный нефтегазовый университет»

(ТюмГНГУ)

04201 455736

ГЕРАСИМЕНКО СЕРГЕЙ АЛЕКСАНДРОВИЧ

ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА МЕТОДИЧЕСКИХ ПОДХОДОВ К ВЫРАБОТКЕ ЗАПАСОВ НЕФТИ МНОГОПЛАСТОВЫХ

МЕСТОРОЖДЕНИЙ

Специальность 25.00.17 - Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых

месторождений

Диссертация на соискание учёной степени кандидата технических наук

Научный руководитель -доктор технических наук Стрекалов А.В.

Тюмень - 2013

На правах рукописи

ВВЕДЕНИЕ

СОДЕРЖАНИЕ

4

1 АНАЛИЗ ВЫРАБОТКИ ЗАПАСОВ НЕФТИ МНОГОПЛАСТОВЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ..................................................................................................8

1.1 Ретроспективный анализ результатов научных исследований по вопросам разработки многопластовых месторождений.........................................9

1.2 Анализ результатов проектных и фактических решений по одновременной разработке многопластовых объектов.........................................18

1.3 Обзор технологий одновременно-раздельной добычи и закачки......27

1.4 Анализ задач повышения эффективности выработки запасов нефти при одновременно - раздельной разработке залежей...........................................41

Выводы по разделу 1:.....................................................................................44

2 ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ МНОГОПЛАСТОВЫХ ОБЪЕКТОВ....................................46

2.1 Сравнительный анализ методик прогнозирования технологических показателей разработки многопластовых залежей................................................47

2.2 Исследование методик выделения пластов в один объект разработки .....................................................................................................................................52

2.3 Разработка и исследование алгоритма расчета технологических параметров эксплуатации скважины, дренирующей несколько продуктивных пластов........................................................................................................................60

Выводы по разделу 2:.....................................................................................77

3 ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ВЫРАБОТКИ ЗАПАСОВ НЕФТИ МНОГОПЛАСТОВЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ С ПРИМЕНЕНИЕМ ЦИФРОВЫХ МОДЕЛЕЙ.........................................................78

3.1 Вычислительные эксперименты по оценке влияния особенностей геологического строения и совместной разработки залежей на проектное значение КИН............................................................................................................78

3.2 Исследование технологий вскрытия многопластовых объектов и выбор наиболее оптимального способа эксплуатации..........................................89

3.3 Разработка методических подходов обоснования выделения нефтяных пластов в один объект разработки.........................................................96

Выводы по разделу 3:.....................................................................................97

4 ОБОСНОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ВСКРЫТИЯ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РЕЖИМОВ НА ПРИМЕРЕ МНОГОПЛАСТОВОГО ОБЪЕКТА ЮЖНО-ХАДЫРЬЯХИНСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ......................................................99

4.1 Общая геологическая и технологическая характеристика пластов Южно-Хадырьяхинского месторождения............................................................100

4.2 Вычислительные эксперименты по оценке влияния особенностей геологического строения и совместной разработке залежей на проектное значение КИН..........................................................................................................104

4.3 Обоснование технологий вскрытия многопластовых объектов и выбор наиболее оптимального способа эксплуатации для условий Южно-Хадырьяхинского месторождения.........................................................................112

Выводы по разделу 4:...................................................................................122

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ...................................................123

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ.............................................124

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность проблемы.

Выработка запасов нефти многопластовых месторождений, сложенных пластами с малыми нефтенасыщенными толщинами (менее 4 м) без применения системы одновременно-раздельной добычи и одновременно-раздельной закачки является нерентабельной. Однако, существуют проблемы при эксплуатации совместных скважин. Например, геологический разрез Спорышевского месторождения включает 27 продуктивных коллекторов, поэтому 40 % фонда добывающих скважин, в том числе многоствольные, эксплуатируют совместно от двух до 5 пластов. Однако, даже при контролируемой выработке запасов нефти из каждого пласта допускается снижение технологической и экономической эффективности. Ведущими российскими специалистами отмечается, что это связано с отсутствием научно-методического подхода к проектированию в области эффективного использования технологий одновременно-раздельной разработки нескольких эксплуатационных объектов (ОРРНЭО).

Одним из ключевых моментов повышения эффективности разработки многопластовых месторождений является научное обоснование выделения пластов в один объект разработки. При этом необходимо использование целого ряда моделей как, цифровых, детерминированных так и стохастических для проведения ряда вычислительных экспериментов по обоснованию наиболее оптимальных технологических режимов работы скважин. Это позволит на основе максимально полной информации по прогнозируемым процессам в формате имеющихся данных предопределить влияние на систему ОРРНЭО случайных факторов, количество которых увеличивается при разработке многоствольными скважинами многопластовых месторождений.

Актуальность вопроса совместной разработки нескольких пластов на современном этапе для нефтегазового комплекса имеет высокую значимость, в

связи с отсутствием однозначной концепции по совместной разработке, что подтверждают результаты разработки многопластовых месторождений и рекомендации авторитетных российских ученых».

Результаты эксплуатации многопластовых месторождений подтверждают необходимость научного подхода при выделении пластов в один объект разработки, и утверждения научно-обоснованных технологических параметров разработки на уровне Министерства Энергетики РФ и Федерального агентства по недропользованию РФ.

Цель работы

Повышение эффективности выработки запасов нефти многопластовых месторождений путем разработки научно-методических подходов применения многоствольных скважин и технологий одновременной разработки нескольких продуктивных пластов.

Основные задачи исследования

1. Анализ выработки запасов нефти многопластовых объектов, а также результатов теоретических и экспериментальных исследований в области гидромеханики совместного и одновременно-раздельного дренирования пластов с различными фильтрационно-емкостными свойствами.

2. Исследование влияния особенностей геологического строения многопластовых объектов на гидродинамические процессы в них обоснование геолого-промысловых критериев, определяющих эффективность совместной и одновременно-раздельной разработки.

3. Совершенствование математических методов расчета технико-технологических параметров эксплуатации многоствольной скважины, обеспечивающих синхронное дренирование нефти продуктивных пластов.

4. Промысловая апробация методики расчета технико-технологических параметров эксплуатации многоствольной скважины, обеспечивающей синхронизацию дренирования нефти продуктивных пластов юрских отложений Южно-Хадырьяхинского месторождения.

Объект и предмет исследования

Объектом исследования являются залежи нефти многопластовых месторождений, а предметом - скважина, дренирующая несколько нефтяных пластов.

Научная новизна выполненной работы

1. Выявлены количественные значения геолого-физических факторов пластов, определяющих синхронность выработки запасов нефти при их совместной эксплуатации.

2. Разработана методика, позволяющая повысить точность определения технологических показателей эксплуатации при выполнении вычислительных экспериментов над математической моделью многопластового нефтяного объекта разработки.

3. Проведена модернизация существующих математических моделей стационарной фильтрации нефти нескольких продуктивных пластов к одной скважине, обеспечивающих получение более достоверных технологических показателей разработки.

4. Научно-обоснованы технико-технологические параметры эксплуатации многоствольной скважины, обеспечивающей синхронное дренирование нефти продуктивных пластов юрских отложений Южно-Хадырьяхинского месторождения.

Практическая ценность и реализация

1. Усовершенствованная методика расчета технико-технологических параметров скважин, обеспечивающих выравнивание темпа выработки из нескольких продуктивных залежей, применима для прогнозирования показателей при составлении проектных документов на разработку многопластовых месторождений.

2. Результаты диссертационной работы приняты техническим советом ОАО «Евротэк» при проектировании разработки трудноизвлекаемых запасов юрских залежей Южно-Хадырьяхинского месторождения.

Основные защищаемые положения

1. Научное обоснование математической модели, обеспечивающей расчет притока в скважину сложного профиля и потерь энергии при схождении потоков различного состава.

2. Методика расчета эксплуатационных параметров скважин, обеспечивающих снижение энергетических потерь при совместной разработке нескольких продуктивных пластов.

3. Усовершенствованная методика выделения пластов в один объект разработки, основанная на достоверных математических уравнениях и гидродинамическом моделировании.

1 АНАЛИЗ ВЫРАБОТКИ ЗАПАСОВ НЕФТИ

МНОГОПЛАСТОВЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ

Значительный вклад в решение вопросов, связанных с разработкой многопластовых месторождений, внесли известные отечественные и зарубежные ученые: Азиз X. [1], Бадьянов В.А. [2], Базив В.Ф. [3,4], Баренблатт Г.И. [5], Барышников A.B. [6], Басниев К.С. [7], Башиев Б.Т. [8], Белоус В.Б. [9], Блинов А.Ф. [10-12], Бочаров В.А. [13], Быков Н.Е. [14], Валеев М.Д. [15,16], Валиуллин P.A. [17], Васильевский В.Н. [18], Владимиров И.В. [19], Гарипов О.М. [20], Грачев С.И. [21], Давиташвили Г.И. [22], Дияшев Р.Н. [23-28], Доломатов М.Ю. [29], Донков П.В. [30], Закиров С.Н. [31], Ефимов Е.П. [32], Ибрагимов Н.Г. [33], Каменецкий С.Г. [34], Каналин В.Г. [35,36], Красиков A.A. [37], Крылов А.П. [38], Леонов В.А. [39-41], Лысенко В.Д. [42], Муслимов Р.Х. [43], Никишов В.И. [44], Сазонов Б.Ф. [45], Саттаров М.М. [46], Сорокин A.B. [47,48], Телков А.П. [49], Фёдоров В.Н. [50,51], Хисамов P.C. [52], Шаисламов Ш.Г. [53], Якубов М.Р. [54] и другие.

Однако данный вопрос весьма актуален и в настоящее время, в период создания интеллектуальных месторождений, т.е. от сейсморазведки до сдачи флюида в товарный узел, с контролем и регулированием процесса из одного центра управления. Следует отметить, что многие из осложняющих факторов были успешно решены, к примеру, техническое оснащение в настоящее время позволяет оборудовать скважины, эксплуатирующие несколько пластов вплоть до автоматического запуска и регулирования параметров без вмешательства специалистов.

Основной вопрос проектирования разработки многопластовых месторождений заключается в обосновании выделения эксплуатационных объектов.

Как известно, совместная разработка нескольких пластов без системы контроля и регулирования процессов выработки запасов по каждому пласту не соответствует требованиям горного законодательства и регламента на проектирование разработки [55,56].

1.1 Ретроспективный анализ результатов научных исследований по вопросам разработки многопластовых месторождений

Общеизвестно, что при объединении нескольких пластов в один эксплуатационный объект доля участия и темпы их выработки не всегда соответствуют принципам рациональной разработки. Поэтому при выделении эксплуатационных объектов немаловажное значение имеет обобщение опыта разработки старых месторождений. В работах [26-31] представлены результаты исследований разработки Минибаевской площади Ромашкинского месторождения, где отмечено, что включение в один эксплуатационный объект пластов До Кыновского и а, б, в, г, д (сверху вниз) Пашийского горизонта нижнефранковского подъяруса верхнего девона, значительно различающихся по продуктивной характеристике и содержанию запасов, приводит к неравномерной выработке запасов. Несмотря на внедрение технологических мероприятий, запасы нефти малопродуктивных пластов единого объекта эксплуатации начинают вырабатываться после значительной выработки высокопродуктивных пластов, что обуславливает дополнительные эксплуатационные затраты. Авторами [26-31] предложен вариант создания эксплуатационных объектов на основе избирательного включения в них пластов с характеристиками, близкими по всей нефтенасыщенной толщине [70]. При этом основной смысл состоит в том, чтобы исключить нерациональное укрупнение каждого из них, т.е. объединение в один объект слишком большого дисла нефтяных пластов, различных по проницаемости. [58]

Исследователи [58-61] предлагают следующий критерий: вариант считается рациональным, если обеспечивается более высокий средний дебит нефти на скважину за время обязательного отбора официально утвержденных извлекаемых запасов нефти таким образом, чтобы увеличение отбора жидкости (за счет увеличения отбора вытесняющей воды из-за увеличения неравномерности вытеснения нефти в добывающих скважинах) было меньше увеличения начального максимального (амплитудного) дебита. [59]

Авторы'работы [60] отмечают, что успех составления схем и проектов разработки в значительной степени зависит от решения вопроса обоснования выделения эксплуатационного объекта. Сложность вопроса зависит от комплекса геологических, технологических, экономических и технических требований к разработке, которые существенно изменяются во времени. [61]

С развитием и совершенствованием техники и технологии разработки нефтяных месторождений, с внедрением на промыслах методов поддержания пластового давления требования к обязательному сходству геолого-промысловых факторов для пластов, объединяемых в один эксплуатационный объект, становятся менее жесткими, но от этого сложность решения проблемы по обоснованию выделения эксплуатационных объектов не уменьшилась. Расширились требования технологического и экономического характера, возникла необходимость более дифференцированного подхода к обоснованию главных критериев, определяющих наиболее рациональный вариант объединения пластов в эксплуатационный объект. [61]

Модернизация существующих технологических и технических решений по повышению эффективности эксплуатации скважин очень важный вектор, однако, скважина является инструментом в проектируемых и реализуемых

г

системах разработки, а совершенствование данного направления имеет стратегическое значение, поскольку проблемы разработки месторождений, имеющих более 20 пластов с небольшими запасами углеводородов, становятся не просто актуальными, а переходят в стадию наболевших. [69]

В 2005 году Федеральное государственное учреждение «Экспертнефтегаз» подготовило и разослало ведущим специалистам и ученым отрасли 14 вопросов, касающихся принципиальных положений теории и практики разработки нефтяных месторождений. [62]

В таблице 1.1 представлены некоторые ответы специалистов на основной вопросов: «При каких условиях возможно объединение нескольких пластов в один объект разработки и как это будет влиять на выработку запасов нефти и КИН по каждому пласту?».

Таблица 1.1

№ п/п При каких условиях возможно объединение нескольких пластов в один объект разработки и как это будет влиять на выработку запасов нефти и КИН по каждому пласту?

Автор за против условия аргументация

1 2 3 4 5

1 д.т.н., профессор, Юрий Ефремович Батурин 1 Различие в проницаемости не более чем в 3-5 раз "При этом из-за разноскоростной выработки запасов процесс окажется весьма продолжительным и затратным. КИН пластов, разрабатываемых общим фильтром, будет меньше по сравнению с тем случаем, когда пласты разрабатывались бы отдельно"

2 Профессор Б.Т. Баишев 1 если нет техн. эконом, ограничений "Объединение пластов не влияет на выработку запасов нефти и КИН, если не ограничивать сроки выработки запасов, качество скважин и оборудования, а также экономические показатели.

3 Профессор А.А. Боксерман 1 необходимость ГТМ по увеличению нефтеотдачи Объединение пластов является целесообразным мероприятием, поскольку позволяет увеличивать темпы разработки объекта, а, следовательно, улучшить экономические показатели, дает возможность повысить нефтеотдачу.

4 Профессор Дияшев Р.Я. 1 применять оборудование для ОРРНЭО Объединение приведет к снижению КИН.

5 Профессор Жданов С.А. 1 проницаемость не отличается более чем в 1,5-2 раза, не выполняются Т-Э показатели Технико-экономические показатели должны рассчитываться в целом по месторождению и пластам»

6 Профессор Сумбат Набиевич Закиров 1 1 маломощные, однотипные пласты толщиной н�