11. Системы разработки нефтяных и газовых месторождений. Классификация систем разработки по виду и способу энергетического воздействия. Системы разработки с закачкой газа в пласт.

По виду и способу энергетического воздействия выделяют СР без ППД и с ППД. СР без ППД применяют в случаях, когда его применение невозможно или нецелесообразно с экономической точки зрения. СР с ППД делится на поддержание давления закачкой газа (либо в повышенную часть залежи, либо площадная закачка) и искусственное заводнение.

Критерии интенсивности закачки газа:

Крутые углы наклона пластов (так если угол наклона меньше 15^о, то закачку газа необходимо проводить в свод, в противном случае – площадная закачка);

Глубина залегания пластов (при больших глубинах закачивать газ в пласт тяжело, а при малых – возможен прорыв газа на поверхность);

Низкое пластовое давление (обычно давление закачки должно превышать давление пласта на 15-20%);

Пластовая однородность по проницаемости и низкая вязкость нефти;

Гидродинамическая замкнутость залежи (во избежание утечки).

Обычно в пласт можно закачивать газ из соседних месторождений или из магистрального газопровода МГ и газ, полученной путем дегазации пластовой нефти.

Закачивают газ в сводовую часть залежи в нагнетательные скважины, которые могли быть нефтяными добывающими. В любом случае для закачки газа необходимы дорогие компрессорные станции. Расход (давление) закачки газа определяется опытным путем, исходя из приемистости, и может составлять до 10-15 тыс. м³/сут на каждую скважину.

12. Системы разработки нефтяных и газовых месторождений. Системы заводнения пластов: законтурное, приконтурное, внутриконтурное, площадное, блочное, очаговое, барьерное, избирательное заводнение. Привести схему, дать характеристику.

Заводнение – искусственная форма водонапорного режима вытеснения нефти водой, которую можно применять на любой стадии разработки. Вода, нагнетаемая под давлением в продуктивный пласт, обеспечивает пластовую систему энергией для продвижения нефти к добывающим скважинам.

При составлении проекта заводнения устанавливают:

1) темпы нагнетания воды;

2) местоположение нагнетательных скважин относительно добывающих.

Выбор вида заводнения определяется типом залежи, размерами залежи и ее водонефтяной зоны, вязкостью пластовой нефти, типом породы-коллектора и ее проницаемостью, степенью неоднородности пластов, строением залежи в зоне ВНК, наличием дизъюнктивных нарушений и др.

При заводнении нефтяных пластов в качестве рабочего агента могут быть использованы воды как поверхностных водоемов (реки, моря, озера), так и глубинных водоносных горизонтов, а также пластовые воды, извлекаемые из недр вместе с нефтью. Вода, предназначенная для закачки в пласт, подвергается специальной подготовке, которая проводится на водоочистных установках.

В зависимости от местоположения нагнетательных скважин нашли применение следующие системы заводнения пласта: законтурное, приконтурное, внутриконтурное, площадное, блочное, очаговое, барьерное, избирательное.

Законтурное заводнение.

Нагнетательные скважины расположены за внешним контуром нефтеносности по периметру залежи (вода нагнетается в законтурную водоносную часть продуктивного пласта):

Метод применим для разработки нефтяных и газонефтяных объектов. Он достаточно эффективен на небольших по площади месторождениях (с небольшими запасами нефти), при небольшой ширине залежей (до 5-6 км), малой относительной вязкости пластовой нефти (до 2-3 мПа^.с), высокой проницаемости коллектора (0,4-0,5 мкм²), в сравнительно однородных продуктивных пластах с хорошей сообщаемостью залежи с законтурной областью. В этом случае применение данного вида заводнения позволяет добиться высокой нефтеотдачи (до 60% и выше) при расположении добывающих скважин в основном в пределах внутреннего контура нефтеносности.

При законтурном заводнении на одну нагнетательную скважину обычно приходится 4-5 добывающих скважин. В настоящее время данный вид заводнения применяется ограниченно, поскольку залежи с указанными характеристиками встречаются редко.

Приконтурное заводнение.

Применяют на небольших и средних по площади месторождениях, в основном при той же характеристике залежей, что и законтурное заводнение, но при значительной ширине водонефтяной зоны, а также при плохой гидродинамической связи нефтяной зоны пласта с законтурной областью.

Нагнетательные скважины при этом виде заводнения располагают на некотором удалении от внешнего контура нефтеносности в пределах водонефтяной зоны залежи:

1 – внешний контур нефтеносности;

2 – внутренний контру нефтеносности;

3 – добывающие скважины;

4 – нагнетательные скважины;

Значительная ширина водонефтяных зон чаще свойственна залежам платформенного типа. Плохая связь залежи с водоносной частью пласта может быть связана с ухудшением проницаемости пласта вблизи ВНК или наличием под ним или на его уровне водонепроницаемого экрана. Присутствие такого экрана особенно характерно для залежей в карбонатных коллекторах, где вторичные геохимические процессы могут приводить к закупорке минеральными солями, твердыми битумами и др.

По принципам расположения скважин, соотношению числа добывающих и нагнетательных скважин, подходу к разработке газонефтяных залежей, по значениям достигаемой нефтеотдачи приконтурное заводнение приближается к законтурному.

Внутриконтурное заводнение.

Применяют, если залежь имеет большую площадь, и другие системы заводнения не обеспечивают необходимых темпов разработки и недостаточны для поддержания пластового давления. При этом ряды нагнетательных скважин располагают внутри контура нефтеносности. В случае необходимости внутриконтурное заводнение сочетается с законтурным.

Существует достаточно большое количество разновидностей внутриконтурного заводнения (площадное, блочное (или блоковое), очаговое, избирательное, барьерное и другие), выбор которых в основном определяется геологическим строением пласта и степенью его неоднородности.

Внутриконтурное заводнение с разрезанием на отдельные площади.

Схема внутриконтурного заводнения с разрезанием месторождения на отдельные площади в сочетании с законтурным заводнением.

Системы внутриконтурного заводнения с разделением залежи нагнетательными рядами скважин на отдельные эксплуатационные поля применяются на крупных нефтяных месторождениях платформенного типа с большими водонефтяными зонами. Эти зоны отрезают от основной части залежи и разрабатывают по самостоятельной сетке. Разделение нефтеносной площади на несколько площадей путем внутриконтурного заводнения позволяет ввести всю нефтеносную площадь в эффективную разработку одновременно:

Нагнетательные скважины располагают рядами. При закачке в них воды по линиям рядов нагнетательных скважин образуется зона повышенного давления, которая препятствует перетокам нефти из одной площади в другую. Добывающие скважины располагают рядами параллельно рядам водонагнетательных скважин.

Разработку каждой площади можно осуществлять по своей системе размещения добывающих скважин с учетом геологической характеристики площади. Преимущество данной системы заводнения - возможность начинать разработку с любой площади (например, в первую очередь вводить в разработку площади с наибольшей плотностью запасов с высокими дебитами скважин).

Блоковые система разработки.

Современная разновидность рядных систем - это блоковые системы разработки нефтяных месторождений: однорядная, трехрядная, пятирядная. Они нашли широкое применение в Западной Сибири.

Блочное (блоковое) заводнение находит применение на месторождениях вытянутой формы. В этом случае, чаще всего, ряды нагнетательных скважин располагают в поперечном направлении.

Принципиальное отличие блочного заводнения от внутриконтурного состоит в том, что в этом случае законтурное заводнение не используется. Как видно из схемы, ряды водонагнетательных скважин разрезают единую залежь на отдельные участки (блоки) разработки и располагаются в направлении, перпендикулярном к линии простирания складки.

Преимущество блоковых систем:

1) отказ от законтурного заводнения исключает риск бурения скважин в слабоизученной на стадии разведки месторождения части пласта;

2) более полно используется проявление естественных сил гидродинамической области законтурной части пласта;

3) существенно сокращается площадь, подлежащая обустройству объектами ППД, и упрощается обслуживание системы ППД (скважины, кустовые насосные станции и т. д.);

4) компактное, близкое расположение добывающих и нагнетательных скважин позволяет оперативно регулировать разработку залежи путем перераспределения закачки воды по рядам и скважинам и отбора жидкости в добывающих скважинах.

Очаговое заводнение.

Очаговое заводнение – это дополнение к уже осуществленной системе законтурного или внутриконтурного заводнения. В основном может применяться при разработке нефтяных залежей с высокой неоднородностью пластов. Оно целесообразно на средних и поздних стадиях эксплуатации залежи, когда решаются вопросы довыработки запасов нефти из неохваченных основным процессом разработки пропластков, целиков и тупиковых зон.

Как правило, при этой системе заводнения под нагнетание используют добывающие скважины, расположенные рационально по отношению к окружающим добывающим скважинам и в зоне пласта с повышенной проницаемостью.

Однако для очагового заводнения возможно бурение специальных скважин для увеличения охвата воздействием большего объема нефтенасыщенной части пласта или его слабопроницаемых зон. В отдельных случаях при хорошо изученном геологическом строении продуктивного пласта очаговое заводнение можно применять как самостоятельную систему заводнения.

Площадное заводнение.

Площадное заводнение – наиболее интенсивная система воздействия на пласт, обеспечивающая самые высокие темпы разработки месторождений.

Применяют при разработке пластов с очень низкой проницаемостью. Оно основывается на рассредоточенной закачке воды по всей площади нефтеносности.

По геометрии взаимного расположения добывающих и нагнетательных скважин системы подразделяют на четырех-, пяти-, семи- и девятиточечные. Схемы отличаются не только расположением скважин, но и соотношением между числом добывающих и нагнетательных скважин.

Так, в четырехточечной системе соотношение между нагнетательными и нефтедобывающими скважинами 1:2, при пятиточечной системе – 1:1, при семиточечной системе – 2:1, при девятиточечной системе – 3:1. Наиболее интенсивными системами среди рассмотренных являются семиточечные и девятиточечные системы.

Системы с площадным заводнением обладают большей активностью по сравнению с другими системами заводнения, так как в рамках систем с площадным заводнением каждая добывающая скважина с самого начала разработки непосредственно контактирует с нагнетательными, в то время как, например, при внутриконтурном разрезании в начале разработки под непосредственным влиянием нагнетательных скважин находятся лишь скважины внешних (первых) добывающих рядов. Кроме того, при площадном заводнении на 1 нагнетательную скважину обычно приходится меньшее количество добывающих скважин, чем при других системах заводнения.

Избирательная система заводнения.

Избирательная система заводнения является разновидностью площадного заводнения и применяется на залежах нефти со значительной неоднородностью, при этом строение пласта должно быть детально изучено. При данной системе заводнения разработка залежи осуществляется в следующем порядке. Залежь разбуривают по равномерной треугольной и четырехугольной сетке, и затем все скважины вводят в эксплуатацию как добывающие. Конструкция скважин подбирается таким образом, чтобы любая из них отвечала требованиям, предъявляемым к добывающим и нагнетательным скважинам. Площадь залежи нефти обустраивают объектами сбора нефти и газа и объектами ППД так, чтобы можно было освоить любую скважину не только как добывающую, но и как нагнетательную.

После детального изучения разреза в скважинах выбирают скважины под нагнетание воды. Такими скважинами должны быть те, в которых продуктивный пласт вскрывается наиболее полно. Прослеживается гидродинамическая связь с соседними скважинами.

Барьерное заводнение.

Барьерное заводнение – применяется при разработке газонефтяных месторождений с большим объемом газовой шапки, когда необходимо вести одно-временный отбор нефти из нефтяной оторочки и газа из газовой шапки. При этом используют разрезание нефтегазовой залежи на отдельные участки самостоятельной разработки.

Водонагнетательные скважины располагают в зоне газонефтяного контакта, тем самым создавая водяной фронт (барьер), а закачку воды и отборы нефти и газа регулируют таким образом, чтобы происходило вытеснение нефти и газа водой при исключении взаимных перетоков нефти в газовую часть залежи, а газа в нефтяную часть. Этот метод позволяет вести одновременную добычу нефти из нефтенасыщенной части и газа из газовой шапки. Метод применяется редко, так как создать надежный барьер между нефтью и газом крайне сложно.

С применением барьерного заводнения разрабатывали месторождения в Западной Сибири (залежи в пластах группы "А" Самотлорского месторождения), в Томской области Лугинецкое месторождение.

После окончательного выбора системы разработки месторождения приступают к гидродинамическим расчетам по определению технологических показателей разработки с применением различных методик. Данную работу осуществляют в соответствующих проектных институтах. После составления и утверждения проекта разработки, по мере обустройства промыслов, начинают непосредственно осуществлять процесс добычи нефти и газа.