3.7 Принципиальные особенности проектирования технологических систем разработки

Задачи и особенности проектирования процесса рвзработки.

Разработка залежи — вызов процесса движения пластовых жидкостей и управление его дальнейшим течением из пласта в ствол скважины. Надо только установить необходимое их число, схему размещения по площади залежи, время ввода в действие и режимы работы этих скважин. Среди указан­ных скважин могут быть скважины различного назначения: добывающие (нефтя­ные); нагнетательные (водяные или газовые); контрольные скважины разных типов (пьезометрические, наблюдательные и т. п.). Все эти вопросы должны быть разрешены при проектировании систем разработки. Намеченная система должна обеспечивать необходимый (диктуемый потребностями страны) уровень добычи нефти при возможно меньших народнохозяйственных издержках и при возможно более полном извлечении нефти из недр. Только при соблюдении этих условий система разработки может быть названа рациональной.

Решить указанную задачу непосредственно (прямым путем) в настоящее время еще невозможно, так как не существует метода, позволяющего определить число, схему, размещение, порядок и режим работы скважин, обеспечивающих тот или иной заданный уровень добычи нефти при минимальных издержках и вы­сокой нефтеотдаче. Поэтому установить рациональную систему разработки той или иной залежи можно только путем рассмотрениями технико-экономического анализа большой совокупности самых различных схем и вариантов разработки. Для этого определяют основные показатели процесса разработки при осуществле­нии различных схем и различных вариантов разработки. Решить эту задачу путем непосредственного промыслового экспери­мента невозможно. Тем не менее указанную задачу можно решить либо путем моделирования, либо с помощью гидродинамических расчетов. На модели или путём расчетов вполне возможно заставить залежь «проработать» в самых разно­образных условиях и получить при этом основные показатели процесса разра­ботки для таких условий. Эти показатели — база для технико-экономического анализа, в результате проведения которого устанавливаются рациональная схема и наивыгоднейший вариант.

Таким образом, ряд вопросов, имеющих первостепенное значение при про­ектировании системы разработки, может быть решен только с помощью гидро­динамических методов.

К таким вопросам в первую очередь относятся:

- определение наивыгоднейших схем размещения добывающих и нагнета­тельных скважин и порядка их ввода в работу;

- определение дебитов скважин как добывающих, так и нагнетательных в различные моменты процесса разработки; установление динамики текущей добычи нефти и сопутствующих ей воды и газа в целом по залежи;

- определение сроков работы отдельных групп скважин, а также полного cpoа разработки залежи;

- выявление характерных особенностей продвижения границы раздела нефть — вода и нефть — газ.

Причем все эти вопросы должны быть решены отдельно для каждого из рассматриваемых различных схем и ва­риантов разработки.

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

Чтобы получить качественные данные о ходе процесса разработки перед выполнением гидродинамических расчетов, необходимо собрать возможно более полные и вполне достоверные данные о залежи как объекте разработки. Эти дан­ные должны охарактеризовать строение залежи, физические свойства пород и жидкостей в пределах залежи, условия эксплуатации скважин, кроме того, необходимы также сведения об окружающей залежь области.

В связи со сложным строением пластов необходима еще си­стематизация и определенная идеализация исходных данных.

Дело в том, что залежи нефти обычно имеют весьма сложную форму как в плане, так и по разрезу, а такие основные параметры пласта, как толщина, проницаемость и пористость, могут изменяться по площади в зна­чительных интервалах. Это чрезвычайно усложняет определение основных по­казателей процесса разработки с учетом всех деталей геологического строения залежи и всех особенностей изменения параметров продуктивного пласта.

Используя современную высокопроизводительную вы­числительную технику можно было бы для той или иной конкретной залежи исследовать процесс разработки во всей его сложности с учетом всех особенностей данной залежи. Основным препятствием является не трудоемкость такой работы, а то обстоятель­ство, что для ее проведения почти никогда не бывает достаточно исходных дан­ных. Дело в том, что при проектировании мы располагаем данными по сравни­тельно ограниченному числу скважин. Как показывает практика, средние зна­чения основных пластовых параметров, установленные по этому небольшому числу скважин, мало изменяются после бурения всех остальных скважин. В то же время характер изменения этих же параметров по площади залежи, как пра­вило, изменяется очень сильно. Указанное обстоятельство в большинстве случаев делает бессмысленным выполнение гидродинамического прогноза хода процесса разработки с учетом всех деталей геологического строения в том виде, как они представляются нам на этой стадии. Только лишь в отдельных случаях, когда основные параметры пласта существенно отличаются на разных частях залежи, имеет смысл выполнять расчеты отдельно по этим частям.

После сбора, обработки и систематизации исходных данных для проектирования необходимо построить идеализированную расчетную схему залежи. Так как вертикальные размеры залежи обычно малы по сравне­нию с горизонтальными, при построении такой схемы, как правило, заменяют действительную картину фильтрации ее проекцией на горизонтальную плоскость. Далее фактический постепенный переход от нефтенасыщенной части залежи к водоносной заменяют расчетным контуром нефтеносности с вертикальным водонефтяным контактом. Полученную фигуру расчетного контура нефтенос­ности заменяют фигурой правильной геометрической формы: полосой, кругом, кольцом, сектором кольца или круга или, наконец, фигурой, состоящей из серии примыкающих друг к другу участков простых указанных форм.

Для построенной таким образом идеализированной расчетной схемы залежи принимается гипотеза об однородности пласта как по площади залежи, так и повертикальному разрезу. Параметры такого расчетного пласта устанавливают путем осреднения по определенным правилам фактических исходных данных. Для получения более полных данных о разработке пользуются расчетными схе­мами неоднородного пласта. В дальнейшем все различные принципиальные схемы процесса и варианты расстановки скважин рассчитываются и анализируются для идеализированной расчетной схемы. В результате технико-экономического анализа выбирается рациональная система разработки. Таким путем более или менее правильно устанавливают рациональное число скважин на залежи и схему их размещения, наиболее эффективные режимы работы скважин, уровень добычи нефти по залежи и его изменение во времени, срок извлечения основных про­мышленных запасов нефти, средние сроки работы различных групп скважин.

Несбходимо, однако, учитывать, что это лишь общие и средние показатели процесса разработки. В действительности благодаря сложности геологического строения залежи дебиты отдельных скважин и сроки их работы, а также даже продуктивность и сроки разработки отдельных участков залежи могут значи­тельно отличаться от средних проектных данных. Не следует догматизировать цифровые данные проекта и нужно помнить о принципиальном отличии проекта разработки от проекта того или иного предприятия или сооружения.

Понятно, что чем полнее и достовернее исходные данные об объекте, тем до­стовернее выходные данные проекта. Поэтому для повышения качества проекти­рования целесообразно применять двухстадийное, а в особо сложных случаях иногда и трехстадийное проектирование. В этом случае порядок выполнения работ следующий.

По данным разведочных скважин путем, указанным выше, составляется технологическая схема разработки, характеризующая возможность залежи и обосновывающая рациональную систему ее разработки. По этой схеме с целью получения достоверного и достаточно детального освещения залежи намечается бурение первоочередных скважин не подряд, исходя из организационно-техни­ческих выгод проведения процесса бурения, а по разреженной сетке, по возмож­ности; по всей площади залежи. По этим скважинам собирают обычные геологи­ческие, геофизические и лабораторные данные и проводят в них широкий и все­сторонний комплекс гидродинамических исследований с целью определения основных параметров пласта по всей площади залежи непосредственно по данным фильтрации реальной пластовой жидкости.

Только после выполнения такой программы исследований можно приступить к составлению проекта разработки, учитывающего основные характерные детали строения залежи и более достоверного, чем технологическая схема разработки. Однако и при таком порядке проектирования нельзя рассчитывать, что в проекте могут быть установлены заранее на весь срок разработки все детали хода про­цесса. Несомненно, и в этом случае по мере развития процесса разработки (по мере накопления новых фактических данных), а также по мере появления новых технических возможностей в проект необходимо будет вносить отдельные уточ­нения и коррективы.

Однако эти уточнения и коррективы будут менее значительными, чем при одностадийном проектировании, а возможность принятия неудачных систем и ошибочных рекомендаций снизится в несколько раз.

Из всего сказанного следует, что при проектировании необходимо пред­усмотреть такой порядок проведения работ по разработке залежи, который поз­волял бы дополнять запроектированную систему разработки в соответствии с выявленными изменениями условий эксплуатации и по мере накопления допол­нительных данных о геологическом строении залежи, основных параметрах пласта и т. п.