Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
разработка нефтяных месторождений.DOC
Скачиваний:
5
Добавлен:
01.07.2025
Размер:
2.95 Mб
Скачать

Практическое занятие 7. Определение параметров по методу материального баланса

Цель работы: Расчёт параметров по методу материального баланса. Материальный баланс - простая концепция, подчиняющаяся закону

сохранения массы, согласно которому поступившая масса жидкости в какой - либо участок пласта равна извлеченной плюс то, что осталось в нем. Это один из первых инструментов контроля, используемых для характеристики процессов заводнения в отдельно взятом элементе пласта, и предшествует применению более сложных методов моделирования.

Рассмотрим уравнение материального баланса для случая разработки пласта

  • режиме выше давления насыщения. В этом случае необходимо учитывать четыре компоненты:

    • расширение нефти и воды при изменении давления в пласте;

    • деформацию породы;

    • объемы отобранной нефти и воды из элемента плас а;

    • объем закачанной воды в этот элемент;

    • изменение пластового давления от начального до текущего. Уравнение материального баланса используется для оценки объема

притока воды из законтурной водоносной об асти, перетоков жидкости через границу изучаемого участка пласта, для определения среднего пластового давления при известном объеме отобранной из пласта жидкости.

Уравнение материального баланса в общем виде можно записать так:

Vжпл+Vзак+Vч=Vнпл+Vвпл

где Vзaк- объем закача ой воды в данный участок,

Vжпл - объем добытой жидкости из данного элемента за счет деформации

горных пород и жидкости (упругий запас пласта); Vжпл =β* Р Vэл;

Vч - объем п итока жидкости из-за контура нефтеносности или из смежных элемен ов пласта;

VH пл - объем добытой нефти из данного элемента в пластовых условиях; Vвпл - объем добытой воды из данного элемента;

    • - изменение среднего пластового давления; Vэл - объем элемента пласта.

  • зависимости от постановки задачи, под элементом можно понимать нефтенасыщенный пласт целиком или отдельный участок пласта.

30

Если в пласте в начальный момент имелась нефть и вода, то коэффициент упругоемкости пласта рассчитывается по формуле:

  • = β c+m(Sн βн +Sв βв)

Задача 10. Нефтяное месторождение, подстилаемое неактивной водой, разрабатывается при режиме растворенного газа. Начальное пластовoe давление р0=24,5 МПа. Оно равно давлению насыщения. За некоторый период разработки месторождения при режиме растворенного газа Пластовое давление снизилось до ро=19,0 МПа. При этом из пласта было отобрано количество де-газированной нефти Qн, равное 236,3·104 м3 в стандартных условиях. Средний

за рассматриваемый период разработки месторождения газовый фактор = Qг /Qн= 587,7 м3З.

Требуется определить на основе метода материального б л нса начальные геологические запасы нефти (в дегазированном состоянии) Gн и текущую нефтеотдачу η к концу указанного периода. Изменение газосодержания Г и объемного коэффициента bн нефти показано на рис. 10. О ношение объема газа

  • пластовых условиях к объему газа в стандартных условиях (объемный коэффициент газа) bг = 0,00572 м3З.

Решение. Рассмотрим материальный ба анс газа. В начальный момент времени при р=р0 объем газа Gp , растворснного в нефти, если его привести к текущему пластовому давлению, был равен Gн Г0 bг.

Рисунок 8. Зависимости газосодержания и объемного коэффициента нефти от давления

При отборе объеме газа Qн bг приведенного к тому же текущему пластовому

давлению, в пласте остался объем газа, равный (Gн Г0- Qн ) bг ,. Этот объем газа находится в нефти частично в растворенном состоянии:

и частично в свободном состоянии:

Gг р =( - Q н )Гbг

На основе материального баланса имеем

31

Г0- Q н )bг =( - Q н )Гbг+ [ ( Q н ) , где bн о -начальный объемный коэффициент нефти. Из приведенного выражения получаем

Shape 148 Shape 149

Из рис.8 определяем, что bн о = 1,572; bн = 1,52; Г0= 196 м33; Г =160 м33.

Тогда начальные запасы дегазированной нефти в пласте месторождения составят

Коэффициент нефтеотдачи

32

Практическое занятие 8. Расчет показателей разработки при разработке на режиме растворенного газа

Цель работы: Определение показателей разработки при разработке на режиме растворенного газа.

Режим растворенного газа характерен для нефтяных месторождений, у которых свободный газ в залежи отсутствует, а в нефтяную часть пласта практически не поступает пластовая вода. Движущей силой, способствующей перемещению нефти в пласте к забою скважины, в этом случае является растворенный газ. Коэффициент нефтеизвлечения при режиме растворенного газа очень низкий и составляет 0,150,3.

Задача 11. Определить основные показатели разработки залежи нефти при режиме растворенного газа. Площадь залежи S = 2,512-107 м2. Скважины расположены на площади равномерно по треугольной сет е с расстоянием L= 380м; приведенный радиус скважины rс = 0,1 м; забойное давление в добывающих скважинах рс = 1 - 106 Па; начальное плас овое давление р0=7· 106 Па; давление насыщения нефти газом рн = 6· 106 Па; пористость пласта m—0,2; средняя толщина пласта h — 7 м; проницаемость пласта k=8*10-13 м2; начальная нефтенасыщенность пласта sна = 0,8; нача ьная водонасыщенность пласта sCB = 0,2; вязкость газа μΓ = 0,015 мПа-с; срок разбуривания залежи t* = 10 лет; плотность дегазированной нефти рн = 885 кг/м8. Зависимости вязкости нефти, объемного коэффициента нефти кол чества растворенного в нефти газа от давления представлены на рис. 9. Радиус области дренирования для каждой скважины при треугольной сетке вычисляют по формуле

Rk

j4

3

 0.525 * L

2

где Rк — услов ый радиус зоны дренирования скважины, м (Rк = 0,525-380 = 200 м).

Площадь з ны дренирования:

Sc ÏR k2

где Sc — площадь зоны дренирования, м2 (Sc — 3,14-2002 = 125 600 м2). Тогда число скважин на залежи составит

  • = S/Sс,

где η — общее число скважин, эксплуатирующих залежь, η=(2,512· 107)/(1,256· 105) = 200.

33

Рисунок 9. Зависимости вязкости, объемного коэффициента и газосодержания нефти от дав ения

Для определения нефтенасыщенности на контуре в зависимости от давления воспользуемся следующей формулой:

Г Г р ( ркi )

si

 (1 si

)

г

( р i

)

г

( pi

)

к

k

b ( pi

)

S i1

k

k

го

го

нk

k

Г Г р ( рki1 )

г

( рi1 )

к

b ( рki1 )

го

где Ski1 — насыщенность на контуре на шаге i + 1, доли единицы;

  • — среднее значение газового фактора при изменении давления от pik до рi+1k м33; Гр — растворимость газа в нефти при м33; pik) — плотность газа при давлении pik, кг/м3; рг0 — плотность газа при давлении 1∙105 Па, кг/м3.

Ср днее значение газового фактора вычисляют по формуле

Г (S i

)

н ( pi )

b ( p

)

г ( рi )

Г

( р

)

k

г ( рi ) н i

го

р

i

где Sкi — отношение фазовых проницаемостей для газа и нефти (определяют по таблицам); рi= (pikki+1)/2; μΗ (Pi) — вязкость нефти при давлении pi мПа*с;

μΓ (р/) — вязкость газа при давлении pj, мПа-с.

34

Вязкость газа с изменением давления меняется незначительно и ее можно при расчетах считать постоянной. Предполагая, что газ, растворенный в нефти, идеальный, можно записать:

pг(р)/рго = р 105 Па.

Тогда

Г Г р ( ркi )

si (1

si

)

k

i1

к

b ( pi )

105

10

S i1

k

k

5

н

k

.

Г Г р ( рki1 )

рi1

k

к

b ( рi1 )

105

н

k

Г (S i

)

н ( pi )

b ( p

)

рi

Г

( р

)

105

k

г ( рi ) н

i

р

i

Так как фазовая проницаемость для нефти при начальной

нефтенасыщенности равна абсолютной, то считают, что н фтенасыщенность на контуре питания при ркн равна единице, т. е. Skiк = Рн) = 1 ·

Отбором нефти за счет упругого запаса со снижением давления оτ начального пластового до давления насыщения можно пренебречь. Следовательно, рк = р н. Если при построен зависимости SKi от рik использовать шаг; равный 2*105 Па, то д я ρ2k = 5,8· 106 Па

Получим

р2 6,01065,8106 5,9 106 Па 2

Г 0

3,55

1,179 

5,9 106

111  111

м3

м

3

0,015

105

111112

1,0  (1

1)

610

6

5,8106

S 2

1,18

105

105

 0,9712

111110

5,8106

k

1,178

105

Дебит неф и (в м3/с) определяем по следующей зависимости:

qí

2kh( pkpc )

ln

Rk

1

r

2

c

Где



k

н

(si

)

;

pcp

р

k

p

c

k

bн ( pcp )н ( pcp )

2

pcp

6 106 1106

 3.5106 Па

2

35



1,0

 313,7 1/ Пас

1,147  4,08103

qн 2 3,14 0,81012 7(6 106 )313,7 4,9531012 (6 106 1106 )213,7 5,293103 м3 / с ln 2000,1  0,5

Вычислим дебит нефти при давлении на контуре 5,8· 106 Па и насыщенности 0,9712.

pcp

5,8106 1106

 3.4 106 Па

2



0,911

 194,06

1/ Пас

1,145 4,1103

qн 4,9531012 (5,8 106 1106 )194,06 4,614 103 м3 / с

Время, за которое насыщенность снижается oт ski до sk

i+1

2

1

1

Ski

Ski1

ti 0.5* Rk

hm(

)

qi

qi1

b

( ði

)

b

(bi1 )

í

í

í

k

í

k

где ti — промежуток времени, в течение которого насыщенность

снизилась сiк до Sk

i+1 . Для первого промежутка времени имеем

ti

2

1

1

 1

0,9712

3

с 9,52сут

 0.5*3,14(200)

7 *0,2(

)



8,22*10

5,293*10

3

4,614*10

3

1,178

1,18

Проведем весь комплекс расчетов для рк = 5,6*106 Па.

p3

5,8106  5,6 106

 5,7 106 Па

2

Г 0,001088

3,6

1,177 

5,7 10 6

 109  126,5 м3

м

3

0,015

105

126 111

0,9712  (1  9712)

5,8 106

5,6 106

Sk3

1,18

105

105

 0,9354

126 108

5,6 106

1,176

10

5

pcp

5,6 10

6

110

6

 3.3106 Па

2



0,8076

 170,93

1/ Пас

1,144  4,13103

qн 4,9531012 (5,6 106 1106 )170,93 3,894 103 м3 / с

t2

4

1

1

0,9712

0,9354

3

с 14сут

 8,792*10

(

)

 1,21*10

4,614*10

3

3,89*10

3

1,176

 1,178

Из результатов расчетов следует, что общий срок эксплуатации зоны дренирования одной скважины составит 4,47· 107 с, или 517,5 сут (1,418 года).

Нефтеотдача к концу срока разработки составит

к 1 sk bн ( рн )

bн ( pc )

36

где bн (pн) — объемный коэффициент при давлении, равном давлению насыщения; bн (pc) — объемный коэффициент при давлении, равном давлению

  • добывающей скважине. Таблица – Результаты расчета

Давление

Ср.

Г,

Насыщеннос

Picp,

φi

Дебит

ti сут

на

давление

м3/м3

ть

на

MПа

нефти

контуре

рi, мПа

контуре Sik

qн 10-3,

Рк, мПа

м3 / с

6,0

5,9

111

1,0

3,5

213,7

5,29

-

5,8

5,9

111

0,9712

3,4

4,614

9,51

5,6

5,7

126,5

0,9354

3,3

194,1

3,894

14,0

5,4

5,5

201,0

0,9217

3,2

170,9

3,535

5,67

5,2

5,3

245

0,9084

3,1

162,2

3,204

6,05

5,0

5,1

297,3

0,8975

3,0

154,1

2,922

5,32

4,8

4,9

346,1

0,8967

2,9

147,5

2,75

0,024

4,6

4,7

339,9

0,8863

2,8

146,1

2,496

5,91

4,4

4,5

390.0

0,8765

2,7

140,0

2,263

5,54

4,2

4,3

440,3

0,8670

2,6

134,4

2,042

5,31

4,0

4,1

429,7

0,8597

2,5

128,8

1,85

5,24

3,8

3,9

529,8

0,8507

2,4

124,6

1,66

4,0

3,6

3,7

581,0

0,8423

2,3

119,7

1,48

17,4

3,4

3,5

628,6

0,8347

2,2

115,1

1,32

5,96

3,2

3,3

668,2

0.8271

2,1

111,1

1,17

5,73

3,0

3.1

706,5

0,8189

2.0

107,1

1,02

6,34

2,8

2,9

749,7

0,8100

1,9

102,8

0,876

8,72

2,6

2,7

795,1

0,8015

1,8

98,3

0,746

9,49

2,4

2,5

835,3

0,7920

1,7

94,1

0,621

'10,07

2,2

2,3

881,0

0,7837

1,6

89,5

0,509

11,09

2,0

2,1

909,6

0,7762

1,5

85,7

0,408

13,3

1,8

1,9

918,3

0,7678

1,4

82,4

0,313

21,4

1,6

1,7

928,6

0,7596

1,3

78,9

0,225

28,7

1,4

1,5

920,3

0,7485

1,2

75,6

0,141

44,8

1,2

1,3

927,0

0,7376

1,1

71,2

0,066

85,2

37

1,0 1,1 909,5 0,72442 - 67,1 0,033 182,8

Подставив в формулу соответствующие значения, получим

  •  0,72442 *1,18

    • 11,057

Для каждого этапа нефтеотдачу рассчитывают по формуле

si b ( р )

к  1 k н н

bн ( pc )

где ηк – нефтеотдача на i-м шаге, доли единицы.

Накопленная добыча на каждом шаге

Qнi Gнi

где Qн— накопленная добыча нефти на i-м шаге, кг.

Добыча Qнi соответствует времени ti = сумме ti

Подставив в формулу значения, соответствующие давл нию рк — 5,7 МПа, получим

0,9712*1,18

1  1 0,02715

Qí1 2,11*1010 * 0,02715 5,729 *108

t1 8.22 *105 c

Для рк = 5,5 МПа получим

  • 2  1 0,9354 *1,18  0,06142

1,176

Qí2 2,11*1010 * 0,06142 1.3*10 9

t1 8.22 *105 c 12.1*105 c 20.32 *105 c.

Результаты расчетов динамики добычи нефти при режиме растворенного газа сведены в таблице и на рисунке 10. Эти данные соответствуют одновременному вв ду в эксплуатацию всех скважин.

Запасы нефти в залежи можно вычислить по формуле

  1. Shmsно н

    • bн

Gн 2.512*107 *7 *0.2*0.8*885 2.11*1010 кг

1.18

38

Таблица - Результаты расчетов динамики добычи нефти при режиме растворенного газа

Неф.насыщ

Коэф.

Накоп.

Время

Неф.насыщ

Коэф.

Накоп.

Время,

на контуре

нефтенас.

Доб.

сут

на контуре

нефтенас.

Доб.

сут.

На

Qн

На

Qн

контуре

контуре

0,9712

0,02715

0,5729

9,51

0,8271

0,1446

3,052

95,7

0,9354

0,06142

1,30

23,5

0,8189

0,1486

3,136

102,0

0,9217

0,07359

1,553

29,2

0,8100

0,1534

3,237

110,7

0,9084

0,0854

1,8

35,2

0,8015

0,1578

3,33

120,2

0,8975

0,09483

2,0

40 6

0,7920

0,1618

3,415

130,3

0,8967

0,09486

2,002

40,6

0,7837

0,1654

3,489

141,4

0,8863

0,1038

2,191

46,5

0,7762

0,1689

3,563

154,7

0,8765

0,1115

2,352

52,1

0,7678

0,1734

3,658

176,1

0,8670

0,1181

2,491

57,4

0,7596

0,1777

3,749

204,8

0,8597

0,124

2,616

62,6

0,7485

0,1822

1

249,6

0,8507

0,1301

2,746

66,6

0,7376

0,1866

3,844

334,8

0,8423

0,1357

2,864

84,0

0,72442

0,191

3,937

517,5

0,8347

0,1405

2,965

90,0

4,03

Рисунок 10- График изменения

накопленного отбора нефти во

времени

Рисунок 11- График динамики

добычи нефти

39

Суммарная добыча нефти за весь срок разработки составит

Qí Gí

Qн 2,11*1010 *0,191 4,03*109 кг

t p t* tc

где tc — время эксплуатации одной скважины, с,

t p t* t3.154*108 4.472*107 3.601*108 c 11.42 год

Добыча нефти возрастает до тех пор, пока первая добывающая скважина не выйдет из эксплуатации (1,42 года). В дальнейшем введению в эксплуатацию очередной скважины будет соответствовать окончание работы другой. Поэтому

  • основной период разработки добычу нефти можно счит ть постоянной. Падение добычи нефти начнется после бурения посл дней добывающей скважины.

Период падения добычи будет равен сроку эксплуа ации одной скважины (1,42 года). Таким образом, график изменен я д бычи нефти во времени будет иметь вид равнобедренной трапеции (рис. 11). Для определения уровня стабилизированной добычи нефти составим с едующее уравнение:

qст 0,5(2tp 2tc ) Qн

Тогда

q

ст

Qн

4.03*109

 12.78кг / с  1104,2т / сут

t p t

3.154*108

Динамика добычи нефти на залежи показана на рис. 11.

40

Практическое занятие 9. Расчет показателей разработки при законтурном заводнении.

Цель работы: Определение показателей разработки при законтурном заводнении.

Задачи заводнения:

  • поддержание пластовой энергии (давления - ППД);

  • вытеснение нефти.

Виды заводнения

  1. Законтурное

  1. Приконтурное заводнение

  1. Внутриконтурное заводнение а) Осевое заводнение б) Рядное и площадное заводнение в) Блоковое заводнение

г) Очагово-избирательное заводнение д) Смешанный вид заводнения

  1. Барьерное заводнение

Требования к законтурному заводнению:

а) должен быть чётко опреде ён контур нефтеносности (залежи бывают наклонные, вогнутые);

б) расстояние от нагнетательных скважин до контура нефтеносности должно составлять 400-1500 метров;

в) водонефтяная зона должна быть незначительна;

г) нефтяное месторождение должно быть небольшим (до 5 км по ширине);

д) пласт должен быть достаточно однородным, высокопроницаемым, а нефть – маловязкой;

е) долж а существовать хорошая гидродинамическая связь между законтурной и внутриконтурной частями (нет линз, глинистых прослоев, ухудшенной п оницаемости на водонефтяном контуре, выклиниваний и т.д.).

ВНК

41

Задача 12. Нефтяное месторождение, содержащее геологически с запасы нефти, объемом VH = 150*106 м3 в пластовых условиях разрабатывается с применением заводнения при семиточечном расположении скважин, предусмотренном технологической схемой. В результате изучения строения продуктивного пласта, создания модели его разработки и на основе фактических данных разработки месторождения в начальный период определена зависимость текущей обводненности продукции v от текущей нефтеотдачи для месторождения в целом (обводненность и нефтеотдача приведены к пластовым условиям). Считается, что при принятой схеме расположения скважин эта зависимость будет оставаться справедливой в течение всего срока разработки месторождения. Зависимость текущей обводненности от нефтеотдачи имеет следующий вид:

v=0 при 0 ≤ η≤ 0,1

v= α (η -0,1)2 при 0,1 ≤ η ≤ 0,5

v=b η 12 при 0,5 ≤ η ≤ 0,7

при η = 0,7 v=1

Требуется определить для рассматриваем го месторождения зависимость от времени t добычи нефти, воды, обводненности продукции и нефтеотдачи при

заданном изменении добычи жидкости, qж= qж(t). При этом qж- α t при 0≤ t ≤ t*, qж= α* t+А(t-t*)1/4 при t ≤ t*.

  • приведенных формулах t* — время начала обводнения продукции месторождения; α = 40*10-10 м3/ с2; А — 0,0805*10-2м31/4.

Решение. Прежде всего определим значения параметров а и b. Из условия задачи имеем 0,71/2 b=1. Отсюда b = 1,195. Параметр а определим, используя приведенное условие, именно

Формула

1,195  0,512а(0,5  0,1)2а  0,42  0,16

  • 1,195  0,512 1,195  0,707 5,28

0,160,16

Таким об азом,

v=0 при 0 ≤ η ≤ 0,1

v=5,28(η -0,1)2 при 0,1 ≤ η ≤ 0,5

v=1,195 η 1/2 при 0,5 ≤ η ≤ 0,7

Обозначим v=f(η). Имеем соотношение для определения зависимости

текущей нефтеотдачи от времени.

d

1 t

qж (t)dt

0 1 f ()

G 0

где G - геологические запасы нефти в разрабатываемых пластах месторождения.

42

  • соответствии с законом изменения v =f(η) будем считать первым периодом разработки период времени, когда v = 0, а 0 < η < 0,1. Из приведенного соотношения в данном периоде получаем, что

t

t 2

d

tdt

G

2G

0

0

Это период длиться до t=t*.

t

 2G

1/ 2

*



0

где η 0 - безводная нефтеотдача (в данном случае η 0 = 0,1). Подставляя значения величин, получаем

t*

 (

2 150 106  0,1

)1/ 2  0,866 108 c  0,746

года

40 1010

Во втором периоде при 0,1 ≤ η ≤ 0,5 имеем

d

1

1 a  0

0

0

ln

02

1



2

1  a  0

В третьем периоде при 0,5 ≤ η ≤ 0,7

A t

0

1

ln

1 a (

0

)

d

at 2

(tt* )1/ 4 dt

2



1

b12

2G

G

a 1 a

0

η =0,5

Обозначим

0

t*

d

J 2

1 b

Имеем

2

1 b

J 2 b2

ln 1 b

b

Обозначим

A t

1/ 4

0,8A

5 / 4

t t*

J3

G

(t

t* )

dt

G

t*

Определим зависимость η = η (t), которая не во всех периодах может быть выраж на в явной форме. Поэтому поступим следующим образом. Прежде вс го найдем значения интегралов J1 и J2 соответствующих значениях η. Эти значения даны в табл.

43

Таблица - Результаты расчета

η

J1

η+ J1

η

J1

η0+ J1(η)+J2

0,1

0

0,100

0,55

0,3752

1,1645

0,15

0,0502

0,1502

0,60

0,9157

1,7050

0,20

0,1018

0,2018

0,65

1,8563

2,6456

0,25

0,1564

0,2564

0,67

2,556

3,3453

0,30

0,2162

0,3162

-

-

-

0,35

0,2847

0,3847

-

-

-

0,40

0,3885

0,4685

-

-

-

0,45

0,4834

0,5834

-

-

-

0,50

0,6893

0,7893

-

-

-

Рисунок 12 – Зависимости функции Ji , Jj от текущей нефтеотдачи и времени t

44

Рисунок 13 – Показатели разработки месторождения С учетом условий задач получаем выражение:

A t

1/ 4

(0,8  0,0805 108 )5 / 4

5 / 4

5 / 4

J3

t t*

dt

t t*

 0,04293(tt* )

G

1,5 108

t*

Значения времени t и t* в приведенную ф рмулу следует подставлять в единицах, кратных 108.

Построим зависимость J1= η, η0 +J1, η0+ J1(η)+J2 как функцию ƞ и зависимость J1 = αt2/2G, αt2/2G хJ3 как функцию времени t. При этом для функций Ji, Jj выберем по оси орд нат одинаковый масштаб. Графики Ji, Jj показаны на рис. 12, где отложены текущая нефтеотдача η и время t по оси абсцисс. Задаваясь значением времени t и проведя линию, параллельную оси ординат на рис. 12, до пересечения с кривой Ji получаем значение Jj. Затем следует провести прямую, параллельную оси абсцисс, до пересечения ее с кривой Ji и найти точку на оси абсцисс, в которой получим значение η. Процедура определе ия значений η, соответствующих заданным значениям t, показана стрелками а рисунке 12.

За ем по найденным значениям ƞ по приведенным формулам находим v. Текущие дебиты воды, нефти и жидкости вычисляют также по данным выше формулам. Значения найденных указанным способом величин приведены в табл., а также на рис. 13, откуда видно, что при t=15 лет текущая нефтеотдача η

  • 0,323, а обводненность продукции v = 0,263.

Разработка данного месторождения еще может осуществляться довольно длительное время, но при высокой обводненности продукции.

45