Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений.-1

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Пермский национальный исследовательский политехнический университет»

И.Р. Юшков, Г.П. Хижняк, П.Ю. Илюшин

РАЗРАБОТКА И ЭКСПЛУАТАЦИЯ НЕФТЯНЫХ И ГАЗОВЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ

Утверждено Редакционно-издательским советом университета

в качестве учебно-методического пособия

Издательство Пермского национального исследовательского

политехнического университета

2013

elib.pstu.ru

УДК 622.276.5+622.297.5 (072.8) Ю96

Рецензенты:

д-р техн. наук, академик РАЕН Н.И. Крысин (филиал ООО «ЛУКОЙЛ-Инжиниринг» «ПермНИПИнефть»);

доцент В.Д. Гребнев

(Пермский национальный исследовательский политехнический университет)

Юшков, И.Р.

Ю96 Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений : учеб.-метод. пособие / И.Р. Юшков, Г.П. Хижняк, П.Ю. Илюшин. – Пермь : Изд-во Перм. нац. исслед. политехн.

ун-та, 2013. – 176 с.

ISBN 978-5-398-00995-8

Приведены основные положения по разработке и эксплуатации нефтяных и газовых месторождений, по способам эксплуатации нефтяных и газовых скважин и системе сбора нефти и газа на промыслах. Показаны основные методы увеличения нефтеотдачи пластов. Дана характеристика коллекторов нефти, газа, пластовых флюидов, экономических показателей разработкизалежейнефти.

Предназначено для студентов очной и заочной форм обучения по направлению 131000 «Нефтегазовое дело» профилей подготовки «Бурение нефтяных и газовых скважин» и «Эксплуатация и обслуживание объектов добычи нефти». Также может быть использовано студентами специальностей «Разработка месторождений полезных ископаемых», «Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений», «Экономика и управление на предприятии нефтяной и газовой промышленности», изучающими курс «Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений».

УДК 622.276.5+622.297.5 (072.8)

elib.pstu.ru

3

elib.pstu.ru

elib.pstu.ru

elib.pstu.ru

6

elib.pstu.ru

ВВЕДЕНИЕ

Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений включает в себя научно обоснованный производственный процесс извлечения из недр содержащихся в них углеводородов и сопутствующих им полезных ископаемых; процесс проектирования систем разработки нефтяных и газовых залежей, взаимное расположение забоев добывающих, нагнетательных, резервных и других скважин, разбуривание месторождения в соответствии с утверждённой технологической документацией, выработку запасов нефти и газа. В пособии рассмотрены вопросы эксплуатации нефтяных и газовых скважин, сбора и подготовки нефти и газа на промыслах. Термин «научно обоснованный» означает, что процесс извлечения углеводородов ведется не стихийно, а на основе использования объективных законов природы, которые познаются студентами при изучении естественнонаучных, общеинженерных, гуманитарных, социально-экономических и специальных дисциплин.

Целью изучения дисциплины «Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений» является усвоение студентами основных терминов и понятий, применяемых при проектировании, анализе и регулировании разработки нефтяных и газовых месторождений, а также методов и методик расчета и прогнозирования параметров и показателей процесса разработки.

7

elib.pstu.ru

1. ГЕОЛОГО-ФИЗИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА МЕСТОРОЖДЕНИЙ НЕФТИ И ГАЗА

1.1. Коллекторы нефти и газа, их характеристика

Коллектором нефти или газа называется горная порода, имеющая сообщающиеся пустоты в виде пор, трещин, каверн и др., заполненные (насыщенные) нефтью, газом или водой и способные отдавать их при создании перепада давления, т.е. при разработке нефтяной (газовой) залежи. Основными свойствами коллекторов являются пористость, проницаемость горных пород и насыщенность их нефтью, газом или водой.

Гранулометрический состав

Под гранулометрическим составом горной породы понимается количественное содержание в ней равных по размеру зерен, составляющих данную породу, его выражают как процентное содержание отдельных фракций (по размеру зерен) в образце породы. От его состава зависят многие свойства пористой среды: проницаемость, пористость, удельная площадь поверхности, капиллярные свойства и т.д.

Исследования показали, что размер зерен большинства нефтесодержащих пород колеблется от 0,01 до 0,1 мм. Механический состав породы определяют ситовым и седиментационным анализом. Ситовый анализ применяется для рассева фракций песка размером до 0,05 мм и больше. Содержание частиц меньшего размера определяется методами седиментации, который основан на различной скорости осаждения зерен разного размера в вязкой жидкости.

Пористость

Под пористостью горных пород понимают наличие в ней пустот (пор), вмещающих пластовые флюиды (нефть, газ, воду). Различают общую (абсолютную), открытую (связанную) и эффективную пористость.

8

elib.pstu.ru

Общая пористость характеризуется отношением общего объема всех пустот породы, включая поры, связанные и не связанные между собой к объему всей породы. Открытая пористость характеризуется отношением объема сообщающихся пор (пустот) к объему всей породы. Коэффициент открытой пористости используется при оценке геологических запасов нефти в пласте. Эффективная пористость учитывает объем открытых пор, по которым возможно движение жидкости или газа.

На основе изложенных определений можно записать:

где mобщ, mоткр, mэф – соответственно общая (полная), открытая (сообщающаяся) и эффективная пористость; Vпор – объем всех пор (пустот) в горной породе; Vпор сооб – объем сообщающихся пор (пустот); Vпор дв – объем пор, по которым возможно движение жидкости и (или) газа; Vг.п – объем горной породы.

Поровые каналы нефтяных и газовых пластов можно разделить следующим образом (по величине поперечного размера):

–сверхкапиллярные – более 0,5 мм;

–капиллярные – от 0,2 мкм (0,2 · 10–3 мм) до 0,5 мм;

–субкапиллярные – менее 0,2 мкм.

По сверхкапиллярным каналам происходит свободное движение жидкости под действием гравитационных сил. По капиллярным каналам движение жидкости происходит при значительном участии капиллярных сил (т.е. свободное движение под действием гравитационных сил по таким каналам невозможно). В субкапиллярных каналах из-за влияния поверхностно-молекулярных сил движение жидкости при градиентах давлений, создаваемых в продуктивных пластах, не происходит. Горные породы, поры в которых представлены в основном субкапиллярными каналами, практически непроницаемы для жидкостей и газов. Примеры таких пород – глины, глинистые сланцы.

9

elib.pstu.ru

Пористость породы выражают в долях единицы или в процентах. Пористость коллекторов, дающих промышленную нефть, обычно: пески – 20–25, песчаники – 10–30, карбонатные породы –

10–25 %.

Проницаемость

Проницаемостью горных пород называют их свойство пропускать сквозь себя жидкость или газ при создании перепада давления. При эксплуатации нефтяных месторождений в пористой среде движется нефть, газ, вода или их смеси. Поэтому для характеристики проницаемости нефтесодержащих пород различают проницаемость абсолютную, эффективную и относительную.

Абсолютная проницаемость – проницаемость пористой среды при наличии и движении в ней лишь одной фазы (газа или однородной жидкости при отсутствии физико-химического взаимодействия между жидкостью и пористой средой и при условии полного заполнения пор среды газом или жидкостью).

Эффективная (фазовая) – проницаемость породы для одной жидкости (газа) при наличии в порах другой жидкости (подвижной или неподвижной) или газа. Фазовая проницаемость зависит от физических свойств породы и степени насыщенности ее жидкостью или газом.

Относительная – отношение эффективной (фазовой) проницаемости среды к ее абсолютной проницаемости. Относительная проницаемость горной породы для нефти или газа уменьшается при увеличении доли воды в поровом пространстве.

С увеличением содержания воды более 20 % проницаемость породы для нефти резко снижается, и при водонасыщенности более 80 % движение нефти почти прекращается (рис. 1.1).

В лабораторных условиях проницаемость определяют при фильтрации жидкости или газа через образцы горных пород. Во всех приборах основным элементом является кернодержатель, т.е. зажим для керна, через который пропускается жидкость или газ. При фильтрации замеряется расход рабочего агента в единицу времени и перепад давления по длине керна.

10

elib.pstu.ru