Міністерство освіти і науки України

Полтавський національний технічний університет імені Юрія Кондратюка

Кафедра видобування нафти і газу та геотехніки

О. В. Бандуріна

Конспект лекцій

з дисципліни “Розроблення та експлуатація нафтових, газових та газоконденсатних родовищ”

за напрямом підготовки 6.050304 Нафтогазова справа (освітньо-кваліфікаційний рівень – «бакалавр»)

всіх форм навчання

ПолтНТУ 2010

УДК

ББК

Рецензенти:

С. В. Біда, кандидат технічних наук, доцент кафедри видобування нафти і газу та геотехніки ПолтНТУ;

В. І. Коваленко, кандидат технічних наук, доцент кафедри видобування нафти і газу та геотехніки ПолтНТУ.

Рекомендовано до друку науково-методичною радою Полтавського національного технічного університету імені Юрія Кондратюка

Протокол №

від « »______________________________2011 року

Бандуріна О. В Конспект лекцій з дисципліни “Розроблення та експлуатація нафтових, газових та газоконденсатних родовищ” за напрямом підготовки 6.050304 Нафтогазова справа (освітньо-кваліфікаційний рівень – «бакалавр») всіх форм навчання: Полтава : ПолтНТУ, 2010. – 250 с.

Рекомендовано для педагогічного використання у ВНЗ.

Код: 60.00.13.10. © О. В. Бандуріна, Р.М. Лопан 2010

Зміст

Вступ…………………………………………………………………………………4

Лекція №1 Втуп. Історія розвитку розробки нафтових, газових та газоконденсатних родовищ...………………………………………………………..15

Лекція № 2. Системи розробки нафтових, газових і газоконденсатних родовищ. ……………………………………………………………………………………………24

Лекція № 3.Технологія розробки……………………………………………………30

Лекція № 4. Фізико-хімічні властивості багатокомпонентних сумішей………..39

Лекція №5. Режими нафтових і газових родовищ………………………………….46

Лекція №6 Приплив нафти і газу до свердловини………………………………...54

Лекція № 7. Визначення розподілу тиску та температури в пласті та по стовбуру свердловини………………………………………………………………………….60

Лекція №8. Визначення дебіту нафтових, газових і газоконденсатних свердловин.

Лекція №9. Визначення газовіддачі газових родовищ при газовому режимі. 65

Лекція №10.Особливості проектування розробки………………………………….77

Лекція №11. Розрахунки технологічних показників розробки нафтових покладів на природних режимах виснаження………………………………………………..85

Лекція №12. Розрахунки технологічних показників розробки покладів у випадку витіснення нафти водою …………………………………………………………92

Лекція №13 Задачі, види і методи, технологія і техніка дослідження свердловин

Лекція 14. Техніка та технологія досліджень…………………………………….99.

Лекція 15. Дослідження газових свердловин при нестаціонарних режимах фільтрації…………………………………………………………………………102

Лекція 16. Технологічний режим експлуатації нафтових, газових та газоконденсатних свердловин……………………………………………………110

Лекція № 17 Експлуатація свердловин фонтанним способом………………..120

Лекція №18. Експлуатація свердловин газліфт ним способом. …….125

Лекція №19. Експлуатація свердловин штангово-насосним способом…..136

Лекція№ 20. Раціональна експлуатація свердловин. …………………….148

Лекція №21. Ускладнення при експлуатації газових свердловин………..155

Лекція №22.Технологічний режим при наявності корозійно-активних компонентів…………………………………………………………………………163

Лекція №23. Боротьба з ускладненнями в процесі експлуатації………….168

Лекція №24. Аналіз, контроль і регулювання процесу розробки родовищ……………………………………………………………………………..178

Лекція №25. Способи експлуатації нафтових, газових та газоконденсатних свердловин………………………………………………………………………….187

Лекція №26. Основні поняття про раціональну розробку родовищ……198

Лекція №27. Проектування розробки газових родовищ при пружно-водонапірному режимі покладу………………………………………………..204

Лекція №28 Загальна характеристика методів прогнозування розробки родовища…………………………………………………………………………..209

Лекція №29.Регулювання розробки родовищ……………………………216

Лекція№ 30. Моделювання процесів розробки…………………………………………………………………………….222

Лекція№ 31. Ефективна розробка малопродуктивних нафтових

родовищ………………………………………………………………………232

Література, що рекомендована до підготовки до лекцій…………………….…248

Вступ

Метою і завданням навчальної дисципліни «Розробка та експлуатація нафтових, газових та газоконденсатних родовищ» є ознайомлення студентів з розробкою газових, газоконденсатних і нафтогазоконденсатних родовищ, фізичними основами та особливостями застосування різних технологій і методів підвищення газо- і конденсатовилучення з продуктивних пластів, формування у студентів знань та навичок регулювання та оптимізації розробки родовищ газу, а також формування логічного мислення.

Предмет навчальної дисципліни Дисципліна «Розробка нафтових, газових і газоконденсатних родовищ» - комплекс, що органічно об’єднує ряд дисциплін, кожна з яких вивчає одну із окремих сторін проблеми розробки нафтових і газових родовищ, а саме: регіональна геологія та гідрогеологія; нафтопромислова геологія; геофізика; фізика пласта; підземна гідравліка; технологія нафтогазовидобування; галузева економіка. Кожна із цих дисциплін самостійно раніше застосовувалась при вирішенні практичних питань з розробки. Однак проектування і здійснення розробки нафтових, газових та газоконденсатних родовищ мають спільну мету і вимагають однієї методики, включаючи економічну ефективність розробки. Дисципліна забезпечує формування початкових навичок з розробки родовищ для розв’язування фахових задач.

Студент повинен знати:

• геологічні, фізичні, наукові і практичні основи розробки нафтових, газових, газоконденсатних і нафтокондесатних родовищ;

• технології і методи дії на поклади природних газів з метою підвищення конденсатовилучення;

• методи збільшення проникності свердловин;

• методи контролю, аналізу і регулювання розробки родовищ газу.

Студент повинен вміти:

• обґрунтувати необхідний комплекс досліджень і підготувати вихідні дані для проектування розробки газових, газоконденсатних і нафтогазоконденсатних родовищ;

• розробити геолого-геофізичну модель покладу;

• вибрати конкретні технології і методи активної дії на поклад з метою підвищення газоконденсатовилучення з пластів, провести необхідні газодинамічні, технологічні і техніко-економічні розрахунки щодо їх обґрунтування;

• ставити і розв’язувати задачі в області аналізу, регулювання, оптимізації і підвищення компонентовилучення з газових, газоконденсатних і нафтогазоконденсатних родовищ.

Лекція № 1.

Втуп Історія розвитку розробки нафтових, газових та газоконденсатних родовищ.

1. Вступ. Предмет дисципліни, призначення та зв'язок із суміжними дисциплінами.

2. Історія розвитку розробки нафтових, газових та газоконденсатних родовищ і становлення дисципліни.

1. Як і кожна молода галузь науки, розробка швидко розвивається і разом з тим, ускладнюється. Наука про розробку нафтових і газових родовищ у тому вигляді, в якому вона зараз існує, виникла як комплекс, що органічно об’єднує ряд дисциплін, кожна з яких вивчає одну із окремих сторін проблеми розробки нафтових і газових родовищ.

Це наступні дисципліни:

• регіональна геологія та гідрогеологія;

• нафтопромислова геологія;

• геофізика;

• фізика пласта;

• підземна гідравліка;

• технологія нафтогазовидобування;

• галузева економіка.

Кожна з цих дисциплін самостійно існувала і вже раніше застосовувалась при вирішенні важливих питань, які практика розробки ставила перед ними.

Але проектування і здійснення розробки нафтових, газових та газокон­денсатних родовищ підлягають одній меті і вимагають однієї методики, мож­ливо більшої ув’язки всіх сторін наших знань про поклади та процеси, що в них відбуваються, а також про економічну ефективність розробки.

Цю важливу комплексну задачу і виконує теорія розробки.

РОДОВИЩЕ НАФТИ І ГАЗУ (рос. месторождение нефти и газа; англ. oil and gas field; нім. Erdöl- und Erdgaslagerstätte f) –

Сукупність окремих покладів нафти і газу, розміщених під однією площею земної поверхні.

Газове родовище (рос. газовое месторождение, англ. gas field, нім. Gasfeld n, Gaslagerstätte f, Gaslager n) – сукупність газових покладів, приурочених до загальної ділянки поверхні і контрольованих одним структурним елементом.

РОЗРОБКА РОДОВИЩ НАФТИ І ГАЗУ - управління процесом руху рідин і газу в пласті до забоїв добувних свердловин за допомогою розміщення свердловин, встановлення їх числа і порядку введення в експл., режиму їх роботи і балансу енергії (по М. М. Глоговскому) пласта.

Розроблення родовищ повинне забезпечувати потреби в нафті і газі при наим. витратах і досягши макс. можливої нафтовіддачі пластів, і залежно від конкретних геолого-физ. особливостей може здійснюватися або на природних режимах, або з дією на продуктивні пласти.

ПІД РОЗРОБКОЮ НАФТОВОГО АБО ГАЗОВОГО (ГАЗОКОНДЕНСАТНОГО) РОДОВИЩА розуміють комплекс заходів, пов'язаний з розбурюванням родовища, витяганням нафти і газу з покладів, також управління рухом нафти і газу до свердловин і регулювання балансу енергії пласта.

Регулювання розробки родовищ залежить від взаєморозташування добувних і нагнітальних свердловин, відстані між ними (щільність розбурювання), об'ємів води, що нагнітається, і відбору рідини в добувних свердловинах.

Контроль за розробкою родовищ реалізується дослідженнями у свердловинах і на поверхні, при необхідності вносяться відповідні корективи.

ПІД РАЦІОНАЛЬНОЮ СИСТЕМОЮ РОЗРОБКИ розуміють таку систему, яка забезпечує безумовне виконання плану по видобутку нафти, газу і конденсату при мінімальних народно-господарських витратах і можливо великих значеннях коефіцієнтів нафто - і газоконденсатоотдачи.

Перед вибором раціональної системи розробки нафтових і газових родовищ необхідно визначитися з об'єктом, для якого і підбиратиметься необхідна система. Це пов'язано з тим, що більшістю нафтових і газових родовищ є сукупність декількох покладів або пластів, розташованих поэтажно один над іншим.

Підготовку родовищ до розробки можна розглядати як єдиний процес, оскільки пошуки, розвідка і забезпечення інформацією всіх наступних етапів розробки націлені на найбільш якісну підготовку родовищ при мінімальних затратах.

Робота починається з визначення господарської доцільності розробки родовища на основі попередньої геолого-економічної оцінки запасів, яка дається на заключній стадії пошукового етапу і продовжується до моменту, коли вивчення параметрів буде відповідати необхідним вимогам. Критерієм необхідного і достатнього рівня якості підготовки запасів при цьому є досягнення певної надійності основних проектних показників технологічної схеми розробки, яка б гарантувала ефективність капіталовкладень в будівництво нафтогазовидобувного підприємства. Вивченість параметрів родовищ на стадії складання проекту розробки повинна відповідати ще більш жорстким вимогам до якості.

Для кожного нафтового або газового родовища в результаті пошуково-розвідувальних робіт повинні бути встановлені розміри і форма покладів, положення тектонічних порушень і їх амплітуда, для пасток літологічного та стратиграфічного типів межі виклинювання, заміщення і перекриття проникних порід непроникними; закономірності мінливості літології продуктивних пластів, їх колекторських властивостей і ефективної нафтогазонасиченої потужності; критерії оцінки продуктивності пластів, а також нижні межі їх колекторських властивостей; дебіт нафти, газу, води, початковий пластовий тиск і тиск насичення нафти газом, газові фактори, коефіцієнт продуктивності і його зміна в часі; склад і фізико-хімічні властивості нафти, газу, конденсату, води і компонентів, що містяться в них і є їх супутниками; гіпсометричне положення водонафтових, газонафтових і газоводяних контактів і його зміна в часі; гідрогеологічні умови, гідрогеологічний зв'язок окремих продуктивних пластів і тектонічних блоків, природні режими покладів; запаси нафти, розчиненого і вільного газу; умови для ефективної промислової розробки покладів, можливі методи впливу на продуктивні пласти.

Центральне місце в системі підготовки родовища до розробки займає розвідка, тому що саме за її результатами визначаються основні положення майбутньої системи розробки. Методику розвідки обирають залежно від типів покладів та родовищ і техніко-економічних умов її проведення, і все ж основні положення, які визначають раціональність розвідки, по­винні дотримуватись у всіх випадках. Ці положення зводяться до того, що процес розвідки повинен бути таким, щоб його можна було проектувати, ним можна було керувати і щоб він був ефективним.

Контроль за якістю розвідувальних робіт слід здійснювати по всіх елементах від окре­мих свердловин до обробки матеріалів по родовищу в цілому. Не менш важливим є конт­роль за розвіданістю родовища, тому що саме ця найбільш загальна характеристика проце­су дає змогу керувати ним шляхом коректування задач розвідки.

Суть керування розвідкою в загальному випадку полягає в періодичній оцінці досягнутих результатів, порівнянні їх з потрібними і в коректуванні подальших робіт.

Ефективність процесу розвідки визначається показниками, багато з яких в натуральній або грошовій формі відображають ціну інформації про розвідані запаси.

На практиці часто суміщають розвідку з розробкою родовищ. Проводять дослідну експлуатацію розвідувальних свердловин і використання упереджувальних видобувних свердловин для вирішення задач розвідки. Особливо важливим в останньому випадку є дотримання вимог, які ставляться до пошукового етапу. Від якості розв'язання задач цього етапу залежить ефективність використання видобувних свердловин в розвідці.

Для розробки одного і того ж родовища можна запропонувати безліч варіантів, що відрізняються між собою кількістю добувних і нагнітальних свердловин і їх співвідношенням, сіткою свердловин, черговістю їх вступу в експлуатацію, режимом роботи, системою ППД і так далі. Виходячи із закладених початкових параметрів для кожного варіанту, у результаті можна набути і різних значень технологічних і економічних показників розробки, таких як: термін розробки, кількість здобутої нафти і газу по роках, нафтовіддачі пласта, водонефтяного (газоконденсатного) чинника, собівартості видобутку нафти, газу і конденсату рентабельності і так далі. Очевидно, з усіх можливих варіантів розробки необхідно вибрати один, який був би найкращим. З цією метою в нафтогазовидобуванні ввели поняття "Раціональна розробка нафтових і газових родовищ".