УФИМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЯНОЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Октябрьский филиал
Кафедра разведки и разработки
нефтяных и газовых месторождений
Учебно-методическое пособие
по курсу “Разработка и проектирование нефтегазовых месторождений”
Методические указания к практическим занятиям
для студентов по направлению 650700
“Нефтегазовое дело”
2003
Методические указания составлены с целью привития навыков решения задач, рассматриваемых в курсе “ Разработка и проектирование нефтегазовых месторождений ”
Составители Ворсина Н.А., ст. преподаватель
Рецензент Каплан Л.С., проф., канд. техн. наук
Введение
Топливно-энергетический комплекс (ТЭК) является одной из основ экономики России. Сотни тысяч его специалистов трудятся во всех уголках нашей Родины, обеспечивая ее нефтью и газом. Кроме того тысячи молодых специалистов, закончив ВУЗы, ежегодно вливаются в ТЭК. Свой путь к будущей специальности они начинали с изучения основ нефтегазового дела.
Основным назначением курса в подготовке инженеров нефтяной отрасли является ознакомление их с процессами, происходящими в пласте при фильтрации нефти, газа и воды; при добыче нефти; с применяемым оборудованием и т. д. Это позволит понять студенту состояние и перспективы развития технологии и техники добычи нефти, уяснить принципы и методы рациональной разработки нефтяных месторождений.
Ознакомившись с содержанием курса студенты получают целостное представление о нефтяной и газовой промышленности, будут готовы к изучению общетехнических дисциплин и, наконец, получают начальное представление об избранной профессии.
2
1 Объекты и системы разработки нефтяных месторождений
Для того, чтобы ввести в промышленную разработку нефтяные месторождения, необходимо прежде всего их разведать до такой степени, чтобы вводимые в разработку запасы нефти являлись достаточно достоверными и изученными, провести расчет запасов нефти, которые будут переданы в разработку. На месторождениях, содержащих несколько объектов, важно запроектировать такую систему, которая позволяла бы за счет распределения числа скважин между объектами и применения соответствующей схемы их расстоновки обеспечить наибольшую эффективность разработки месторождения в целом.
Пример 1: При проектировании разработки нефтяного месторождения в нем было выделено два объекта разработки. Пласты характеризуются неоднородным строением и содержат много пропластков и линз. В результате лабораторного изучения процесса вытеснения нефти из пород коллекторов определены коэффициенты вытеснения η11=0,7 и η12=0,6 соответственно для первого и второго объектов воздействием (η21,η22)от соответствующих параметров плотности сеток скважин (Sc1, Sс2).
η21=1-0,005Sс1
η22=1-0,0083Sс2
Таблица 1 - Исходные данные
G1 млн. т |
G2, млн. т |
S1, 104 м2 |
S2, 104 м2 |
n |
80 |
30 |
5000 |
1200 |
150 |
3
Рассчитать, какое число скважин следует пробурить на каждый объект разработки, с тем чтобы суммарные извлекаемые запасы для месторождения вцелом получились максимальными.
Решение: В соответствии с определением параметра плотности сетки скважины имеем
Максимальное значение извлекаемых запасов (N) можно вычислить по формуле:
где G1 и G2- геологические запасы нефти в пластах первого и второго объектов;
S1 и S2-площади нефтеносности первого и второго объектов.
Для удобства обозначим:
Продифференцировав
и приравнивая к нулю, мы получим квадратное
уравнение
4
Это уравнение имеет два корня:
Соответственно:
1.1 Задача для самостоятельного решения
Рассчитать, какое число скважин следует пробурить на каждый объект разработки, с тем, чтобы суммарные извлекаемые запасы для месторождения в целом получились максимальными
Таблица 2 - Исходные данные
Вариант |
η11 |
η12 |
G1, млн. т |
G2, млн. т |
S1, х104м2 |
S2, х104м2 |
n |
1 |
0,5 |
0,6 |
50 |
20 |
4000 |
1000 |
150 |
2 |
0,6 |
0,7 |
80 |
40 |
6000 |
1200 |
250 |
3 |
0,6 |
0,5 |
60 |
40 |
5000 |
1100 |
200 |
4 |
0,7 |
0,8 |
70 |
30 |
6000 |
1200 |
250 |
5 |
0,5 |
0,7 |
60 |
30 |
3000 |
1300 |
150 |
6 |
0,8 |
0,7 |
80 |
50 |
7000 |
1000 |
200 |
7 |
0,5 |
0,7 |
60 |
20 |
6000 |
1200 |
250 |
5
Продолжение таблицы 2
Вариант |
η11 |
η12 |
G1, млн. т |
G2, млн. т |
S1, х104м2 |
S2, х104м2 |
n |
8 |
0,5 |
0,5 |
70 |
20 |
3000 |
1100 |
200 |
9 |
0,5 |
0,6 |
60 |
20 |
4000 |
1000 |
150 |
10 |
0,5 |
0,8 |
60 |
20 |
7000 |
1300 |
250 |
Пример 2: На одном месторождении выделено три объекта разработки, характеризующихся параметрами, помещенными в таблице 4.
Таблица 3- Исходные данные
Объект |
G, млн.т |
S, м2 |
η |
1 |
100,0 |
6000,0 |
0,7 |
2 |
50,0 |
1500,0 |
0,6 |
3 |
70,0 |
1000,0 |
0,8 |
Общее число скважин, бурящихся на месторождении, n=300.
Требуется определить плотность сеток скважин (Sc1, Sc2, Sc3), при которых значение извлекаемых запасов достигает максимума.
Решение: Суммарные извлекаемые запасы (N) на месторождении представим следующим образом:
В рассматриваемой задаче α1=0,005; α2=0,008; α3=0,0033.
Для нахождения максимума извлекаемых запасов приравняем к нулю соответствующие производные:
6
Так как первый и второй члены в уравнении положительны, можно записать:
Имея два уравнения, можно выразить n1 и n2:
7
1.2 Задача для самостоятельного решения
Рассчитать плотность сеток скважин (SC1, SC2, SC3), при которых значение извлекаемых запасов достигает максимума.
Таблица 4 - Исходные данные
Вариант |
n |
Коэффициент вытеснения (η) |
S, х104м2 |
G,млн. т |
1 |
300 |
0,7 0,6 0,8 |
6000 1500 1000 |
100 50 70 |
2 |
200 |
0,5 0,7 0,6 |
1300 800 1000 |
90 70 50 |
3 |
250 |
0,6 0,5 0,8 |
8000 1200 9000 |
90 70 50 |
4 |
300 |
0,8 0,7 0,6 |
8000 1200 900 |
100 80 60 |
5 |
200 |
0,9 0,6 0,7 |
7800 1250 6000 |
95 60 80 |
6 |
300 |
0,8 0,5 0,9 |
8000 1200 9000 |
100 90 70 |
7 |
200 |
0,6 0,5 0,8 |
1300 800 1000 |
88 60 120 |
8 |
200 |
0,7 00,8 0,9 |
8000 7000 9000 |
95 60 80 |
9 |
250 |
0,9 0,6 0,7 |
1200 8000 9000 |
70 90 60 |
10 |
200 |
0,8 0,7 0,9 |
5000 2000 8000 |
100 80 50 |
Пример 3: Однопластовое нефтяное месторождение вводится в разработку с использованием пятиточечной схемы расположения скважин. в одном элементе этой схемы, на который приходится одна нагнетательная и одна добывающая скважина, содержится NЭ извлекаемых запасов нефти.
8
Темп разработки элемента ZЭ=ZЭ(t) изменяется со временем (t) по следующему закону:
Месторождение
разбуривается и обустраивается с
постоянной скоростью ввода элементов
в разработку ω0=ωэ
в период времени
где
t1
- время окончания разбуривания и
обустройства месторождения.
Рассчитать годовую добычу нефти (qн) через 3, 7 и 10 лет после ввода месторождения в разработку.
Таблица 5 - Исходные данные
N |
NЭ, т |
ωэ=ω0, элем. |
Zэ0, 1/год |
t*, год |
t1, год |
t, год |
1 |
105 |
20 |
0,1 |
3 |
7 |
10 |
Прежде всего следует определить параметр а, характеризующий темп разработки элемента системы:
Добыча нефти из месторождения будет изменяться со временем по-разному в различные стадии его разработки.
Добыча нефти из месторождения в целом (qH(t)) в любой стадии определяется по следующей общей формуле:
9
В первой стадии, т. е. при
Годовая добыча нефти из месторождения через 7 лет после начала его ввода в разработку определяется по формуле
Годовая добыча нефти на третьей стадии разработки (через 10 лет после ввода месторождения в разработку) определяется по формуле:
1.3 Задача для самостоятельного решения
Рассчитать годовую добычу нефти (qH) через t*, t1, t лет после ввода месторождения в разработку.
Таблица 6 – Исходные данные
Вариант |
NЭ, х105т |
ωЭ=ω0 |
zЭ0 |
t*, год |
t1, год |
t, год |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
1 |
2,0 |
30 |
0,05 |
5 |
9 |
14 |
10
Продолжение таблицы 6
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
2 |
0,5 |
10 |
0,10 |
3 |
12 |
15 |
3 |
1,0 |
15 |
0,15 |
4 |
11 |
15 |
4 |
1,5 |
20 |
0,20 |
3 |
10 |
13 |
5 |
1,0 |
15 |
0,10 |
3 |
6 |
9 |
6 |
8,0 |
10 |
0,14 |
3 |
5 |
8 |
7 |
0,8 |
20 |
0,06 |
4 |
8 |
12 |
8 |
8,0 |
15 |
0,01 |
4 |
5 |
9 |
9 |
5,0 |
10 |
0,08 |
3 |
8 |
11 |
10 |
1,0 |
20 |
0,02 |
40 |
6 |
10 |
Пример 4: Определить накопленную добычу нефти, текущую нефтеотдачу и темп разработки месторождения от остаточных запасов нефти через 5,8 и 13 лет после его ввода в разработку. Месторождение разрабатывается с использованием трехрядной схемы расположения скважин. Темп разработки элемента изменяется во времени в соответствии со следующим законом:
11
элементов в год,
Геологические запасы нефти месторождения G=800·106т.
Накопленная добыча нефти на первой стадии разработки определяется по формуле:
Вычислим параметр, характеризующий темп разработки элемента системы.
Добыча нефти, накопленная за вторую стадию разработки, т. е. за период t*≤t≤t1, t1=8 лет, находится по формуле:
12
Суммарная добыча нефти, полученная за третью стадию разработки, определяется по формуле:
Текущая нефтеотдача определяется:
13
Темп разработки (φ), исчисляемый от остаточных запасов нефти t=5,8 и 13 лет после ввода месторождения в разработку, вычисляем по формуле:
2.4 Задача для самостоятельного решения
Рассчитать накопленную добычу нефти, текущую нефтеотдачу и темп разработки месторождения от остаточных запасов нефти через t*, t1, t лет после его ввода в разработку.
Данные для расчета в таблице 7.
Таблица 7 - Исходные данные
Вариант |
NЭ, х106т |
ZЭ0, 1/год |
qH1, х106т |
qH2, х106т |
qH3, х106т |
G, х106т |
t*, год |
t1, год |
t, год |
ω |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
1 |
0,5 |
0,10 |
12,5 |
18,5 |
12,8 |
800 |
8 |
9 |
17 |
60 |
2 |
1,0 |
0,06 |
10,0 |
19,0 |
15,0 |
400 |
4 |
6 |
10 |
120 |
3 |
1,0 |
0,10 |
14,5 |
19,8 |
17,8 |
600 |
5 |
8 |
13 |
80 |
4 |
0,6 |
0,05 |
8,0 |
20,2 |
10,2 |
500 |
3 |
5 |
8 |
60 |
5 |
0,5 |
0,08 |
12,5 |
19,3 |
14,3 |
400 |
4 |
9 |
13 |
100 |
14
Продолжение таблицы 7
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
6 |
0,1 |
0,05 |
12,5 |
19,0 |
17,8 |
400 |
3 |
9 |
12 |
60 |
7 |
0,4 |
0,08 |
12,0 |
18,5 |
14,2 |
500 |
3 |
7 |
10 |
100 |
8 |
0,5 |
0,06 |
14,5 |
20,2 |
14,3 |
400 |
3 |
8 |
11 |
80 |
9 |
1,0 |
0,10 |
10,0 |
19,8 |
15,0 |
600 |
4 |
9 |
13 |
60 |
10 |
0,5 |
0,10 |
12,5 |
16,4 |
12,0 |
800 |
5 |
6 |
11 |
60 |