Введение к работе
Актуальность проблемы. Современное состояние нефтедобывающей отрасли характеризуется переходом большинства крупных месторождений на позднюю стадию разработки с высокой степенью обводненности продукціш. Как в старых, так и в новых нефтяных регаонах открываются мелкие и низкопродуктнвные залежи, ввод которых в разработку требует значительных капитальных вложений. В текущих запасах нефти все более возрастает доля трудноизвлекаемых и труднодоступных запасов нефти, в том числе приуроченных к низкопрошщаемым коллекторам. Их разработка современными модификациями традиционных технологий с использованием вертикальных и кустовых наклонно-направленных скважин малоэффективна, значительная доля запасов остается в недрах.
В последние годы ведущие нефтяные компании как в России, так и за рубежом для разработки труднодоступных и- трудноизвлекаемых запасов нефти все тире используют горизонтальные скважины (ГС) н разветвленно-горизонтальные скважины (РГС).
Анализ современного состояния работ в этой области показывает, что использование ГС и РГС является одним из наиболее эффективных и современных методов вовлечения в разработку месторождений нефти и газа, приуроченных к низкопрошщаемым коллекторам, эксплуатация которых вертикальными скважинами (ВС) малоэффективна либо нерентабельна. Дебита нефти горизонтальных скважин, как правило, значительно выше дебитов ВС.
Дальнейшее наращивание объемов внедрения и совершенствование методов разработки с использованием ГС и РГС является, несомненно, одним из основных направлений научно-технического прогресса в нефтедобыче. При этом следует подчеркнуть, что месторождения нефти и газа разрабатываются не единичными скважинами, а их системами, в связи с чем важно более полно исследовать особенности применения систем ГС.
Цель работы. Исследование особенностей применения систем ГС для повышения степени извлечения нефти при разработке низкопроки-цаемых коллекторов, эксплуатация которых с использованием традиционных систем с ВС мало эффективна, либо нерентабельна.
Обоснопанне посгаповкп темы я задач исследований.
Анализ отечественных и зарубежных публикаций показал, что значительная их часть посвящена изучению работы одиночных горизонтальных скважин. Детально описаны технологии бурения, применяемая техішка и оборудование, результаты эксплуатации ГС и РГС, приведены инженерные формулы для расчета производительности одиночных горизонтальных скважин. Вместе с тем, практически отсутствуют формулы для определения дебита ГС, находящихся в системе скважин, как в рядных, так и площадных схемах разбуривания.
В реальных условиях коллекторы неоднородны. Процесс установившейся фильтрации в таких коллекторах протекает сложно и в настоящее время недостаточно изучен для горизонтальных и наклоїшьіх скважин. Кроме того, число возможных комбинаций размещения ГС, в том числе и их сочетаний с ВС, весьма велико. При этом могут варьироваться: длина горизонтального ствола, плотность сетки скважин, геометрические параметры и траектория профиля скважины в условиях слоистого пласта. Карты фильтрационных потоков дач каждого случая будут характеризоваться сложностью и многообразием.
Исследование проблем разработки низкопроницаемых коллекторов системами горизонтальных скважин, а также их сочетаний с вертикальными скважинши включает следующие взаимосвязанные задачи:
1; Изучение и анализ отечественного и зарубежного опыта применения систем ГС для разработки нефтяных месторождений.
2. Вывод и экспериментальная проверка инженерных формул для
определения производительности ГС.
3. Обоснование метода моделирования процесса разработки и
расчета прогнозных технологических показателей.
4. Исследование размещения ГС и их сочетаний с ВС при площадной и рядной расстановке скважин для определения особенностей разработки месторождений при использовагаш систем ГС:
длина горизонтального участка скважины;
геометрические соотношения в элементах схем размещения;
взаимное расположение добывающих и нагнетательных, горизонтальных и вертикальных скважин;
плотность сетки скважин в условиях неоднородного коллектора;
- профиль горизонтального ствола в продуктивном пласте.
Методы петекия поставлешшх задач. Решение поставленных за
дач осуществлялось следующим образом:
проведение экспериментальных исследований на электроинтеграторе ЭГДА-ЭА-90-3 с целью определения дебита и построения карт фильтрационных потоков для различных условий расстанозки ГС и ВС;
аналитическое описание гадродвдамических систем, сопоставле-!ше и анализ полученных результатов;
промысловое апробировшше предложенных рекомендаций на конкретных месторождениях.
Научная новизна.
-
Впервые создана и реализована методика электрического моделирования притока флюида: к ГС различной длины для самых разнообразных систем размещения скважин. Для всех рассматриваемых систем построены карты фильтрационных потоков, на основании которых рассчитаны технологические показатели разработки, для чего диссертантом бьша создана и апробирована специальная программа для ПЭВМ.
-
Получены экспериментальные данные, количественно характеризующие гидродинамические закономерности изучаемых процессов (зависимость дебита ГС в различных системах от длины горизонтального участка, геометрии элемента и других факторов).
-
На основании. метода эквивалентных фильтрационных сопротивлений с учетом результатов численного и электрического моделирования
плоских задач автором получены формулы для приближенного расчета дебита ГС во всех изучаемых системах. Преимуществом их является достаточная точность н простота при проведении инженерных расчетов, широкий диапазон применения относительно длины ГС и других параметров.
4. Установлены и сформулированы особенности применения систем горизонтальных скважин при разработке низкопроницаемых коллекторов.
Научная и практическая ценность .
Использование полученных в диссертации результатов позволит повысить эффективность применяемых методов при составлении проектных документов по разработке нефтяных месторождений системами горизонтальных и вертикальных скважин и анализе их реализации.
Установленные в работе особенности систем разработки с использованием ГС служат научной основой для выбора оптимальной системы расстановки скважин с учетом геолого-физических характеристик пласта и технической оснащенности и подготовленности предприятия, при поисках и создании новых технологий воздействия с применением систем ГС.
Выполненные в диссертагии исследования легли в основу следующих разработок: "Проект опьга :о-промышленной эксплуатации участка расширения Омбинского месторождения", "Комплексный проект разработки Омбинского месторождения (юрские отложения)", "Технико-экономическое обоснование коэффициентов извлечения нефти из продуктивных отложений Омбинского месторождения". Перечисленные проектные документы выполнены шіститугом РосНИПИтермнефть в рамках договоров ЮР-2.93-95/261 и ЮГ-2.93-95/260, заключенных с АО Юганскнефтегаз и приняты в соответствующем порядке.
С помощью данных моделирования и результатов расчета основных технологических показателей разработки на примере реального пласта ЮС2 Омбинского месторождения для всех групп исследуемых систем ГС сформулированы следующие особенности разработки :
- оптимальное соотношение расстояний между скважинами в рядах и самими рядами (параметр а/Ъ) колеблется в пределах 1,6-2,0 для линейного
и 2,0-2,5 для шахматного размещения, это справедливо как для дебитов, так и для технологических показателей разработки;
- длина горизонтальной части ствола в площадных системах не
должна превышать 0,5-0,6 от длины сторон элемента;
плотность сетки скважин в ншкопрошщаемых коллекторах нецелесообразно повышать более 30-40 га/скв;
для пологонаправленных профилей траектории добывающей и нагнетательной скважин должны быть непараллельными в пространстве (нисходящий и восходягщш профили);
Апробация ряботы. Основные результаты диссертации докладывались:
на всероссийской научно-практической конференции "Экологические проблемы и пути решения задач по длительной сохранности недр и окружающей среды на период более 500 лет в зоне ведения геолого-разведочных и буровых работ, трубопроводостроения и разработке нефтегазовых месторождений на суше и морских акваториях", Тюмень, 19-23 мая 1997 г;
- на международной конференции" Освоение ресурсов трудноиз-
влекаемых и высоковязких нефтей", п. Шепси Краснодарского края, 16-
20 июня 1997 г;
- на семинарах кафедры подземной и нефтегазовой гидромеханики
ГАНГ им. И.М. Губкина.
Публикации. Основные положения диссертационной работы изложены в 5 печатных и 6 фондовых работах.
Структура я объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, пяти разделов, выводов, списка литературы из 106 наименований и 1 приложения. Общий объем работы 155 страниц машинописного текста, включая 42 таблицы и 76 рисунков по тексту.
