Режими на работа на нефтени и газови находища
В зависимост от естеството на преобладаващо действащите сили в момента се разграничават следните основни режими на работа на нефтените находища:
1) режим на водно налягане;
2) еластично-водонапорен режим;
3) режим на газово налягане (или режим на газова шапка);
4) режим на разтворен газ;
5) гравитационен режим.
Първите три режима са режими на изместване, последните два са режими на изчерпване на енергията на резервоара.
В режима, задвижван от вода, основният вид енергия, която задвижва нефта по протежение на резервоара, е налягането на крайните (или дънните) води.
В началния етап на развитие, с увеличаване на броя на въведените в експлоатация кладенци, се наблюдава увеличение на добива на нефт до постигане на планираното проектно ниво. В бъдеще, при поддържане на производството на достигнатото ниво, се наблюдава и стабилизиране на налягането в резервоара, а след това, когато се появи напредваща маргинална вода, количеството вода в течността се увеличава и съответно производството на нефт намалява. В резултат на наводнение някои кладенци са извън експлоатация, което води до намаляване на общото възстановяване на течността и известно повишаване на налягането в резервоара.
Във връзка с по-нататъшното увеличаване на поливането и непрекъснатото намаляване на производството на масло, става необходимо да се увеличи изтеглянето на течност (форсиране), до пълното изтегляне на маслото.
Налягането в резервоара във всеки даден момент зависи от текущото изтегляне на течност. GOR остава нисък и постоянен, съответстващ на количеството разтворен газ в нефта, освен ако в резултат на изтегляне на течност налягането падне под налягането на насищане на нефта с газ.
Ефективността на режима на водно задвижване зависи от размера на системата за водно задвижване, резервоарните свойства на резервоара и хипсометричната разлика между дълб.продуктивни скали и височината на излизането им на повърхността. При ефективен режим на водно задвижване ширината на системата за водно задвижване (ако броим от външната граница на нефтеното находище до разкритието на формацията) обикновено е най-малко 15–25 km, а пропускливостта на скалата е най-малко 1,02–10–12 m2. При ефективен воден режим коефициентът на нефтен добив варира между 0,65--0,80 в зависимост от резервоарните свойства на скалите и други фактори. Интензивността на проявата на водния режим зависи не само от горните природни фактори, но и от скоростта на изтегляне на течност от резервоара като цяло, както и от отделните му участъци.
Еластичните сили могат да се проявят във всеки режим. Следователно е по-правилно еластичният режим да се разглежда не като самостоятелен режим, а като фаза на режима на водно налягане. По време на проявата на тази фаза основният източник на енергия е еластичността на течността (нефт и вода) и скалата.
Еластичният воден режим се проявява най-ясно, когато има лоша комуникация (при липса на комуникация) между нефтения резервоар и зоната за презареждане или на много значително разстояние (50-100 km) от зоната за презареждане от нефтеното находище.
Режимът на еластично водно задвижване има същите характеристики като режима на водно задвижване, но при ефективен режим на водно задвижване, в случай на непроменливо изтегляне на течност, установеното динамично налягане в резервоара също остава стабилно (до промяната в режима на изтегляне на течност от резервоара), а в режим на еластично водно задвижване, дори при стабилна скорост на изтегляне на течност от резервоара, той непрекъснато намалява. По този начин налягането в резервоара в този режим във всеки момент на работа зависи както от текущото, така и от общото изтегляне на течност от резервоара.
Следователно ръстът на добива на нефт в този режим зависи от скоростта на въвеждане в експлоатация на сондажаработа: колкото по-бавно е, толкова по-ниски са началните дебити на кладенците, тъй като кладенците отварят резервоара в условия на по-ниско налягане в резервоара. В този случай постигнатият текущ добив на нефт ще бъде по-нисък в сравнение с добива при по-бързо въвеждане в експлоатация на сондажи.
В този режим има бързо намаляване на налягането в резервоара и производството на нефт, въпреки факта, че броят на производствените кладенци продължава да нараства.
GOR е постоянен, докато налягането в резервоара падне под налягането на насищане. Когато налягането в резервоара падне под налягането на насищане, GOR се увеличава, нефтът, губейки разтворен газ, става по-вискозен и в резултат общото производство на нефт започва да намалява с по-бързи темпове (вижте Приложението). В сравнение с водния режим, еластичният воден режим е по-малко ефективен: коефициентът на възстановяване на маслото варира между 0,5-0,7. За да се осигури подходящо добив на нефт в този режим, е необходимо да се извършат мерки за въздействие върху пласта.
РЕЖИМ НА НАЛЯГАНЕ НА ГАЗ (РЕЖИМ НА ГАЗОВА КАПКА)
Основният вид енергия, която задвижва нефта по протежение на резервоара в режим на газово налягане, е налягането на газовата шапка. При наличието на огромна газова шапка в сравнение с нефтения резервоар по време на работата на последния, дебитите и наляганията остават почти постоянни за известен период от време, ако не се наруши балансът между извличането на нефт и скоростта на напредване на контакта газ-нефт.
Налягането в резервоара зависи от общото добив на нефт от резервоара и непрекъснато намалява, докато възстановяването продължава.
GOR остават постоянни в кладенци, разположени далеч от газовата шапка. По време на експлоатацията на находището има непрекъснато движение на газоносния контур (и контакта газ-нефт),което е придружено от рязко увеличаване на газовия фактор в кладенци (особено тези, разположени в близост до контакта газ-нефт) и преминаването им към протичане на чист газ.
Ефективността на режима на газово налягане зависи от съотношението на размера на газовата шапка и нефтеното находище, както и от резервоарните свойства на резервоара и естеството на структурата. Благоприятните условия за проявата на този режим включват висока пропускливост на резервоара (особено вертикална, напречно на пласта), големи ъгли на наклон на пласта (добра структура) и нисък вискозитет на нефта.
Тъй като нефтът се извлича от резервоара и налягането в нефтената зона намалява, газовата шапка се разширява и газът избутва нефта в долните части на резервоара до дъното на кладенците. Дори при наличие на маргинални води в долната част на пласта, газът преобладава като енергиен източник на първия етап от експлоатацията.
Въпреки това, при определено налягане на маргиналните води, тъй като налягането в газовата шапка намалява, нефтът може да започне да се движи от нефтената зона на резервоара към газовата шапка. Такова движение е нежелателно, тъй като маслото, което намокря сухия пясък на газовата шапка, може да бъде безвъзвратно изгубено. Следователно изпускането на газ от газовата шапка, както и работата на кладенци с висок GOR в режим на газово налягане е неприемливо; газът на газовата шапка трябва да бъде защитен по всякакъв възможен начин и, ако е необходимо, трябва да се изпомпва газ в газовата шапка, за да се предотврати движението на нефт в нея от нефтената зона на резервоара.
Коефициентът на възстановяване на маслото в режим на газово налягане варира между 0,4-0,5, в някои случаи може да достигне 0,6.
Типично находище с огромна газова шапка с петролен ръб е например Бугурусланское (Новостепановски и Калиновски райони).
РЕЖИМ РАЗТВОРЕН ГАЗ
В разтворен режимгаз, нефтът се движи по протежение на резервоара към дъното на кладенеца под действието на енергията на разширяващите се газови мехурчета, когато се освобождава от нефта.
По време на работа на находището дебитът (след достигане на определен максимум) и налягането непрекъснато намаляват. Налягането във всеки момент зависи от общия добив на нефт и газ от резервоара.
При този режим, тъй като броят на пуснатите в експлоатация кладенци се увеличава, има едновременно намаляване на началния и текущия дебит на кладенците. След достигане на максималния проектен добив, дори преди въвеждането в експлоатация на планирания брой кладенци, започва значително намаляване на дебита. Увеличението на добива поради пускането в експлоатация на нови сондажи не покрива спада на общия добив.
Ориз. 3. График за работа на резервоара в режим на разтворен газ
А - А - гравитационен режим. За други символи вижте фиг. 1
Газовите фактори нарастват бързо още в началния етап на развитие и след това намаляват с изчерпването на находищата. Появата в резервоара (в резултат на спадане на налягането в резервоара) на свободен газ, дори в количество от 7% (от обема на порите), значително намалява фазовата пропускливост на нефта, което води до рязко намаляване на ефективността на разглеждания режим.
Освен това производството на петрол продължава да намалява и особено бързо, тъй като част от кладенеца е изведена от експлоатация.
Тъй като резервоарът се изчерпва, GOR намалява рязко, дебитите на сондажа стават ниски и продължават бавно да спадат поради прехода към гравитационен режим. Коефициентът на добив на нефт в режим на разтворен газ е 0,2-0,4.
При този режим контурните води не се движат или се движат и навлизат в резервоара много слабо в сравнение с извличането на нефт от нефтената зона. Това се дължи на лоша събираемостсвойства на резервоара в пределната част на нефтеното находище и взаимодействието на вода и скали в пределната зона на резервоара. Следователно дори в първоначалното си положение петролоносният контур не съвпада с изохипсите, а ги пресича, което се наблюдава например в североизточната част на нефтеното находище (слой С2) на Апшеронското поле (район Майкоп). Обикновено режимът на разтворен газ е присъщ на резервоари със значителна фациална променливост, в които вертикалната пропускливост е по-лоша от хоризонталната и структурата се характеризира с малки ъгли на наклон. Както вече беше споменато, този режим може частично да се прояви в резервоари с воден режим и режим на газова шапка в случай, че високите дебити на кладенеца не съответстват на скоростта на изтичане на вода в контура или контакта газ-нефт, което води до намаляване на налягането под налягането на разтворимостта на газ-нефт.
В гравитационен режим движението на нефта по протежение на резервоара до дъното на кладенците се дължи на гравитацията на самия нефт.
Разграничете режима на налягане и гравитация и режима със свободно огледало на маслото.
Налягане-гравитационен режим се наблюдава, когато пластът се характеризира с висока пропускливост и е с повече или по-малко стръмен наклон, което улеснява движението на нефта.
в долните му части. При този режим дебитите на кладенците, особено тези, разположени далеч надолу по падението на формацията, могат да бъдат повече или по-малко значителни, което съответно води до по-висок коефициент на нефтен добив. Например във формацията Wilcox (находището на Оклахома Сити, САЩ), която имаше режим на разтворен газ, до момента, в който енергията на газа беше изчерпана и започна гравитационният режим, добивът на нефт беше само 23%; поради високите резервоарни свойства на резервоара и благоприятните условия за проява на гравитационния режим, окончателното добив на нефтрезервоарът достигна почти 50%, т.е. поради гравитационния режим бяха получени 27% от търговския резерв на нефт.
Гравитационният режим със свободен нефт обикновено се наблюдава в резервоари с плоско легло и лоши резервоарни свойства. В този случай нивата в кладенците обикновено са под горната част на пласта.
Нефтът тече само от зоната, разположена в зоната на местоположението на този кладенец, в резултат на което се образува свободна повърхност от нефт, която се определя от линията на естествения "наклон".
Добивът на нефт при гравитационен режим обикновено варира от 0,1--0,2 (например за девонските находища на полето Ухта).
В нефтоносни образувания с недостатъчен напор на пределни води (или при липса на такъв) в последния етап на работа, гравитацията обикновено е единственият фактор, който определя движението на нефт по образуванието към дъното на кладенците, т.е. има преход към гравитационния режим на образуванието.
19 Резервоарно налягане: определение, формула.
Налягане в резервоара, налягането, под което се намират течност (нефт, вода) и газ, насищащи пространството на порите и (или) фрактури на резервоари на нефтени и газови находища. Налягането в резервоара е най-важният параметър, характеризиращ енергията на нефтоносни, газоносни и водоносни хоризонти; преди развитието на находището, то в повечето случаи е приблизително равно на хидростатичното налягане (налягане на воден стълб, равен по височина на дълбочината на залягане). Налягането в резервоара обикновено се увеличава с около 0,1 MN/m 2 за всеки 10 m дълбочина; обаче, има много полета, където първоначалното налягане в резервоара не съответства на хидростатичното налягане. Формирането, промяната и състоянието на резервоарното налягане в нефтените и газовите находища зависят отглавно от хидростатични, геостатични (определени от масата на покриващата скална маса), геотектонични (образувани в слоеве в резултат на тектонски процеси) налягания, наличието на пътища, които комуникират слоеве с различни налягания, химическото взаимодействие на вода и скали, както и вторични явления на циментация на порести пропускливи слоеве.
По време на експлоатацията на кладенци в зоната на дъното им се образуват зони с ниско налягане. Налягането в дъното на кладенците по време на тяхната работа се нарича динамично, а при спиране се нарича статично. С развитието на резервоара (освен ако не се прилагат техники за поддържане на налягането), налягането в резервоара намалява. За да се сравни налягането в резервоара в различни точки в резервоара, то се отнася към всяка една равнина. За такава равнина обикновено се взема условна равнина - първоначалното положение на контакта нефт-вода в резервоара. Първоначалното налягане в резервоара, т.е. налягането в резервоара преди началото на неговото разработване, има пряка връзка с дълбочината на залягане на даден нефтен или газов резервоар и може да бъде приблизително определено по формулата:
H-дълбочина на формиране, m; p е плътността на течността, kg/m3; ускорение на свободно падане = 9,81 m / s 2. Прецизното определяне на налягането в резервоара се извършва с помощта на сондажни манометри.
Промените в налягането в резервоара се записват внимателно по време на експлоатацията на нефтени и газови находища. Това дава възможност да се прецени процесите, протичащи в резервоара, и да се регулира развитието на находищата.