Естественные режимы работы нефтяных и газовых залежей

Чем более открыта в гидрогеологическом отношении залежь, тем более высока вероятность ее разрушения за счет движения и обмы­вания водой. Знание геогидродинамической зоны (активного (сво­бодного) водообмена, затрудненного, отсутствие водообмена (весьма затрудненного)), в которой находится залежь или нефтегазовое ме­сторождение, дает объективный материал для составления обосно­ванных, рациональных и экономически выгодных проектов разра­ботки отдельных залежей и в целом месторождений.

В зависимости от преобладающего источника энергии в процессе эксплуатации выделяют следующие основные режимы нефтяных залежей: 1) водонапорный; 2) упруго-водонапорный; 3) газона­порный (или режим «газовой шапки»); 4) режим растворенного газа; 5) гравитационный.

Режимы 1—3 — режимы вытеснения, а 4 и 5 — режимы истощения пластовой энергии. Реально иногда одновременно сосуществует не­сколько режимов. В исследованиях устанавливают главный режим и сопутствующие ему режимы, но в процессе эксплуатации они не­прерывно изменяются вследствие изменения характера проявля­ющихся сил, физических свойств коллектора, свойств нефти, газа и вод, температурных условий, приятых технологических схем экс­плуатации, применяемых искусственных методов воздействия на за­лежь с целью интенсификации добычи нефти, Наконец, следует учитывать, что при эксплуатации нефтяной залежи режимы залежи могут меняться. Так, можно преобразовывать малоэффективные ре­жимы в режимы более эффективные, при которых возрастают коэф­фициенты нефтеотдачи за счет применения различных методов воздействия на нефтяную залежь. Следует всегда стремиться с макси­мальной полнотой использовать природные источники пластовой энергии, применяя для этого наиболее рациональные методы экс­плуатации.

1. Водонапорный режим залежей.

При данном режиме основной дви­жущей силой, вытесняющей нефть к забоям эксплуатационных скважин, является напор краевых вод. При таком режиме дебиты и давления в процессе эксплуатации скважины остаются посто­янными или несколько снижаются, если нарушается баланс между извлекаемой из пласта жидкостью и поступлением краевых вод в пласт. Газовые факторы обычно низкие и не изменяются во вре­мени, т.е. остаются постоянными, если давление не снижается менее давления насыщения нефти газом в залежи. В процессе эксплуа­тации и отбора жидкости (нефти и вод) происходит постоянное перемещение контура нефтеносности и, как следствие, обводнение эксплуатационных скважин краевыми водами. При появлении в эксплуатационных скважинах пластовых (краевых) вод непре­рывно увеличивается добыча вод, поступающих совместно с нефтью. Водонапорный режим нефтяной залежи будет весьма эф­фективным в случае, если водонапорная система, в пределах которой установлены нефтегазовые залежи, имеет значительные раз­меры, а в ее строении принимают участие высокопроницаемые песчаные пласты и отмечается большое гипсометрическое превы­шение области питания по отношению к гипсометрической отметке залегания нефтяной залежи.

2. Упруговодонапорный режим залежей.

При любом режиме, как правило, проявляются упругие силы, поэтому упругий режим надо рассмат­ривать не как самостоятельный, а как сопутствующую фазу водона­порного режима. При данной фазе основными источниками энергии являются расширение вод, заключенных в коллекторе, и уменьшение объема пор породы. Известно, что сама по себе упругость жидкости и пласта очень мала, но при значительных размерах водонапорных систем и больших пластовых давлениях в результате расширения жидкости и уменьшения объема пор (трещин) из пласта в скважины дополнительно вытесняется большое количество жидкости. Упругие свойства жидкости и пласта характеризуются коэффициентами сжи­маемости соответственно жидкости и пласта.

В связи с этим при изучении гидродинамических систем, к ко­торым приурочены нефтяные залежи, необходимо наряду с гидродинамическими характеристиками изучать их упругоемкость, что позволяет определять количество жидкости, которое может быть извлечено из залежей за счет сил упругости при снижении давления от Р₀ до Р.

Наиболее эффективно упруговодонапорный режим проявляется при плохой или недостаточной связи с областью питания и в том случае, когда нефтяная залежь удалена от области питания на большое расстояние. При упруговодонапорном режиме в отличие от чисто водонапорного при одном и том же установившемся темпе отбора жидкости из залежи наблюдается непрерывное падение ди­намического давления. При этом режиме пластовое давления тесно связано с текущим и суммарным отбором жидкости из залежи.

3. Газонапорный режим залежей.

По мере отбора нефти из нефтяной за­лежи пластовое давление постепенно снижается, а расширяющийся газ из «газовой шапки» вытесняет нефть к забоям эксплуатационных скважин. До подхода газа из «газовой шапки» к забоям эксплуатаци­онных скважин газовые факторы резко возрастают и в конечном итоге скважины переходят на фонтанирование газом. Если при на­личии «газовой шапки» нефтяную залежь окаймляют напорные кон­турные воды, то в период эксплуатации преобладает газ как источник энергии. Но при непрерывном снижении пластового давления в «га­зовой шапке» наступает момент, когда начинается процесс переме­щения нефти под влиянием напора контурных вод в «газовую шапку». Этого нельзя допускать, так как много нефти будет потеряно на смачивание сухих песков «газовой шапки».

4. Режим залежей растворенного газа.

При данном режиме основным источником энергии, перемещающей нефть к забоям эксплуатаци­онных скважин, являются расширение пузырьков газа при его выде­лении из нефти. При эксплуатации нефтяной залежи, обладающей режимом растворенного газа, дебиты скважин и пластовые давления непрерывно снижаются и газовые факторы также не остаются постоянными, возрастая в первый период и затем резко снижаясь. При меньшем пластовом давлении в нефтяной залежи появляется сво­бодный газ, который значительно уменьшает фазовую проница­емость для нефти, что приводит к снижению эффективности режима растворенного газа.

Контурные воды при данном режиме не внедряются в нефтяную залежь, а если перемещение все же происходит, то обычно оно не­значительно. Залежам нефти, обладающим режимом растворенного газа, обычно свойственны коллекторы с низкой проницаемостью и небольшой пористостью. У этих пластов значительная фациальная изменчивость. Некоторые пласты характеризуются постоянной мощ­ностью, вполне удовлетворительной и даже хорошей проницаемо­стью и высокой пористостью, и только за пределами нефтяных за­лежей физические свойства коллекторов резко ухудшаются и иногда они переходят в сильно глинистые песчаники. Данный переход воз­можен в залежах с водонапорным режимом и режимом «газовой шапки» при снижении пластового давления ниже давления насы­щения нефти газом. При этом режиме в связи с более низким, чем при водонапорном режиме, и режиме «газовой шапки», коэффици­ентом нефтеотдачи переход этот допускать нежелательно.

В зонах весьма затрудненного водообмена или отсутствия водо­обмена нефтяные залежи могут находиться под воздействием различных режимов, но наиболее распространены режимы растворен­ного газа и газонапорные. Если в зонах отсутствия водообмена пласты хорошо проницаемы, прослеживаются на значительной пло­щади и имеют области питания, то в нефтяных залежах, приуро­ченных к ним, создаются условия, благоприятные для упруговодо­напорного режима. Там, где продуктивные пласты не выходят на дневную поверхность и не имеют области питания или она уда­лена на очень большое расстояние от нефтяной залежи, пластовые давления в процессе разработки залежей могут быстро снижаться и упруговодонапорный режим в режим перейдёт в режим растворенного газа.

5. Гравитационный режим залежей.

Гравитационный режим — такой режим, когда энергия напора обусловлена исключительно силой тяжести самой нефти. Как пра­вило, газ в нефтяной залежи отсутствует. Данный режим принято подразделять:

• на напорно-гравитационный, проявляющийся в том случае, когда коллектор обладает высокой проницаемостью и имеет наклон; при этом продвижение нефти в сторону наклона в пониженные части пласта облегчается за счет действия силы тяжести. Дебиты скважин, забои которых расположены на наиболее низких гип­сометрических отметках пласта, довольно высокие, коэффициент нефтеотдачи повышенный;
• на гравитационный режим со свободным зеркалом нефти, ко­торый наблюдается в пологозалегающих пластах с плохими кол­лекторскими свойствами. Уровни нефти в скважинах находятся, как правило, ниже кровли залежи. Дебиты скважин обычно низкие, так как нефть к забоям скважин притекает с ограни­ченной площади из зоны, прилегающей к данной скважине, вследствие чего образуется свободная поверхность нефти. Можно сказать, что на формирование гравитационного режима нефтяной залежи гидродинамические условия не оказывают заметного влияния.

Изложенное позволяет сделать вывод о том, что детальное гидро­геологическое изучение стратиграфических комплексов осадочных отложений позволяет предвидеть возможные режимы основных за­лежей, которые подлежат разведке.

Правильные прогнозы о режимах нефтяных залежей по новым районам, которые подлежат разведке с применением глубокого бу­рения, возможны только после детальных региональных гидрогео­логических, гидрохимических и геотермических исследований, изучения строения структур и фациально-литологических условий основных водоносных комплексов.

 Природным
режимом залежи
называют совокупность естественных
сил (видов энергии), которые обеспечивают
перемещение нефти или газа в пласте к
забоям добывающих скважин.

Первичные методы
разработки
– это совокупность естественных
(природных) сил, которые обеспечивают
перемещение нефти и газа в пласте к
забою скважины.

В
нефтяных залежах к основным силам,
перемещающим нефть в пластах, относятся:

• напор
  контурной воды под дей­ствием ее
  массы;

• напор
  контурной воды в результате упруго­го
  расширения породы и воды;

• давление
  газа газовой шапки;

• упругость
  выделяющегося из нефти растворенного
  в ней газа;

• сила
  тяжести нефти

• сжимаемость
  горных пород под действием силы тяжести.

При
преобладающем проявлении одного из
названных источников энергии соответственно
различают режимы нефтяных залежей:

• водонапорный

• упруговодонапорный

• газонапорный
  (режим газовой шапки)

• растворенно­го
  газа

• гравитационный

• переуплотнения
  (compaction)

В
газовых и газоконденсатных залежах
источниками энер­гии являются давление,
под которым находится газ в пласте, и
напор краевых пластовых вод. Соответственно
различают режимы:

• газовый
  (режим расширяющегося газа)

• упруговодогазонапорный.

Природный
режим залежи определяется главным
образом геологическими факторами:
характеристикой водонапорной системы,
к которой принадлежит залежь, и
расположением залежи в этой системе
относительно области питания;
геоло­го-физической характеристикой
залежи — термобарически­ми условиями,
фазовым состоянием УВ, условиями
залегания и свойствами пород-коллекторов
и другими факторами; сте­пенью
гидродинамической связи залежи с
водонапорной сис­темой.

На
режим пласта существенное влияние могут
оказы­вать условия эксплуатации
залежей. При использовании природных
видов энергии для разработки залежи от
режима за­висят интенсивность падения
пластового давления и, следова­тельно,
энергетический запас залежи на каждом
этапе разработки, а также поведение
подвижных границ залежи (ГНК, ГВК, ВНК)
и соответствующие тенденции изменения
ее объ­ема по мере отбора запасов
нефти и газа. Все это необходи­мо
учитывать при выборе плотности сети и
расположения скважин, установлении их
дебита, выборе интервалов пер­форации,
а также при обосновании рационального
комплек­са и объема геолого-промысловых
исследований для контро­ля за
разработкой.

Природный
режим при его использова­нии
обусловливает эффективность разработки
залежи — темпы годовой добычи нефти
(газа), динамику других важ­ных
показателей разработки, возможную
степень конечного извлечения запасов
нефти (газа) из недр. Продолжительность
эксплуатации скважин различными
способами, выбор схемы промыслового
обустройства месторождения и характеристика
технологических установок по подготовке
нефти и газа также во многом зависят от
режима залежи. Знание природ­ного
режима позволяет решить один из
центральных вопро­сов обоснования
рациональной системы разработки
нефтя­ных и газоконденсатных залежей:
возможно ли применение системы с
использованием природных энергетических
ресур­сов залежи или необходимо
искусственное воздействие на залежь.

В
нефтяных залежах
к основным силам, перемещающим нефть в
пластах, относятся:

• напор
  контурной воды под действием ее массы
  — водонапорный
  режим;

• напор
  контурной воды в результате упругого
  расширения породы и воды —
  упруговодонапорный;

• давление
  газа газовой шапки — газонапорный
  (режим газовой шапки);

• упругость
  выделяющегося из нефти растворенного
  в ней газа —
  растворенного
  газа;

• сила
  тяжести нефти — гравитационный;

• сила
  тяжести вышележащих горных пород —
  режим переуплотнения.

В
газовых
и газоконденсатных залежах
источниками энергии являются давление,
под которым находится газ в пласте, и
напор краевых пластовых вод. Соответственно
различают
газовый и упруговодогазонапорный
режимы.

Природный
режим залежи определяется главным
образом геологическими факторами:
характеристикой водонапорной системы,
к которой принадлежит залежь, и
расположением залежи в этой системе
относительно области питания;
геолого-физической характеристикой
залежи — термобарическими условиями,
фазовым состоянием УВ, условиями
залегания и свойствами пород-коллекторов
и другими факторами; степенью
гидродинамической связи залежи с
водонапорной системой.

На
режим пласта существенное влияние могут
оказывать условия эксплуатации залежей.
При использовании для разработки залежи
природных видов энергии от режима
зависят интенсивность падения пластового
давления и, следовательно, энергетический
запас залежи на каждом этапе разработки,
а также поведение подвижных границ
залежи (ГНК, ГВК, ВНК) и соответствующие
тенденции изменения ее объема по мере
отбора запасов нефти и газа. Все это
необходимо учитывать при выборе плотности
сети и расположения скважин, установлении
их дебита, выборе интервалов перфорации,
а также при обосновании рационального
комплекса и объема геолого-промысловых
исследований для контроля за разработкой.

Природный
режим при его использовании обусловливает
эффективность разработки залежи —
темпы годовой добычи нефти (газа),
динамику других важных показателей
разработки, возможную степень конечного
извлечения запасов нефти (газа) из недр.
Продолжительность эксплуатации скважин
различными способами, выбор схемы
промыслового обустройства месторождения
и характеристика технологических
установок по подготовке нефти и газа
также во многом зависят от режима залежи.

Знание
природного режима позволяет решить
один из центральных вопросов обоснования
рациональной системы разработки нефтяных
и газоконденсатных залежей: возможно
ли применение системы с использованием
природных энергетических ресурсов
залежи или необходимо искусственное
воздействие на залежь.

Режим
залежи при ее эксплуатации хорошо
характеризуется кривыми, отражающими
в целом по залежи поведение пластового
давления, динамику годовой добычи нефти
(газа) и воды, промыслового газового
фактора. Все эти кривые в совокупности
с другими данными об изменении фонда
скважин, среднего дебита на одну скважину
и т.д. представляют собой график разработки
залежи.

Ниже
рассмотрим режимы с преобладанием
одного из видов природной энергии.

Соседние файлы в папке eremin

• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #

Природные режимы
нефтяных залежей и их характеристика

         Природным
режимом залежи называют
совокупность естественных сил (видов энергии), которые обеспечивают перемещение
нефти или газа в пласте к забоям добывающих скважин.

По преобладающему виду энергии
различают следующие режимы работы нефтяных залежей: водонапорный;
упруговодонапорный; растворенного газа; газонапорный; гравитационный;
смешанный.

1.  
Водонапорный режим

Источником энергии
является напор краевых (подошвенных) вод. Ее запасы постоянно пополняются за
счет атмосферных осадков и источников поверхностных водоемов. Поступающая в
пласт вода полностью замещает отбираемую нефть. Контур нефтеносности при этом
непрерывно перемещается и сокращается.

Эксплуатация нефтяных скважин
прекращается, когда краевые воды достигают забоя тех из них, которые находятся
в наиболее высоких частях пласта, и вместо нефти начинает добываться только
вода.

При этом режиме скважины
фонтанируют.  η  _нефт  = 0,5…0,8.

2.   
Упруговодонапорный режим

Характерен для большинства 
месторождений Зап. Сибири.

Основным источником
пластовой энергии служат упругие силы воды, нефти и самих пород, сжатых в
недрах под действием горного давления. По мере извлечения нефти давление в
пласте постепенно снижается. Соответственно уменьшается дебит скважин.  Отличительной особенностью у/в режима
является то, что водоносная часть пласта значительно больше нефтеносной.  η  _нефт
 = 0,5…0,7.

3.   
Газонапорный режим (режим газовой шапки)

Источником энергии для вытеснения нефти является давление
газа, сжатого в газовой шапке. В месторождениях, работающих в г/режиме, процесс
вытеснения нефти расширяющимся газом сопровождается гравитационными эффектами.
Газ, выделяющийся из нефти, мигрирует вверх, пополняя газовую шапку и оттесняя
нефть в пониженную часть залежи. По мере понижения уровня ГНК происходит прорыв
газа к нефтяным скважинам, находящимся ближе к контуру газоносности и их
эксплуатация прекращается. η _нефт  = 0,4…0,6.

4.    Режим растворенного газа

Основным источником пластовой
энергии является давление газа, растворенного в нефти. По мере понижения
пластового давления газ из растворенного состояния переходит в свободное.
Расширяясь пузырьки газа выталкивают нефть к забоям скважин. η  _нефт  = 0,15…0,3.

5.    Гравитационный режим

Имеет место в тех случаях, когда
давление в нефтяном пласте снизилось до атмосферного, а имеющаяся в нем нефть
не содержит растворенного газа. При этом режиме нефть стекает в скважину под
действием силы тяжести. Разновидности:

—       
напорно-гравитационный
режим – нефть под действием собственного веса перемещается вниз по падению
крутозалегающего     пласта и заполняет
его пониженные части; дебиты скважин не большие и постоянные.

        
η  _нефт  = 0,3…0,4.

—         
Гравитационный
режим с неподвижным контуром нефтеносности (со свободной поверхностью) – уровень нефти находится
ниже кровли горизонтально залегающего пласта; дебиты скважин меньше дебитов при
напорно-гравитационном режиме и со временем уменьшаются. η  _нефт  = 0,1…0,2.

6.   
Смешанный режим

Если в залежи нефти одновременно
действуют различные движущие силы.

Режимы работы нефтяной залежи. Силы, действующие на нефтяную залежь

На нефтяную залежь воздействуют следующие естественные силы:

1. Сила тяжести, которая действует на жидкость.
2. Напор контурных вод.
3. Напор газовой шапки.
4. Энергия, которой обладают вода, нефть и вмещающая их горная порода.
5. Энергия растворенного газа, которая выделяется из нефти в случае уменьшения давления.

Всего существует пять естественных режимов работы нефтяной залежи:

1. Гравитационный режим.
2. Жестководонапорный режим.
3. Режим растворенного газа.
4. Упруговодонапорный режим.
5. Газонапорный режим.

Стань инженером по тестированию

Научим с нуля, поможем с трудоустройством, оформим резюме с карьерным консультантом

Записаться на курс

Особенности режимов работы нефтяной залежи

Источником энергии для жестководнапорного режима работы нефтяной скважины является напор краевых (подошвенных) вод. Запасы краевых вод постоянно пополняются за счет поверхностных водоемов, а также атмосферных осадков. Главная особенность заключается в том, что нефть, которая добывается через скважины, замещается водой. Это является причиной постепенного сокращения и перемещения контура нефтеносности. Эксплуатация скважин на таких залежах завершается в том случае, когда подошвенные воды достигают их забоя. Тогда вместо нефти на поверхность начинается извлекаться вода. Залежи с жестководонапорным режимом работы обладают самым высоким коэффициентом нефтеотдачи, составляющим от 0,5 до 0,8. В залежах с данным режимом работы не рекомендуется производить отбор нефти со слишком высокой скоростью, так как это может стать причиной прекращения фонтанирования скважин из-за падения темпа притока воды по отношению к темпу отбора полезного ископаемого.

Источником энергии для упруговодонапорного режима работы скважины являются упругие силы воды, нефти и горных пород, которые сжаты под давлением в недрах. По мере извлечения нефти из такой залежи пластовое давление уменьшается, также, как и дебит скважин. Основная особенность таких залежей заключается в том, что водоносная часть больше нефтеносной. Из такой залежи можно извлечь около 15 % от промышленных запасов. Коэффициент нефтеотдачи может достигать 0,8.

Источником энергии для газонапорного режима работы нефтяной скважины является давление газа, который сжат в шапке. Скорость снижения давления зависит от размера газовой шапки. В таких залежах процесс вытеснения нефти на поверхность газом сопровождается гравитационными эффектами. Газ, который выделяется из нефти, поднимается вверх и пополняет запасы газа в шапке. Как только контакт между газом в шапке и нефтью достигает минимума, происходит прорыв газа к добывающим скважинам, что становится причиной окончания их эксплуатации. Коэффициент нефтеотдачи таких залежей находится в диапазоне от 0,4 до 0,6.

Источником энергии для режима растворенного газа является давление газа, который растворен в нефти. Газ из растворенного состояния, по мере уменьшения пластового давления, переходит в свободное состояние. Нефть извлекается на поверхность за счет расширения пузырьков газа, выталкивающие ее к забою скважины. Запас энергии в таких залежах небольшой, поэтому отбирается небольшой объем нефти. В данных залежах коэффициент нефтеотдачи самый низкий и находится в диапазоне от 0,15 до 0,3.

При гравитационном режиме работе скважины нефть, под действием силы тяжести, стекает в скважину, откуда откачивается механизированным способом. Гравитационный режим работы нефтяной скважины имеет место быть в том случае, если давление в продуктивном пласте снизилось до атмосферного и в нефти не содержится растворенного газа.

Смешанный режим работы нефтяной залежи

Также существует еще один естественный режим работы нефтяной скважины — смешанный. При таком режиме работы скважины нефть доставляется к забоям добывающих скважин за счет воздействия нескольких видов энергии, то есть в залежи присутствуют два и более режимов работы. Разные режимы работы могут проявляться одновременно в разных частях залежи. Самым распространенным смешанным режимом работы нефтяной скважины является сочетание водонапорного режима с любым неводонапорным, который, как правило, имеет подчиненное значение. Кроме того, существует смешанный режим, представляющий собой сочетание режима растворенного газа и газонапорного. Процесс разработки нефтяной залежи, обладающей данным режимом работы, состоит в том, что нефть под воздействием газовой шапки вытесняется к внешнему контуру нефтеносности.