Системы и методы разработки нефти

Под разработкой нефтяного месторожде­ния понимается осуществление процесса перемещения жидкостей (нефти, воды) и газа в пластах к эксплуатационным сква­жинам. Управление процессом движе­ния жидкостей и газа достигается раз­мещением на месторождении нефтяных, нагнетательных и контрольных скважин, количеством и порядком ввода их в экс­плуатацию, режимом работы скважин и балансом пластовой энергии. Принятая для конкретной залежи система разра­ботки предопределяет технико-экономические показатели — дебит нефти, изменение его во времени, коэффициент нефтеотдачи, капиталь­ные вложения, себестоимость и т. д. Перед разбуриванием залежи проводят проекти­рование системы разработки. В проекте разработки на основании данных разведки и пробной эксплуатации устанавливают условия, при которых будет протекать экс­плуатация залежи, т. е. её геологическое строе­ние, коллекторские свойства пород (пори­стость, проницаемость, степень неоднород­ности), физические свойства жидкостей и газов, насыщающих пласт (вязкость, плотность, растворимость газов и твёрдых углево­дородов в нефти), насыщенность пород нефтью водой и газом, пластовые давления, температуpa и т. д. Базируясь на этих данных, при помощи гидродинамических расчётов устанавливают технические показатели экс­плуатации залежи для различных вари­антов системы разработки и производят экономическую оценку вариантов системы. В результате технико-экономического сравне­ния выбирают оптимальную систему раз­работки.

Современные системы разработки в большин­стве случаев предусматривают нагнета­ние воды в пласт (около 75% всей добычи по СССР приходилось на системы с искусственным заводнением). Применяются в основном два вида заводнения — законтурное, или приконтурное (для относительно небольшого раз­мера залежей), и разного вида внутри-контурные (для залежей среднего размера и крупных).

Законтурное заводнение – способ разработки нефтяных месторождений, при котором поддержка или возобновление баланса пластовой энергии осуществляется закачкой воды в нагнетательные скважины, расположенные за внешним контуром залежи на расстоянии 100-1000 м (по периметру залежи). Законтурное заводнение является наиболее эффективным на относительно небольших месторождениях, пласты которых составлены однородными породами с хорошей проницаемостью, без геологических нарушений и содержащих маловязкую нефть.

Наиболее распространено внутриконтурное заводнение – система разработки нефтяных месторождений, при которой с целью поддержки или возобновления баланса пластовой энергии через нагнетательные скважины закачивают воду непосредственно в нефтенасыщенную часть нефтяного пласта. Это наиболее интенсивный и экономически эффективный способ воздействия на нефтяной пласт. По типу взаимного расположения нефтедобывающих и водонагнетательных скважин различают несколько разновидностей внутриконтурного заводнения. Один из них - заводнение с "разрезанием" залежи рядами нагнетательных скважин на отдельные полосы, которые разрабатываются независимо одна от другой как самостоятельные залежи. Ряды нагнетательных скважин ориентируют вдоль или поперек продольной оси структуры. Часто применяется схема с поперечным “разрезанием» нефтяных залежей вытянутой формы на отдельные участки — блоки (т.н. блочное заводнение). Между рядами нагнетательных скважин обычно размещают 3 или 5 рядов нефтяных скважин (трех- или пятирядные системы заводнения) (Рис.). Для повышения конечной нефтеотдачи и ускорения темпов разработки вводятся дополнительные нагнетательные скважины из числа нефтяных и преимущественно обводненных, которые образуют новые ряды или отдельные ячейки заводнения (очаговое заводнение). На нефтяных пластах с резко выраженной зональной неоднородностью производительного коллектора временами применяют выборочное заводнение. В этом случае залежь сначала разбуривают по равномерной сетке, а затем часть скважин (обычно 1/5-1/3), которые равномерно распределены по всей площади залежи и имеют наивысшую производительность, переоборудуют под нагнетание воды, создается система отдельных ячеек заводнення.

Наиболее интенсивный способ — заводнение по площади, при котором нефтяные и нагнетательные скважины чередуются между собой в определенной последовательности, равномерно размещаясь по площади залежи. Основное преимущество — возможность существенного повышения темпов добычи нефти из залежи не только за счет увеличения количества скважин, но и соотношения нагнетательных и нефтяных скважин, повышения давления в нагнетательных скважинах и др.

В этом случае нагнетательные скважины располагаются по всей площади пласта. Расстояния между скважинами составляют от 400 до 800 м. На одном месторождении пробуривают от нескольких десятков до нескольких тысяч эксплуатационных скважин (в зависимости от размера месторождения). Воздействие на пласт интенсифицируют увеличением соотношения между числом нагнетательных и эксплуатационных скважин, а также созданием в пласте давления нагнетаемой воды значительно выше начального пластового, вплоть до значения горного давления.

Выборочное заводнение – разновидность внутриконтурного несплошного заводнення, которое предусматривает конкретное расположение нагнетательных скважин с учетом деталей геологического строения разрабатываемой залежи с целью обеспечения максимальной интенсификации добычи.

Рис. Схема расположения скважин при разработке нефти с заводнением пластов: 1 –внешний контур нефтенос­ности; 2 – внутренний контур нефтенос­ности; 3 – нагнетательные внутриконтурные скважины; 4 – нагнетательные законтурные скважины; 5 – эксплуата­ционные скважины.

Вытеснение нефти водой при разработке залежей успешно применяется для нефти с вязкостью в пластовых условиях до 0,15—0,2 пз (0,015—0,02 н.сек/м2). При больших вязкостях коэффициент нефтеотдачи существенно снижается, а расход воды на вытеснение единицы объёма нефти уве­личивается. Однако даже при низких вязкостях при вытеснении нефти водой около половины геологических запасов нефти остаётся в недрах.

Ведутся работы по повышению нефтеотдачи пластов путём улучшения отмы­вающей и вытесняющей способности на­гнетаемой воды, добавкой различного рода присадок — поверхностно-активных веществ, углекислоты, веществ, повышаю­щих вязкость воды, что уменьшает не­благоприятное соотношение вязкостей нефти и вытесняющей её жидкости. Изменение неблагоприятного соотношения вязкости осуществляют также понижением вязко­сти нефти. Этот способ может быть реализован нагнетанием в пласт теплоносителей (горячей воды или пара). В 70-х гг. вновь начали применять тепловое воздействие на пласт путём создания внутрипластового очага горения, впервые предложенного в СССР в начале 30-х гг. Большие перспективы связаны со способом добычи нефти при помощи сочетания заводнения с внутрипластовым горением, которое поддержи­вается закачкой в пласт водовоздушных смесей. Проводятся теоретические и экспериментальные исследования по­вышения нефтеотдачи путём вытес­нения нефти растворителями и системами, растворимыми одновременно в нефти и в воде. При глубоком залегании пластов для повышения нефтеотдачи в ряде случаев успешно применяется нагнетание в пласт газа высокого давления.

Разработку неглубоко залегающих пла­стов, насыщенных высоковязкой нефтью, в некоторых случаях осуществляют шахт­ным способом.