Файл: Закиров, С. Н. Проектирование и разработка газовых месторождений учебное пособие.pdf

фактических показателей от проектных, то составляется проект доразработки месторождения. Необходимость внесения корректив в первоначальный проект разработки часто в значительной мере определяется характером обводнения скважин и пластов.

Вряд ли можно допустить, что один проект доразработки в со­ стоянии дать достоверный прогноз до окончания процесса разра­ ботки месторождения. Поэтому проектирование разработки место­ рождения можно рассматривать как непрерывный во времени про­ цесс обобщения, уточнения представлений о месторождении и коррек­ тирования показателей разработки на тот или иной период.

Осуществление непрерывного во времени процесса проектирова­ ния становится реальным при широком внедрении ЭВМ в практику разработки. В ЭВМ геологической службы управления (или объеди­ нения) поступает вся информация, характеризующая текущее со­ стояние разработки месторождения. На ЭВМ обрабатывается посту­ пающая информация и с учетом ее результатов определяются перспективы разработки месторождения на ближайший интервал времени и т. д.

В зависимости от объема исходной информации и степени ее достоверности на различных этапах проектирования используются те или иные расчетные методы. Простые, но приближенные методы используются в основном на началь­ ных этапах проектирования. Затем, по мере накопления данных, к проектиро­ ванию привлекаются электронные вычислительные и аналоговые машины. При этом задачи разработки формулируются и решаются в наиболее строгой математической постановке.

ЭВМ и аналоговые машины могут использоваться и используются и на на­ чальных этапах проектирования. Однако здесь применяются приближенные формулы, приближенные методы решения, производится схематизация залежи и пластовой водонапорной системы. Решение задач разработки в строгой мате­ матической постановке возможно лишь при наличии необходимого объема ин­ формации. Кроме того, необходимо иметь в виду следующее обстоятельство. Задачи, возникающие при составлении проекта разработки, характеризуются значительно большей вариантностью, чем при составлении проектов доразра­ ботки. Это объясняется тем, что при составлении проекта доразработки возни­ кающие задачи решаются в рамках сложившейся системы разработки место­ рождения и обустройства промысла, а всякие изменения систем разработки и обустройства требуют дополнительных капиталовложений. Поэтому вследствие многовариантности задач разработки месторождения и обустройства промысла применение приближенных методов и ЭВМ вполне оправдывается.

Заслуживает внимания применение вероятностных методов и ЭВМ на ран­ них этапах проектирования разработки уникальных по запасам газовых место­ рождений [25]. Вероятностные оценки начальных запасов газа в пласте, а соот­ ветственно и отборов газа из месторождения, начальных допустимых дебитов и депрессий и других параметров позволяют наиболее правильно определить целесообразные, с экономической точки зрения, системы разработки месторожде­ ния и обустройства промысла. В этом случае складывающиеся на месторождении системы разработки и обустройства не претерпят существенных изменений (будут оставаться близкими к оптимальным) в случае существенных изменений представлений о месторождении.

Проекты разработки месторождений природных газов состав­ ляются проектными или исследовательскими институтами Мингазпрома СССР. Предварительно проекты разработки рассматриваются рабочей комиссией, а окончательно их рассматривает Центральная

251

комиссия по разработке месторождений природных газов Мингазпрома СССР. Решения Центральной комиссии по крупным и уникаль­ ным по запасам газа месторождениям утверждаются Коллегией Министерства газовой промышленности СССР.

§ 2. Обоснование исходной геолого-промысловой информации. Уточнение параметров водоносного пласта

От полноты и достоверности исходной геолого-промысловой ин­ формации о месторождении, отдельных залежах газа и пластовой водонапорной системе зависит точность прогнозных расчетов показа­ телей разработки месторождения и обустройства промысла. На раз­ ных этапах проектирования и разработки месторождения прогноз­ ные расчеты приходится выполнять исходя из различного объема информации о пласте и протекающих в нем процессах. В предыду­ щих главах уже сообщалось о характере и объеме необходимой информации.

Показатели разработки в проекте опытно-промышленной эксплуа­ тации месторождения обычно определяются по расчетным соотноше­ ниям для газового режима. Производится лишь оценка возможного проявления водонапорного режима. Поэтому при составлении про­ екта опытно-промышленной эксплуатации месторождения требуется

.обоснование следующих данных.

Прежде всего, исходя из объема утвержденных запасов газа, расстояния до потребителя и из его потребностей или пропускной способности действующего газопровода и других факторов, обосно­ вывается величина отбора газа из месторождения и отдельных экс­ плуатационных объектов. Кроме того, определяются и обосновы­ ваются следующие показатели:

1)пластовые давление и температура;

2)параметры газа, воды и пористой среды (зависимости z = z (р),

Рг = рг (Р), величины рв, рс, рж и др.);

3)допустимые технологические режимы эксплуатации скважин;

4)коэффициенты фильтрационных сопротивлений А и В в уравне­ нии притока газа к отдельным скважинам;

5)объекты совместной и раздельной разработки (для многопласто­ вых месторождений).

На основе имеющейся информации строятся структурная карта и профили, карты равных значений коэффициентов пористости, проницаемости и эффективной мощности пласта. Определяется воз­ можная связь между пластами. Дается характеристика водоносного пласта.

Для установления и обоснования перечисленных и других данных используются результаты анализов керна, газа и воды, результаты геофизических, газогидродинамических, термодинамических и спе­ циальных исследований скважин и пластов. На основе имеющихся данных полученные результаты осредняются. Например, опреде­

.252

ляются параметры «средней» скважины, средняя допустимая депрес­ сия на пласт, средние параметры газо- и водоносного пласта и т. д.

При составлении проектов разработки или доразработки место­ рождения, помимо обоснования отмеченных данных, необходимо:

1) определить (уточнить) начальные запасы газа; уточнить коэф­ фициенты А и Б по скважинам, технологические режимы и т. д.;

2)установить степень неоднородности пластов по коллекторским свойствам как в области газоносности, так и в области водонос­ ности; установить характер дренирования продуктивных отложе­ ний как по мощности пласта, так и по площади газоносности;

3)уточнить тектоническое строение продуктивных пластов, сте­ пень непроницаемости тектонических нарушений (если они имеются);

4)выявить области питания и разгрузки, наличие и характери­

стику естественного фильтрационного потока воды в пределах водо­ носного бассейна;

5)определить наличие и характеристику межпластовых перетоков

ипараметров зон перетока;

6)обосновать выбор диаметров скважин, параметров системы обустройства, коэффициента резерва скважин и т. д.

Для обоснования исходных данных к проектам разработки или доразработки, помимо отмеченных исследований, широко исполь­ зуются данные опытно-промышленной эксплуатации или промышлен­

ной разработки месторождения (об этом будет еще сказано в XII главе). Более подробно вопросы подготовки и обоснования необходимых для проектирования исходных данных изложены в ра­ ботах [23, 24, 31], здесь же мы рассмотрим вопросы уточнения пара­ метров водоносного пласта и его тектонического строения.

В практике гидрогеологических исследований уже значительное время строятся карты приведенных напоров (гидроизопьез) по раз­ личным водонапорным бассейнам. Замеры статических уровней воды, составление карт гидроизопьез используются для определения направления фильтрационных потоков воды, выявления областей питания и разгрузки, степени наклона газоводяных или нефтеводя­ ных контактов, а также для определения размеров газовых залежей с целью сокращения объема разведочных работ [62]. Известен слу­ чай, когда сопоставление карт гидроизопьез по Ставропольскому поднятию и Минераловодскому выступу позволило установить между указанными поднятиями тектоническое нарушение (В. Н. Корценштейн).

Карты гидроизопьез могут также использоваться для уточнения фильтрационных сопротивлений водоносного бассейна в регио­ нальном масштабе и его тектонического строения [3, 40]. Здесь и в дальнейшем, говоря об уточнении параметров газоносного или водоносного пласта, будем иметь в виду определение эквивалентных натуре параметров пласта. Даже при исследовании скважин никогда не получаются истинные значения параметров пласта, а параметры, осредненные по мощности и площади. Тем более это относится к уточ­ нению параметров пласта по площади месторождения или огромного

253

по размерам водоносного бассейна. Однако эквивалентная модель пласта должна быть такой, чтобы определенные на ее основе показа­ тели разработки были близкими к фактическим в пределах некото­ рого периода времени.

Если до начала разработки месторождений в пластовой водо­ напорной системе, к которой они приурочены, имеется естественный фильтрационный поток воды, то он характеризуется потерями давле­ ния при движении воды от области питания к области разгрузки. Естественно, что распределение давлений (напоров) по площади такой водонапорной системы целиком определяется фильтрацион­ ными параметрами коллекторов, тектоническим строением водо­ носного бассейна и наличием нефтяных или газовых месторождений.

Распределение приведенного давления р* (напор) в естественном (стационарном) фильтрационном потоке воды описывается сле­

При разведочных работах на нефть и газ, при оконтуривании газовых или нефтяных месторождений некоторые скважины оказы­ ваются пробуренными на водоносный пласт. При наличии системы таких водяных (пьезометрических) скважин на площади водоносного пласта и ряда уже открытых залежей природного газа удается по результатам замеров давлений (уровней) установить характер рас­ пределения давления по площади водонапорной системы. Если по­ мимо карты гидроизопьез имеются данные о границах водоносного пласта, о местоположении известных месторождений, областей пита­ ния и разгрузки, то можно сформулировать следующую обратную задачу: уточнить параметры водоносного пласта по известным дан­ ным о замерах давлений (уровней) в пьезометрических скважинах (или карты гидроизопьез), о месторождениях, областях питания, разгрузки и конфигурации водонапорной системы.

Согласно работе М. И. Швидлера, для единственности решения задачи об определении параметра М /ц вдоль некоторой линии тока необходимо, чтобы в одной из точек этой линии было известно зна­ чение параметра khlp. Поэтому до решения рассматриваемой нами задачи необходимо по результатам исследования пьезометрических скважин при неустановившихся режимах определить параметр khlp, задать приближенно построенную карту равных значений прово­ димости пласта.

Решение отмеченной задачи получается в результате последо­ вательных приближений. Первое приближение заключается в на­ хождении решения уравнения (1) при следующих условиях. На контурах областей питания и разгрузки задаются соответствующие величины напоров воды. Вдоль границ выклинивания коллекторов водоносного пласта должно выполняться условие непроницаемости dp*/dti = 0. Если известны тектонические (непроницаемые) наруше­ ния, местоположение и конфигурация газовых (нефтяных) место­

254

рождений, то вдоль их контуров также необходимо задавать усло­ вие др*!дп = 0. Это связано с тем, что данные тектонические наруше­ ния и месторождения являются препятствиями для потока воды.

Решение уравнения (1) при описанных граничных условиях сво­ дится к нахождению величин напоров (давлений) по пьезометриче­ ским скважинам. Несовпадение значений расчетных и фактических напоров в пьезометрических скважинах указывает на несоответст­ вие принятых фильтрационных сопротивлений и строения водона­ порной системы действительным значениям. В этом случае необхо­ димо уточнение величин фильтрационных сопротивлений и строения водонапорной системы. После этого выполняется второе прибли­ жение — находится новое решение уравнения (1). Процесс после­ довательных приближений продолжается до совпадения расчетных и фактических величин напоров по всей системе пьезометрических скважин и месторождений.

В процессе уточнения параметров и строения водонапорной системы может возникнуть необходимость в задании ряда фильтра­ ционных экранов. Анализ геологического материала может пока­ зать, являются ли выявленные фильтрационные экраны тектони­ ческими нарушениями или же новыми газовыми (нефтяными) место­ рождениями.

Таким образом, при помощи карты гидроизопьез и проведения расчетов на электронных вычислительных или аналоговых машинах можно уточнить фильтрационные параметры, тектоническое строение водонапорной системы в региональном масштабе и доразведать бассейн на нефтегазоносность. Степень достоверности получаемых результатов на основе использования карты гидроизопьез в значи­ тельной степени зависит от числа месторождений, пьезометрических скважин и тщательности их исследования.

Решение уравнения (1) при отмеченных условиях возможно на электроинтеграторе, имеющем сетку из сопротивлений, собранных по схеме рис. 40. В данной сетке распределение электрических на­ пряжений описывается уравнением

приводит к следующему условию подобия протекания электриче­ ских и фильтрационных процессов:

Условие подобия (4) и соотношения (3) достаточны для решения рассмотренной задачи на электрической модели.

255