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

чем оценить варианты по приведенным затратам (определение их относительной эффективности), необходимо определить абсолютную эффективность (рентабельность) каждого из них. Нерентабельные варианты должны быть исключены из числа сравниваемых вариантов.

§ 6. Основные положения проекта разработки газового месторождения

Рассмотренные выше вопросы представляют составные части проекта опытно-промышленной эксплуатации или проекта разра­ ботки газового месторождения. Таким образом, основными разде­ лами проекта разработки газового месторождения являются следу­ ющие.

1. Геологическое строение месторождения и водонапорного бас­ сейна. Этот раздел включает вопросы:

а) общие сведения о районе, орогидрография; б) история разведки месторождения; в) стратиграфия; г) тектоника;

д) газонефтеносность, запасы газа, характеристика газов; е) гидрогеологическая характеристика пластовой водонапорной

системы, результаты анализов проб воды; ж) характеристика продуктивных отложений по коллекторским

свойствам.

2.Характеристика потребителя. Отбор газа из месторождения (об этом разделе проекта разработки сказано в § 3 данной главы).

3.Обоснование исходных геолого-промысловых данных. Уточ­ нение параметров водоносного пласта. В этом разделе отражены следующие вопросы:

а) обработка и анализ результатов геофизических, газогидродина­ мических и специальных исследований скважин и пластов;

б) обоснование допустимых технологических режимов эксплуата­ ции скважин, определение параметров «средней» скважины;

в) определение емкостных, фильтрационных параметров газонос­ ных и водоносных пластов и т. д.;

г) уточнение параметров водоносного пласта с использованием карты гидроизопьез;

д) обоснование объектов эксплуатации.

4. Обоснование расчетных вариантов (или величин):

а) по отборам газа из месторождения, из отдельных эксплуата­ ционных объектов (в случае многопластового месторождения);

б) по системе разработки месторождения (по размещению сква­ жин, их конструкциям, рабочим депрессиям на пласт и т. д.);

в) по системе обустройства промысла (по числу и размещению групповых пунктов, по системам и методам сбора, обработки и под­ готовки газа к дальнему транспорту).

5. Определение показателей систем разработки месторождения и обустройства промысла. В данном разделе освещаются использо­ ванные расчетные методы и формулы. Приводятся результаты

265

расчетов показателей разработки и обустройства для всех рассматри­ ваемых вариантов и подвариантов.

6.Определение экономических показателей. Выбор рациональ­ ного варианта разработки месторождения и обустройства промысла (о характере данного раздела см. предыдущий параграф).

7.Обоснование системы размещения эксплуатационных и наблю­ дательных скважин (с учетом результатов технико-экономических расчетов, наличия болот, населенных пунктов и т. д.).

8.Мероприятия по интенсификации добычи газа.

9.Рекомендации по контролю за разработкой месторождения.

При установлении необходимого числа эксплуатационных, ре­ зервных и наблюдательных скважин обосновываются:

а) число разведочных скважин, переводимых в разряд эксплуата­ ционных или наблюдательных;

б) местоположение проектных скважин на площади газоносности и на структуре;

в) порядок ввода их в эксплуатацию (с учетом, например, особен­ ностей разработки и разбуривания многопластового месторождения).

Данные вопросы решаются с учетом разведанности отдельных участков или отдельных пластов, параметров пласта, конфигурации месторождения. На систему размещения эксплуатационных и наблю­ дательных скважин влияют сетка размещения разведочных скважин, наличие населенных пунктов или естественных препятствий.

Исходя из особенностей геологического строения месторождения и степени его разведанности, рекомендуются соответствующие методы контроля за разработкой месторождения. Конкретно указываются номера скважин, виды исследовательских работ и очередность их выполнения.

Особое внимание в проекте разработки уделяется методам интен­ сификации добычи газа. При этом исходят из полученных продук­ тивных характеристик скважин, типа коллекторов.

Применение методов интенсификации добычи газа позволяет предотвращать преждевременное обводнение скважин, уменьшать число скважин на разработку месторождения, увеличивать конечный коэффициент газоотдачи пласта. В настоящее время уделяется исклю­ чительное внимание рациональному применению методов интенсифи­ кации добычи газа.

При составлении проекта доразработки газового месторождения добавляется раздел, посвященный анализу и современному состоянию процесса разработки месторождения (вопросам анализа разработки посвящена XII глава).

Проект разработки газоконденсатного месторождения включает ряд дополнительных разделов, посвященных учету особенностей разработки этих месторождений. В результате газогидродинами­ ческих и технико-экономических расчетов обосновывается система разработки газоконденсатного месторождения на истощение или с поддержанием пластового давления путем обратной или частичной закачки сухого газа или путем законтурного заводнения.

266

§ 1. Характерные особенности разработки газоконденсатного месторождения

Основные особенности газоконденсатных систем связаны с петлеобразностью фазовой диаграммы, с явлениями обратной конденсации и испарения. Эти особенности приводят к тому, что при снижении давления в газоконденсатной системе ниже давления насыщения начинается выпадение тяжелых углеводородов (конденсата).

Фильтрационные течения газоконденсатных систем в пласте сопровождаются фазовыми переходами. Считается, что эти переходы происходят в условиях локального термодинамического равновесия.

Если давление в газоконденсатном пласте в процессе разработки поддерживается на уровне начального (или давления начала конден­ сации), то фазовые переходы возникают лишь в зонах пласта, при­ мыкающих к скважинам. В этом случае фильтрация газоконденсат­ ной системы в пласте хорошо описывается дифференциальным урав­ нением неустановившейся фильтрации реального газа. Это означает, что большинство рассмотренных расчетных методов для газовых месторождений пригодно для определения показателей разработки газоконденсатных месторождений с поддержанием пластового да­ вления. Особенностью газоконденсатного месторождения является наличие двухфазных течений в призабойной зоне пласта. Это приводит к необходимости расчета изменения во времени, например, коэффи­ циентов фильтрационных сопротивлений А и В в уравнении притока газа к скважине.

Если газоконденсатное месторождение разрабатывается на исто­ щение, то выпадение конденсата в пласте происходит повсеместно. Однако выпадающий конденсат мало изменяет коэффициент газонасыщенности всего пласта. Следовательно, и при разработке газо­ конденсатного месторождения на истощение фильтрационные течения могут рассматриваться в рамках однофазных течений, так как выпа­ дающий конденсат неподвижен. Малая конденсатонасыщенность пласта не приводит к изменениям его емкостных и фильтрационных параметров. Двухфазная фильтрация имеет место в призабойной зоне пласта.

Таким образом, решение многих задач (определение пластовых давлений, дебитов, потребного числа скважин и др.), возникающих при проектировании разработки газоконденсатных месторождений,

267

можно находить в результате исследования однофазных течений. Однако здесь возникают и специфические задачи, для решения кото­ рых необходимы иные подходы. Прежде всего это касается расчетных формул и методики интерпретации результатов исследований газо­ конденсатных скважин при установившихся и неустановившихся режимах фильтрации. Справедливость данного утверждения очевидна, так как в призабойной зоне одновременно фильтруются газообразная и жидкая фазы.

Фильтрационные течения газоконденсатных систем в призабойной зоне пласта аналогичны течениям газированной жидкости. Близкая аналогия позволила ряду исследователей предложить модели филь­ трации газоконденсатных систем и вывести основные дифференциаль­ ные уравнения. При этом они исходили из рассмотрения фильтрации бинарной системы, оправдавшей себя при исследовании газированной жидкости. Интегрирование соответствующих дифференциальных уравнений позволило получить решение ряда задач установившегося притока газоконденсатных систем к скважине. На основе этих исследований предложены методы интерпретации результатов иссле­ дований скважин. Здесь необходимо прежде всего отметить работы 3. М. Ахмедова, А. X. Мирзаджанзаде, М. Т. Абасова, В. Кня­ зева и С. Невилла и др. [48, 49, 93]. Подробно результаты исследо­ ваний названных авторов здесь не рассматриваются, так как они относятся к курсам «Подземная газогидродинамика» и «Технология и техника добычи газа». Кроме того, многие результаты изложены в специальной монографии [49].

Строгое решение задачи обратной закачки газа (сайклинг-процесс) или расчеты по определению изменения состава продукции скважин и общей добычи из месторождения не могут основываться на замене

М. Д. Розенберга, Г. Ю. Шовкринского [52, 60 и др.] задачи филь­ трации газоконденсатных систем рассматриваются в рамках теории фильтрации многокомпонентных систем. Для этого газоконденсатная система заменяется тройной или исследуется как многокомпонентная. В подобной постановке задачи фильтрации газоконденсатных систем оказываются весьма сложными. Имеются отдельные точные решения (С. Н. Бузинов, Б. Е. Сомов). В дальнейшем при определении показа­ телей, например, обратной закачки газа будем пользоваться расчет­ ными схемами и методами М. Маскета [46].

При разработке газоконденсатных месторождений на истощение в пласте выпадает конденсат, который считается потерянным. Отде­ ление же конденсата из текущей продукции скважин производится обычно в установках низкотемпературной сепарации газа (НТС). Ценность конденсата как сырья для химической промышленности выдвигает проблему по возможности максимальной добычи конден­ сата из пласта и максимального извлечения его в установках НТС. Последнее требование возникает также в связи с необходимостью подачи кондиционного газа в магистральный газопровод.

268

При решении проблемы максимизации добычи конденсата из пласта возникает необходимость поддерживать пластовое давление в процессе разработки газоконденсатного месторождения. Целесооб­ разность поддержания пластового давления определяется, в частно­ сти, сроком окупаемости дополнительных капитальных вложений в систему поддержания давления за счет дополнительной добычи конденсата. Эффективность и целесообразность поддержания пласто­ вого давления зависят от содержания конденсата в газе, от общих запасов газа и конденсата, глубины залегания пласта, географи­

и переработке конденсата и других факторов.

Поддержание пластового давления может осуществляться путем закачки сухого (отбензиненного) газа, или воды. Закачка сухого газа может применяться в условиях, когда имеется возможность консервации запасов газа данного месторождения в течение опре­ деленного времени. Возможность закачки воды зависит от наличия дешевых источников воды, приемистости нагнетательных скважин и степени неоднородности пласта по коллекторским свойствам.

Каждый из методов поддержания пластового давления имеет свои преимущества и недостатки.

Наибольшее извлечение конденсата достигается при применении обратной закачки газа в пласт (сайклинг-процесс). Основным же недостатком этого метода поддержания давления является относи­ тельно длительная консервация запасов газа. Определенные пре­ имущества в этом отношении имеет частичная закачка сухого газа, когда добыча конденсата производится с одновременной подачей некоторой доли добытого газа потребителю и частичной закачкой остального сухого газа обратно в пласт.

При закачке сухого газа требуются компрессоры высокого давле­ ния, что также в ряде случаев может оказаться ограничивающим фактором. При закачке сухого газа образуются целики «жирного» газа, происходит прорыв в эксплуатационные скважины сухого газа по отдельным высокопроницаемым и дренируемым пропласткам. Это, естественно, снижает эффективность процесса закачки сухого газа. Добыча конденсата после прорыва в скважины сухого газа падает во времени (при постоянном отборе газа из месторождения). Для того чтобы при разработке нефтяных месторождений с примене­ нием площадного заводнения достигнуть значительного уменьшения обводнения и увеличения нефтеотдачи, изменяют направление вытес­ нения (Д. Лейтон) путем изменения режимов закачки и отбора, избирательного отключения скважин и т. д. Использование такого метода регулирования разработки при обратной закачке газа также может дать большой эффект в случае, если эксплуатационные и нагне­ тательные скважины располагать как в вариантах площадного заводнения нефтяных месторождений.

При закачке воды основным ограничением является опасность преждевременного обводнения залежи и скважин вследствие неодно­

269