Режимы вытеснения нефти из пласта коллектора

06.09.2019

Давление, оказываемое на флюиды в пласте породы-коллектора, заставляет их просачиваться сквозь поры породы в скважину. Энергия, благодаря которой газ и нефть выходят на поверхность, называется энергией коллектора. Вытеснение флюидов из пласта может быть вызвано их расширением, расширением породы и/или силой тяжести, что характеризуется режимом разработки коллектора. Режим разработки коллектора определяет его эксплуатационные свойства.

Существует четыре типа режима нефтяных коллекторов. Каждый характеризуется наличием одного, а иногда двух действующих режимов. Вклад каждого из них может меняться по мере добычи. В газовых коллекторах осуществляется только один из двух возможных режимов.

Режимы нефтяных коллекторов


Режим растворенного газа основан на действии газа, растворенного в пластовой нефти. Под землей нефть находится при высоком давлении и содержит значительное количество растворенного газа. Когда скважина пробуривает коллектор и начинается добыча нефти, давление в коллекторе снижается, при этом газ начинает выделяться из раствора в нефти. Расширяющиеся пузырьки газа, находящиеся в порах коллектора, заставляют нефть просачиваться в скважину сквозь породу. Такой режим также поддерживается за счет расширения нефти по мере снижения давления.

Коллектор в режиме растворенного газа характеризуется очень быстрым снижением как давления, так и объема добычи нефти при эксплуатации скважины (см. рис. 24.1). Из-за резкого падения давления на всех фонтанирующих скважинах почти сразу требуется устанавливать насосы. Из коллекторов такого типа практически (или совсем) не поступает воды. Близко к окончанию добычи наблюдается быстрое возрастание газового фактора. Режим растворенного газа является очень неэффективным и позволяет добыть очень малую часть находящейся в коллекторе нефти. Выделяющийся из нефти газ может сформировать вторичную газовую шапку над подземным коллектором.

Возникновение газонапорного режима связано с давлением газа в первичной газовой шапке, с самого начала располагающейся над нефтью. Расширяющийся газ выталкивает нефть в скважину. При этом выделяющийся из нефти растворенный газ создает дополнительную энергию. По мере добычи нефти коллектор с газонапорным режимом характеризуется умеренным снижением и давления пластовых флюидов, и уровня добычи (см. рис. 24.2). Резкое повышение газового фактора во время добычи свидетельствует о том, что расширяющаяся газовая шапка достигла скважины, поэтому далее добыча нефти из скважины будет весьма ограничен»ной. Такой тип коллектора лучше всего разрабатывать на скважинах, где добыча производится только из нефтеносного пласта коллектора, оставляя газовую шапку исключительно как источник энергии. Поступление воды обычно очень незначительно либо отсутствует. При газонапорном режиме коллектора добывают умеренное количество залегающей пластовой нефти.

Коллекторы с водонапорным режимом используют энергию расширения воды, залегающей рядом с коллектором или под ним. Добываемая нефть замещается в порах породы водой, поступающей как снизу коллектора (режим вытеснения подошвенной водой), так и сбоку (вытеснение краевой водой). Активный водонапорный режим при эксплуатации скважины способствует поддержанию в коллекторе практически постоянного пластового давления и практически постоянного темпа добычи (см рис. 24.3). Количество добываемой из скважины воды существенно повышается, когда расширяющаяся вода попадает в скважину (затопление скважины). При этом режиме процент добычи нефти из коллектора относительно высок,

Еще одной силой, также участвующей в формировании режима коллектора, является сила тяжести. Она присутствует во всех коллекторах, вследствие чего масса столба нефти заставляет ее проникать в скважину. Сила тяжести наиболее эффективна в коллекторах с очень высокой проницаемостью, где формируются столбы нефти большой толщины, или в пластах с крутым падением. Гравитационный режим очень характерен для старых месторождений, успевших утратить свой первоначальный режим. В скважинах, расположенных вниз по падению пласта (т. е. на нижнем крыле структуры), уровень добычи будет выше, чем в расположенных вверх по восстанию. В скважинах с гравитационным режимом добыча нефти будет относительно невысокой в сравнении с другими режимами, однако нефтеотдача (процент добытой пластовой нефти) по прошествии длительного времени будет сравнительно высокой.

Многие нефтяные коллекторы работают одновременно в нескольких режимах вытеснения, такая ситуация называется смешанным режимом. Роль пластовых режимов изменяется в процессе эксплуатации коллектора. На последних стадиях нефтедобычи в коллекторах с режимом растворенного газа значение приобретает гравитационный режим. Наиболее эффективным вариантом является комбинированный режим, состоящий из режима растворенного газа и водонапорного, способствующих перемещению нефти в скважины как сверху, так и снизу.

На Восточно-Техасском месторождении действует активный водонапорный режим. Нефтяной коллектор контактирует с обширным водоносным горизонтом, также проходящим в Вудбайнском песчанике, но на большей глубине. Расширяющаяся вода заставляет нефть поступать в скважины. Первоначально, при обнаружении месторождения в 1930 г., водонефтяной контакт на Восточно-Техасском месторождении проходил на глубине 3320 фут. (1012 м) ниже уровня моря (см. рис. 24.4). По мере добычи нефти под напором подошвенных вод к 1965 г. контакт поднялся до глубины 3245 фут. (989 м).

Скважины на западной стороне месторождения были затоплены первыми, на востоке — будут затоплены в последнюю очередь, как бы представляя собой наиболее долгую историю добычи нефти на месторождении (см. рис. 24.5). Приток в скважину воды, заполняющей коллектор, называется обводнением. К 1993 г. на месторождении было добыто 5135 млн бар. (816 млн куб. м) нефти, на последующие 10—15 лет добычи оставалось только 4% первоначальных запасов месторождения — 210 млн бар. (33 млн куб. м). Общая нефтеотдача составит более 82%. Такое высокое значение объясняется, во-первых, эффективным водонапорным режимом, во-вторых, высокой пористостью (около 30%) и проницаемостью (1000 мд) Вудбайнского песчаника и, в-третьих, низкой вязкостью нефти.

Месторождение Тернер-Вэлли, располагающееся к юго-западу от Калгари (штат Альберта, Канада), сформировалось в обширной складке волочения на взбросе, протянувшемся вдоль складчатого пояса (см. рис. 24.6а). Породой-коллектором здесь является преимущественно известняк миссисипского возраста. Месторождение было обнаружено в 1913 г. в результате канатного бурения рядом с выходом газа. Так как нефтяной коллектор располагался на 2000 фут. (600 м) глубже, чем газовая шапка, и к западу от нее, первоначально месторождение считалось чисто газовым. Газ был жирным и добывался в больших количествах. Отделение газоконденсата проводили прямо на промысле в Тернер-Вэлли, после чего газ продавали и далее использовали для получения бензина. Его еще называли «вонючим газом» за запах, возникавший при сжигании бензина в двигателе автомобиля вследствие высокого содержания серы. Использование природного газа было малоэффективным, так как практически весь сухой газ, получавшийся на установке газоподготовки, сжигали в местечке под названием «Адские пол-акра».

В 1930 г. под газовой шапкой была обнаружена нефть (см. рис. 24.6б). К сожалению, несмотря на то что суммарные запасы Тернер-Вэлли составили более 1 млрд бар. (160 млн куб. м) нефти, произошло истощение газовой шапки, которая составляла режим коллектора. Поэтому суммарная добыча нефти здесь не превысит 12% всех запасов. Коллектор залегает слишком глубоко, чтобы было рентабельным принимать меры по искусственному восстановлению давления. Добычу газа из газовой шапки ни в коем случае не следует производить раньше или во время добычи нефти, так как именно этот газ обеспечивает вытеснение нефти.

Режим нефтеносного коллектора на месторождении можно определить как на основании природы коллектора, так и по характеристикам добычи. Изолированные, заключенные в сланцы коллекторы, например шнурковые залежи в песчаниках, либо рифы или коллекторы, прорезанные непроводящими сбросами, обычно характеризуются режимом растворенного газа. Если в коллекторе находится большая газовая шапка, в нем действует газонапорный режим, если же нет — вероятно, режим растворенного газа. Для обширных песчаников и других коллекторов, контактирующих с крупными водоносными горизонтами, характерен водонапорный режим. Аномально высокое давление в коллекторе свидетельствует о том, что коллектор изолирован и водонапорного режима в нем быть не может.

Динамика давления в коллекторе и добычи нефти также указывает на определенный тип режима. Быстрое уменьшение как давления, так и объема добычи является показателем наличия режима растворенного газа. В этом случае закрытие устья скважины не приведет к повышению давления в коллекторе. При активном водонапорном режиме давление обычно постоянно, равно как и темп добычи нефти. Если же давление понижается, можно перекрыть устье скважины, что приведет к повышению давления практически до первоначальных значений.

Режимы газовых коллекторов


В газовых коллекторах режим может быть или объемным, или водонапорным. Объемный режим связан с давлением газа в коллекторе. Газ, находящийся при высоком давлении в порах породы, выходя в скважину, расширяется. При таком режиме газоотдача пласта оказывается достаточно высокой.

Водонапорный режим газового коллектора сходен с таковым в нефтяном коллекторе и объясняется наличием смежных увеличивающихся запасов воды. Он не так эффективен, как объемный, потому что вода может окружать газовые карманы в коллекторе и таким образом изолировать содержащийся в них газ. Такой вариант характеризуется невысокой газоотдачей.


Имя:*
E-Mail:
Комментарий:
Информационный некоммерческий ресурс fccland.ru © 2019
При цитировании и использовании любых материалов ссылка на сайт обязательна