Режими роботи нафтових покладів

Режимом роботи покладу називають проявлення переважаючого виду пластової енергії в процесі видобування нафти. Режими роботи нафтового покладу вивчаються у суміжних навчальних дисциплінах, а тут ми їх розглянемо в аспекті умов експлуатації свердловин як своєрідні крайові умови процесу видобування нафти.

Розрізняють шість режимів: пружний, водонапірний, розчиненого газу, газонапірний, гравітаційний, мішані. Такий поділ на режими “у чистому вигляді” дуже умовний. Під час реальної розробки родовищ, в основному, спостерігаються мішані режими. Але виділення окремих режимів з позицій видобування нафти уможливлює рельєфніше описати тенденції в зміні умов, за яких працює видобувна свердловина.

Пружний режим. Умова пружного режиму – перевищення пластового тиску p_пл , точніше тиску в усіх точках пласта, над тиском насичення нафти газом p_н. При цьому вибійний тиск p_в (тиск на вибої видобувної свердловини) не менший від тиску насичення: p_в ³ p_н. Нафта перебуває в однофазному стані. Приплив нафти до свердловин відбувається за рахунок енергії пружності (пружного розширення) нафти, зв’язаної води і породи. У разі зменшення тиску збільшується об’єм нафти і зв’язаної води, зменшується об’єм пор чи тріщин, а відповідний об’єм нафти надходить у свердловини. У міру розширення депресійних лійок пружний режим переходить в один із своїх різновидів – у замкнутопружний режим, коли поклад обмежений, або в пружноводонапірний режим, коли поклад необмежений і оточений законтурною водою. В останньому випадку проявляється також енергія пружного розширення води і порід водоносної області та енергія напору крайових вод водоносної області.

На початку проявлення пружного режиму значно знижується вибійний тиск за сталого відбирання нафти (або знижується поточний дебіт за сталого вибійного тиску). У разі переходу в пружноводонапірний режим темп зменшення вибійного тиску (чи дебіту) сповільнюється, а за посилення ролі енергії напору води вибійний тиск (чи дебіт) може стабілізуватися, тобто пружний режим перейде у водонапірний (рис. 1.3).

Експлуатаційний газовий фактор залишається незміннним на рівні газонасиченості (газовмісту) нафти. У міру того, як нафта буде заміщатися водою в разі пружноводонапірного режиму, в продукції свердловин появиться вода і зростатиме обводненість продукції.

Рис. 1.3 – Перебіг у часі основних параметрів розробки покладів за режимів: пружного (а), розчиненого газу (б), водонапірного (в), газонапірного (г): 1 – газовий фактор; 2 – обводненість;
3 – поточний пластовий тиск; 4 – тиск насичення нафти газом;
5 – кількість видобувних свердловин; 6 – щорічний видобуток нафти

Водонапірний режим. За цього режиму нафта в однофазному стані (p_в³ p_н; розчинений газ не виділяється) витісняється до нафтових свердловин водою. Водонапірний режим у “чистому вигляді” спостерiгається тоді, коли настає рівновага (баланс) між відбором із покладу рідини (нафти, води) і припливом законтурної води в поклад (його ще називають тоді жорстким водонапірним режимом). Така рівновага можлива за рахунок припливу води із законтурної області, або нагнітання з поверхні потрібної кількості води. Тиск у

покладі і вибійні тиски тоді є сталими (повна компенсація відбору нагнітанням), газовий фактор стабільний (на рівні газонасиченості), обводненість продукції зростає, дебіти свердловин щодо рiдини змінюються (в основному збільшуються, оскільки найчастіше в’язкість нафти є більшою від в’язкості води).

Виділення цього режиму сприяє успішному і достатньо надійному проектуванню процесу видобування нафти. Порушення рівноваги між відбором рідини і надходженням води призводить до того, що починають відігравати роль енергії інших видів: у разі збільшення надходження води – енергія пружності; в разі зменшення надходження води (збільшення відбору) і зниження тиску нижче від тиску насичення – енергія розширення вільного газу, який виділяється із нафти.

Режим розчиненого газу. Він зумовлений проявленням енергії розширення виділеного із нафти газу при зниженні тиску нижче від тиску насичення p_н. Зниження тиску нижче від значини тиску насичення p_н супроводжується виділенням із нафти раніше розчиненого в ній газу. Бульбашки цього газу, розширюючись, просувають нафту і самі переміщуються пластом до вибоїв нафтових свердловин. Частина бульбашок газу сегрегує (спливає), накопичуючись у склепіннi структури і утворюючи газову шапку. Режим розчиненого газу в “чистому вигляді” може проявитися в пласті, який містигь нафту, повністю насичену газом (початковий пластовий тиск p_пл= p_н ). Для нього характерні високий темп зниження пластового тиску (відборів нафти) і неперервна зміна експлуатаційного газового фактора (відношення витрати видобуваного газу, зведеного до стандартних умов, до витрати розгазованої нафти): спочатку збільшення до максимальної значини, а відтак зменшення. Якщо поклад характеризується деяким перевищенням початкового пластового тиску p_пл над тиском насичення p_н, то в початковий період у разі зниження тиску до значини p_н він працює за рахунок енергії пружності або за рахунок енергії пружності й напору вод. Якщо вибійний тиск p_виб < p_н, то енергія розширення газу поєднується з цими енергіями.

Газонапірний режим. Газонапірний режим (режим газової шапки) пов’язаний із первинним проявленням енергії розширення стисненого вільного газу газової шапки. Під газовою шапкою розуміють скупчення вільного газу над нафтовим покладом, тоді сам поклад називають газонафтовим (або газоконденсатнонафтовим). Залежно від зміни тиску в газовій шапці розрізняють газонапірний режим двох видів: пружний і жорсткий.

За пружного газонапірного режиму в результаті деякого зниження тиску на газонафтовому контакті (ГНК) внаслідок відбирання нафти починається розширення об’єму вільного газу газової шапки і витіснення ним нафти. У міру відбирання нафти з покладу тиск газу зменшується.

Жорсткий газонапірний режим відрізняється від пружного тим, що тиск в газовій шапці під час відбирання нафти залишається сталим. Такий режим у “чистому вигляді” можливий лише в разі безперервного нагнітання в газову шапку достатньої кількості газу або ж у разі значного перевищення запасів газу над запасами нафти (в об’ємних одиницях за пластових умов), коли тиск у газовій шапці зменшується незначно в міру відбирання нафти.

У разі проявлення газонапірного режиму початковий пластовий тиск p_пл (на рівні ГНК) дорівнює тиску насичення нафти газом p_н. Тому під час створення депресії тиску відбувається виділення розчиненого газу і нафта рухається пластом за рахунок енергії його розширення. Частина газу сегрегує в підвищені зони і поповнює газову шапку. Це сприяє сповільненню темпів зниження пластового тиску, а також зумовлює малі значини газового фактора для свердловин, віддалених від ГНК. Свердловини, котрі розташовані поблизу ГНК, характеризуються дуже високими значинами газового фактора внаслідок проривів газу.

Гравітаційний режим. Цей режим починає проявлятися тоді, коли діє лише потенціальна енергія напору нафти (гравітаційні сили), а інші енергії виснажились. Виділяють такі його різновиди:

а) гравітаційний режим із рухомим контуром нафтоносності (напірно-гравітаційний), за якого нафта під дією власної ваги переміщується вниз за падінням крутозалеглого пласта і заповнює його понижені частини, дебіти свердловин невеликі і сталі;

б) гравітаційний режим із нерухомим контуром нафтоносності (з вільною поверхнею рідини), за якого рівень нафти розміщений нижче від покрівлі горизонтально залеглого пласта; дебіти свердловин менші від дебітів при напірно-гравітаційному режимі і з часом повільно зменшуються.

Гравітаційний режим характерний для енергетично виснажених родовищ після тривалої розробки або для родовищ, що залягають близько до поверхні Землі.

Мішані режими. Режими, за яких можливе одночасне проявлення енергій розчиненого газу, пружності і напору води, називають мішаними. Серед них часто виділяють режим витіснення газованої нафти (суміші нафти і вільного газу) водою у випадку зниження вибійного тиску p_в нижче від тиску насичення нафти газом p_н. Тиск на контурі нафтоносності може дорівнювати тиску насичення p_н або бути вищим від нього. Такий режим проходить у кілька фаз: спочатку проявляється енергія пружності нафти і породи, потім додається енергія розширення розчиненого газу і далі – енергія пружності та напору водонапірної області. До такого складного режиму відносять також поєднання газо- і водонапірного режимів (газоводонапірний режим), яке інколи спостерігається в газонафтових покладах із водонапірною областю (ще називають двонапірний режим). Особливість такого режиму – двостороння течія рідини: на поклад нафти одночасно наступають ВНК і ГНК. Нафтовий поклад потокорозділювальною поверхнею (площиною, на карті лінією) умовно ділиться на дві зони, які розробляються відповідно на газонапірному режимі і на водонапірному.

Узагальнення і реалізація режимів. Режимам роботи нафтових покладів надають також додаткових характеристик. Розрізняють режими з рухомими і нерухомими контурами нафтоносності. До перших відносять водонапірний, газонапірний, напірно-гравітаційний і мішаний режими, а до других – пружний, режим розчиненого газу й гравітаційний із вільною поверхнею нафти. Водо-, газонапірний і мішаний режими називають режимами витіснення (напірними режимами), а решту – режимами виснаження (виснаження пластової енергії).

Зазначені режими розглянуто в плані їх природного проявлення (природні режими). Природні умови покладу лише сприяюгь розвитку певного режиму роботи. Конкретний режим можна встановити, підтримувати або замінити іншими шляхом зміни темпів відбирання і сумарного відбирання рідини, введення додаткової енергії в поклад тощо. Наприклад, надходження води відстає від відбирання рідини, що супроводжується подальшим зниженням тиску в покладі. При введенні додаткової енергії шляхом нагнітання в поклад води або газу створювані режими роботи покладу називають штучними (водо- і газонапірний).

В Україні нагнітання води здійснюється у 28 % родовищ від загальної кількості; велика частина родовищ Дніпровсько-Донецької западини розробляється на пружному і природному водонапірному режимах, решта родовищ – на режимі розчиненого газу, а ряд виснажених родовищ Передкарпаття, що експлуатуються з минулого століття – на гравітаційному режимі.

Таким чином, у залежності від режиму роботи нафтового покладу змінюються умови роботи експлуатаційних (видобувних і нагнітальних) свердловин, тобто змінюються в часі в міру розробки покладу вибійний тиск, газовий фактор, дебіти нафти і рідини, обводненість продукції, а також пластовий тиск, депресії і репресії тиску (див. рис. 1.3). Відповідно до цього змінюються умови піднімання рідини із вибою свердловини на поверхню, тобто змінються умови експлуатації видобувної свердловини. Зміна пластового тиску зумовлює зміну репресії тиску на поклад у нагнітальних свердловинах і, як наслідок, зміну витрати запомповуваних витіснювальних агентів.

Читайте також:

<== попередня сторінка	\|	наступна сторінка ==>
Пластова енергія	\|	Розміщення видобувних і нагнітальних свердловимн на покладі

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

Генерація сторінки за: 0.005 сек.