Основы проектирования разработки газовых месторождений - Основы добычи нефти и газа

Основная задача проектирования месторождения состоит в выборе такой системы, при которой обеспечивается минимум приведенных затрат на добычу запланированных объемов газа при заданной степени надежности и соблюдения норм и требований охраны недр и максимального квалифицированного использования пластовых ресурсов.

Под системой разработки газовой залежи следует понимать комплекс мероприятий по осуществлению процесса движения газа от пласта до потребителя и управления им с помощью определенным образом размещаемых на месторождении и вводимых в работу скважин и наземных сооружений.

Проектирование разработки газовых месторождений является комплексной задачей, решаемой на базе промысловой геологии, гидродинамики, термодинамики, экономики и компьютерных технологий с учетом наиболее полного использования газа потребителями. Основным исходным элементом при проектировании разработки месторождений является планируемый объем добычи газа, составляемый с учетом промышленных запасов газа месторождения по категориям, топливно-энергетического баланса и перспектив его развития. При этом учитываются также прогнозные запасы как в данной провинции, так и по трассе газопровода. Для многопластовых месторождений уточняется распределение запасов газа, давлений и коллекторских свойств пластов, состава газа по горизонтам с целью выбора варианта совместной или раздельной эксплуатации отдельных горизонтов и возможности перетока его в процессе разработки из пластов с высоким давлением в пласты с низким давлением. При проектировании разработки анализируются физико-химические свойства газа и пластовых вод по горизонтам. При анализе проб газа особое внимание следует обращать на содержание в нем сероводорода и тяжелых углеводородов, чтобы предусмотреть строительство установки по очистке от сероводорода и выбрать наиболее рентабельный метод выделения из газа тяжелых углеводородов.

При разработке газовых и газоконденсатных месторождений принято выделять следующие периоды: нарастающей, постоянной и падающей добычи газа (рис.34).

график основных показателей разработки газовых месторождений

Рис.34. График основных показателей разработки газовых месторождений: QСум - суммарный отбор газа из залежи; pМг - давление в магистральном газопроводе; n - число скважин; p*(t) - безразмерное средневзвешенное давление в залежи; p - средневзвешенное давление в залежи; pВх - давление на входе в компрессорную станцию; NДКС - мощность дожимной компрессорной станции; QГ - годовой отбор газа

Период нарастающей добычи газа характеризуется разбуриванием и обустройством месторождения: ведут строительные и опытные работы, наращивается темп добычи газа, уточняются запасы газа, определяются режим разработки залежи, продуктивность скважин, взаимодействие частей залежи.

В период постоянной добычи, добуривают скважины и строят дожимные компрессорные станции (ДКС); в это время отбирают основное количество газа (до 60 % запасов).

Период падающей добычи характеризуется неизменным, в случае газового режима, числом эксплуатационных скважин и его сокращением вследствие обводнения при водонапорном режиме залежи. В некоторых случаях число эксплуатационных скважин в период падающей добычи может возрастать за счет их добуривания для выполнения запланированных объемов добычи газа или для разработки обнаруженных "целиков" обойденного пластовой водой газа. Этот период начинается с того момента, когда поддерживать постоянную добычу газа вводом новых скважин и повышением мощности ДКС становится не выгодным.

Периоды нарастающей, постоянной и падающей добычи газа характерны для крупных месторождений, запасы которых исчисляются сотнями млрд. м3. В процессе разработки средних по запасам месторождений газа период постоянной добычи газа часто отсутствует. При разработке незначительных по запасам газовых и газоконденсатных месторождений могут отсутствовать как период нарастающей, так и период постоянной добычи газа.

С точки зрения технологии добычи газа выделяются период бескомпрессорной и период компрессорной эксплуатации залежи. Переход от бескомпрессорной к компрессорной эксплуатации определяется технико-экономическими показателями и заданным темпом отбора газа.

С точки зрения подготовленности месторождений к разработке и степени его истощения различают периоды: опытно-промышленной эксплуатации, промышленной эксплуатации и период доразработки.

При опытно-промышленной эксплуатации месторождения наряду с поставкой газа потребителю, производится его доразведка с целью получения уточненных сведений, необходимых для составления проекта разработки. Продолжительность опытно-промышленной эксплуатации месторождений природных газов не превышает, как правило, трех-четырех лет. С другой стороны, опытная эксплуатация является первым этапом разработки месторождения. Таким образом, разведка и разработка представляют собой единый процесс, от успешного и правильного осуществления которого зависит сокращение числа разведочных скважин и быстрый ввод месторождения в разработку.

Задача проектирования разработки состоит в нахождении взаимосвязи основных показателей разработки и их изменений во времени. Таким образом, прогнозирование разработки сводится к совместному решению уравнения материального баланса и зависимостей, описывающих движение газа и воды по системе "пласт - скважины - шлейфы, коллекторы, установки подготовки газа, соединительные газопроводы - ДКС". По уравнения приведенных затрат при различных вариантах разработки залежи выбирают наиболее выгодный вариант.

Управление процессом движения газа и воды в пласте осуществляется посредством следующих технических мероприятий: определенного размещения рассчитанного числа эксплуатационных и наблюдательных скважин на структуре и площади газоносности; установления технологического режима и порядка ввода скважин в эксплуатацию.

Системы размещения скважин по площади газоносности месторождений природных газов.

При разработке газовых месторождений широко применяют следующие системы размещения эксплуатационных скважин по площади газоносности: равномерное по квадратной или треугольной сетке (рис.35), батарейное (рис.36), линейное по "цепочке" (рис. 37), в сводовой части залежи (рис.38), неравномерное (рис.39).

В случае равномерного размещения скважины бурят в вершинах правильных треугольников (рис.35,б) или углах квадратов (рис.35,а). Во время эксплуатации залежи удельные площади дренирования скважин в однородных по геологофизическим параметрам газонасыщенных коллекторах одинаковы при одинаковых дебитах скважин. Равномерная сетка скважин обеспечивает равномерное падение пластового давления. Дебиты скважин в данном случае обусловливаются средним пластовым давлением по залежи в целом. Выполнение указанного условия целесообразно в том случае, когда пласт достаточно однороден по своим коллекторским свойствам. В неоднородных по геолого-физическим параметрам коллекторах при равномерном размещении скважин соблюдается постоянство отношения дебита скважины к запасам газа в удельном объеме дренирования, т. е.

,

Где qI - дебит i -- ой скважины; - газонасыщенный объем дренирования i - й скважины.

Следовательно, при равномерном размещении скважин темп снижения средневзвешенного по объему порового пространства приведенного давления p/z в удельном объеме дренирования равен темпу снижения приведенного давления в залежи в целом. Недостаток равномерной системы расположения скважин -- увеличение протяженности промысловых коммуникаций и газосборных сетей.

На месторождениях природного газа, имеющих значительную площадь газоносности, батарейно-кольцевое и линейное размещение эксплуатационных скважин может быть обусловлено желанием обеспечить заданный температурный режим системы пласт-скважина-промысловые газосборные сети, например, в связи с возможным образованием гидратов природного газа.

При батарейном размещении скважин образуется местная воронка депрессии, что значительно сокращает период бескомпрессорной эксплуатации месторождения и срок использования естественной энергии пласта для низкотемпературной сепарации газа. С другой стороны, в этом случае сокращается протяженность газосборных сетей и промысловых коммуникаций.

Линейное расположение скважин по площади газоносности обусловливается, как правило, геометрией залежи. Оно обладает теми же преимуществами и недостатками, что и батарейное.

Размещение скважин в сводовой части залежи может быть рекомендовано в случае, если газовая залежь обладает водонапорным режимом и приурочена к однородному по коллекторским свойствам пласту.

На практике газовые залежи разрабатываются, как правило, при неравномерном расположении скважин по площади газоносности (рис.39). Это обстоятельство обусловлено рядом организационно-технических и экономических причин.

При неравномерном размещении скважин на площади газоносности темпы изменения средневзвешенного приведенного давления в удельных объемах дренирования скважин и всей залежи различны. В этом случае возможно образование глубоких депрессионных воронок давления в отдельных объемах залежи.

Равномерное размещение скважин на площади газоносности приводит к лучшей геологической изученности месторождения, меньшей интерференции скважин при их совместной работе, более быстрому извлечению газа из залежи при одном и том же числе скважин и одинаковых забойных условиях отбора газа.

Преимущество неравномерного размещения скважин на площади газоносности по сравнению с равномерным заключается в уменьшении капитальных вложений при строительстве скважин, сроков строительства скважин, общей протяженности промысловых дорог, сборных газопроводов, ингибиторопроводов, водопроводов, линий связи и электропередач.

Наблюдательные скважины (примерно 10% эксплуатационных) бурят, как правило, в местах наименьшей геологической изученности залежи, вблизи мест тектонических нарушений, в водоносной зоне около начального газоводяного контакта в районах расположения скважин, эксплуатирующих одновременно несколько пластов, в центре кустов при батарейно-кустовом размещении скважин. Они позволяют получать разнообразную информацию о конкретных свойствах пласта; изменении давления; температуры и состава газа; перемещении газоводяного контакта; газо - и водонасыщенности пласта; направлении и скорости перемещения газа в пласте.

Похожие статьи




Основы проектирования разработки газовых месторождений - Основы добычи нефти и газа

Предыдущая | Следующая