Особенности построения геодезических сетей для наблюдения за оседанием земной поверхности в районе добычи нефти и газа
ОСОБЕННОСТИ ПОСТРОЕНИЯ ГЕОДЕЗИЧЕСКИХ СЕТЕЙ ДЛЯ НАБЛЮДЕНИЯ ЗА ОСЕДАНИЕМ ЗЕМНОЙ ПОВЕРХНОСТИ В РАЙОНЕ ДОБЫЧИ НЕФТИ И ГАЗА
Гайрабеков И. Г.
Анализ материалов, посвященных изучению вертикальных движений земной поверхности (ВДЗП) разрабатываемых нефтегазовых месторождений, показал, что традиционно применяемая схема проведения таких работ заключается в сгущении ГГС в районе добычи полезных ископаемых линиями нивелирования II класса. При этом не соблюдается принцип разумного минимума количества закладываемых геодезических знаков в пределах площади возможных деформаций. В связи с этим неоправданно возрастает себестоимость проведения работ и теряется информативность исследований. Не всегда приводят к желаемому результату и схемы специальных запланированных геодезических построений на геодинамических полигонах (ГДП), в особенности в местах, совпадающих с зонами, подверженными активному техногенному влиянию, где возникает проблема разделения общих ВДЗП на отдельные составляющие. Нам представляется целесообразным в настоящей работе определить наиболее оптимальные схемы построений, которые позволили бы получить надежную информацию для последующего анализа.
Рассмотрим типичные примеры традиционно создаваемых геодезических сетей. Так, для изучения вертикальных смещений на Речицком месторождении (рис.1) проложены нивелирные хода вдоль коридора коммуникаций (профили II, III). В результате выполнения ряда повторных нивелирований было установлено наличие на данной территории вертикальных движений. Однако больше никакой информации не было получено - осталась неизвестной форма мульды оседания, и не было определено место максимальных оседаний. Да и сами вертикальные движения нельзя однозначно интерпретировать как техногенные, так как залежи нефти всегда бывают приуроченными к тектонически - активным зонам. Ряд недостатков можно отметить и по сети Шебелинского месторождения - здесь не соблюден принцип разумного минимума количества закладываемых знаков (рис.2).
Чтобы геодезические наблюдения были дешевыми и давали наглядное представление о развитии процесса оседания для прогнозирования возможных последствий и проектирования мер инженерной защиты необходимо, по возможности, точно выбирать места максимальных оседаний. В качестве модели, необходимой для проектирования следует использовать полученное от заказчика описание процесса. Желательно иметь следующие материалы:
- 1) среднюю скорость развития мульды оседания и изменения этих скоростей во времени в случае нестационарного процесса; 2) площадь и конфигурацию мульды оседания и изолинии равных оседаний и движений; 3) горно-эксплуатационные параметры разрабатываемых горизонтов полезных ископаемых.
Рис.1- Схема нивелирных ходов II класса Речицкого месторождения
Рис. 2 - Схема нивелирных ходов II класса и скоростей оседания земной поверхности Шебелинского газового месторождения
В случае если отсутствует информация по первым двум пунктам или если она недостаточна, то следует провести теоретические расчеты возможных деформаций земной поверхности по приближенным формулам[1]. Изменение величины оседания земной поверхности по этим формулам ставится в зависимость от изменения величины пластового давления. Прогнозировать падение пластового давления можно по формуле Ю. П.Борисова [2]:
(4.1.)
Где µН - вязкость нефти;
Q - дебит всей батареи, состоящей из n скважин;
K - коэффициент проницаемости пласта;
Ш - символ функции, вид которой зависит от характера изменения дебита;
Ж - коэффициент пьезопроводности;
T - время с начала разработки залежи;
A - радиус батареи скважин;
С - расстояние от заданной точки, в которой определяется давление, до центра круговой батареи.
Информацию о разрабатываемом горизонте, как известно, получают по отдельным скважинам. Как правило, исследователи считают, что, чем ближе к устью скважины находится репер, тем сильнее он может быть подвержен влиянию разработки данной скважины. В определенных случаях такое утверждение было бы справедливым при вертикальном расположении ствола скважины. Однако при бурении практически все скважины наклоняются и искривляются. Следовательно, проекция забоя скважины на земную поверхность, как правило, не совпадает с плановым положением устья скважины. Поэтому вопрос правильного определения планового положения забоя скважин является принципиальным. Особенно это важно в случае плохой гидродинамической связи залежей одного месторождения и, если месторождение является многопластовым с их вертикальным расположением.
На рис.3 изображена наклонная прямолинейная скважина. Здесь точка O означает устье (начало) скважины, точка B - забой (дно) скважины. Точки 1,2,...n являются характерными точками ствола скважины, расстояния между которыми соответственно равны h1,h2,...hN; H - общая наклонная длина створа скважины; и - угол отклонения оси скважины от вертикали.
На рис.4 представлен наиболее часто встречающийся случай - проекция ствола скважины на вертикальную плоскость является ломаной линией. Современные приборы - инклинометры позволяют определять длины отдельных интервалов (звеньев) скважины, угол отклонения этих звеньев от вертикали иI и азимут A вертикальной плоскости, проходящей через интервал замера. По этим данным вычисляют плановое положение точек забоя скважины с погрешностью 10 м. Все необходимые формулы приводятся в работе [2].
Максимальное падение пластового давления будет наблюдаться именно вблизи забоя скважины и, следовательно, наиболее вероятно ОЗП на месте планового положения забоя скважины.
Рис. 3- Ось скважины - прямая линия
Рис. 4 - Ось скважины - ломаная линия
Предположим, что проекция оси скважины на вертикальную плоскость имеет форму наклонной прямой. Для такого случая в табл. 1 приведены расстояния между устьем и плановым положением забоя скважины при различных углах наклона и глубин разработки. Угол наклона скважины обозначен через и, длина ствола скважины через h (м).
Как видно из таблицы, расстояния между устьем скважины и плановым положением забоя значительны даже при небольших углах наклона ствола скважины.
Таблица 1. Расстояния между устьем и проекцией забоя скважины на земную поверхность в зависимости от их угла искривления и длины ствола наклона ствола скважины
И h |
10° |
15° |
20° |
25° |
30° |
35° |
40° |
45° |
50° |
500 |
86 |
130 |
171 |
211 |
250 |
287 |
321 |
354 |
383 |
1000 |
173 |
259 |
342 |
422 |
500 |
574 |
643 |
707 |
766 |
1500 |
260 |
388 |
513 |
643 |
750 |
860 |
974 |
1060 |
1149 |
2000 |
347 |
517 |
684 |
845 |
1000 |
1147 |
1286 |
1414 |
1532 |
2500 |
434 |
647 |
855 |
1056 |
1250 |
1434 |
1607 |
1767 |
1915 |
3000 |
520 |
776 |
1026 |
1268 |
1500 |
1720 |
1928 |
2121 |
2298 |
3500 |
607 |
906 |
1197 |
1479 |
1750 |
2007 |
2249 |
2475 |
2681 |
4000 |
695 |
103 |
1368 |
1690 |
2000 |
2294 |
2571 |
2828 |
3064 |
4500 |
781 |
1165 |
1539 |
1902 |
2250 |
2581 |
2893 |
3182 |
3447 |
Таким образом, с учетом искривления ствола скважины от вертикали при бурении, необходимо определять плановое положение забоя скважин - как места (точки) определения и прогнозирования изменения пластовых давлений, иначе невозможно правильно определить места потенциальных максимальных оседаний.
Если эксплуатационные скважины располагаются на значительном расстоянии друг от друга и как следствие этого не образуется общая мульда оседания, то с учетом искривления ствола скважины от вертикали при бурении, необходимо определять проекции забоев скважин на дневную поверхность - как места возможных максимальных оседаний.
Полученная по теоретическим расчетам схема прогнозных значений оседаний земной поверхности будет моделью первого приближения, на основе которого следует проектировать геодезическую сеть. В случае если имеется априорная геодезическая информация по исследуемой площади, то схему прогнозных значений следует скорректировать.
Мы считаем, что во всех случаях достаточно четырех типов фрагментов геодезической сети.
- 1. Профильная линия - традиционное построение, используемое при наблюдениях за деформациями. В нашем случае профильные линии предназначены для наблюдения за развитием мульды по данному профилю. Наиболее целесообразно расположить профильные линии по направлениям, характеризуемым максимальными скоростями оседания, т. е. они должны пересекать мульду, соединяясь в районе предполагаемого максимума оседания. В плановом отношении по таким профилям можно ожидать деформации сжатия - растяжения. Следовательно, в наиболее полном случае целесообразно прокладывать по профильным линиям нивелирные ходы геометрического или тригонометрического нивелирования и специальные полигонометрические ходы, при создании которых предусмотрена максимально возможная точность измерения линий. Кроме того, в нашем случае профильные линии предназначены и для наблюдения за фоновыми процессами, например, за общими наклонами тектонических блоков, их прогибами и т. д. Поэтому профильные линии желательно продлевать за зону оседания на довольно большую длину, скажем, на 1/4 - 1/5 мульды оседания. 2. Замкнутые концентрические полигоны
В нашем случае эти геодезические построения предназначены для наблюдения за развитием мульды в плане, можно еще сказать, для контроля соответствия модельной и реальной формы изолинии разных осадок. Полигоны должны располагаться по направлению минимальных изменений наклонов. Ожидаемое изменение превышений по ходам, слагающим эти полигоны, равно нулю. Если мульда в своем развитии начнет ускоренно распространяться в каком-то направлении, не предусмотренном моделью, то по замкнутым полигонам будут зафиксированы воронкообразные прогибы, развивающиеся во времени. В плановом отношении возможны смещения пунктов полигонов в радиальном направлении. Опыт использования такого замкнутого полигона, проложенного вокруг конуса вулкана Карымского, показал высокую эффективность этого вида геодезических построений при наблюдениях за динамическими объектами, характеризующимися радиальным направлением развития процесса. Замкнутых полигонов должно быть не менее трех, все они должны располагаться на "склоне" воронки оседания. Для примера на рис.5 представлена рекомендуемая нами геодезическая сеть (в первом приближении) для Шебелинского месторождения.
Рис.5. Рекомендуемая схема нивелирных ходов (в первом приближении) для наблюдений за вертикальными смещениями ЗП.
3. Наблюдательные станции.
Этот термин и само геодезическое построение позаимствованы из маркшейдерии. В нашем случае наблюдательные станции предназначены для изучения характера оседания и планового сдвижения пород на территориях, прилегающих к инженерным сооружениям и жилым массивам. Цель создания наблюдательных станций - изучение закономерности развития воронки оседания, вызванного весом инженерного сооружения и его функционированием. Процесс оседания в результате добычи жидкости в данном случае можно рассматривать как фоновый. В связи с поставленной целью, наши наблюдательные станции должны распространяться за пределы воронки оседания, вызванного нагрузками от строительства сооружений. Это зона, также как и в случае с профильными линиями, должна распространяться за воронку оседания на 1/4 - 1/5 ширины воронки. По существу, наблюдательные станции являются сетями сгущения. Более подробно принцип создания наблюдательных станций можно позаимствовать из маркшейдерского дела. Но необходимо отметить специфику, связанную с экстраполированием этих построений на решение задач, для которых они не предназначены. Во-первых, профильные линии станции должны располагаться:
- А) вдоль направлений с максимальными изменениями уклонов; Б) вдоль направлений с минимальными изменениями уклонов.
Во-вторых, требования к точности определения смещений должны назначаться, исходя из модели смещений, полученной на очередном этапе приближений.
- 4. Деформационные сети - традиционные инженерно-геодезические построения, предназначенные для наблюдения за деформациями отдельных и технологически связанных сооружений. Сети достаточно хорошо описаны в инженерно-геодезической литературе, поэтому остановимся на их специфике, вытекающей из решения общей задачи:
- - оседания и деформации прилегающих территорий в данном случае нужно рассматривать как фоновые; если деформации сооружения и окружающей территории хорошо согласуются, то можно говорить о едином процессе; - оседание, вызванное добычей жидких полезных ископаемых и для деформаций территорий, прилегающих к сооружениям и для самих сооружений, также являются фоновыми; если удастся найти между этими явлениями устойчивые закономерности, то можно говорить о влиянии добычи жидкости на данное конкретное сооружение; - степень влияния добычи на каждый конкретный участок и на деформации расположенных на нем сооружений, должна определяться в каждом конкретном случае, какой-либо экстраполяции следует избегать.
В заключение, отметим общие особенности создания различных фрагментов сети:
- 1. Вовсе необязательно на каждом объекте создавать фрагменты всех типов. В каждом случае необходимо исходить из принципа минимальной достаточности. 2. Каждый фрагмент или группа фрагментов должна уравниваться как свободная сеть в частной системе координат, но с предварительным разделением всех пунктов на стабильные и мобильные [3]. 3. Принцип, заложенный в создание опорных геодезических сетей, т. е. переход от более точных построений к менее точным, в данном случае, может быть, не использован. В нашем случае более обширное построение может оказаться построенным по более простой и дешевой методике, нежели локальное построение, расположенное внутри более большего. Единая система координат может распространяться через минимальное число связей. Ошибки исходных данных, в традиционном их понимании, при подобных схемах построения отсутствуют.
Нефтегазовый месторождение геодезический маркшейдерский
Литература
- 1. Субботин И. Е. Теория и практика геодезических работ при разработке нефтяных и газовых месторождений // Автореферат дисс. докт. техн. наук. - Киев, 1992. - 30 с. 2. Букринский В. А., Рашковский Я. З., Фролов Е. Ф. Совершенствование методов маркшейдерских работ и геометризации недр. - М.:Недра, 1972. - 384 с. 3. Гаврилов С. Г. Алгоритм определения стабильных и мобильных пунктов в свободных плановых деформационных сетях по результатам полевых измерений. - 31 с., деп. в ОНИПР ЦНИИГАиК 9.03.88, N 289-Г. Д 88 ДЕП.
Похожие статьи
-
Назначение, виды и особенности построения опорных геодезических сетей Геодезический кадастр город населенный Согласно федеральному закону "О...
-
Выбор скважины для ГРП - Использование гидравлического разрыва пласта при добыче нефти
Подбор кандидатов является, вероятно, наиболее критичным этапом всего проекта ГРП. Успех ГРП в очень большой степени зависит от подбора скважины....
-
Обоснование выбора рекомендуемых способов эксплуатации скважин, устьевого и внутрискважинного оборудования С начала разработки месторождения ограниченные...
-
Развитие государственных геодезических сетей
Развитие государственных геодезических сетей Н. А. Калачева, А. В. Ульянов В современном мире безопасность страны играет ключевую роль в сохранении ее...
-
Длина запроектированного теодолитного хода ([s]) составляет 595,624 м. Число сторон в ходе 6. Длины сторон хода: Sp1 - T1 = 62,367 м; Т1 - Т2 = 102,663...
-
Рисунок 4.1. Схема законтурного заводнения. 1. Добывающие скважины. 2. Нагнетательные скважины. Рисунок 4.2. Схема приконтурного заводнения Рисунок 4.3...
-
Основная причина низкой продуктивности скважин наряду с плохой естественной проницаемостью пласта и некачественной перфорацией -- снижение проницаемости...
-
Определение географических координат углов рамки трапеции листа топографической карты масштаба 1:25000 номенклатуры М-39-69-Б-б. 39-номер колонны М-13...
-
Топографический аэрофотосъемка сеть опознак Курсовая работа представляет собой комплекс вопросов по проектированию аэросъемки, по проектированию...
-
В результате создания курсового проекта выполнено проектирование геодезической съемочной сети и съемочной сети при стереотопографической съемке для...
-
Система водоснабжения и подготовки воды для закачки в пласт. Основное назначение системы водоснабжения при ППД - добыть нужное количество воды, пригодной...
-
Назначение и точность плановой геодезической основы Построение геодезической разбивочной основы для строительства следует производить методами...
-
Исследования, связанные с разработкой нефтяных и газовых залежей, следует начинать в первых скважинах, в которых получили притоки нефти и газа. На...
-
Впервые в нефтяной практике гидравлический разрыв был произведен в 1947 г. в США. Технология и теоретические представления о процессе ГРП были описаны в...
-
ГОСУДАРСТВЕННАЯ НИВЕЛИРНАЯ СЕТЬ - Геодезическая сеть
Высотная геодезическая сеть также подразделяется на сеть государственную, сеть сгущения и съемочную сеть. Государственная геодезическая высотная основа,...
-
Гидрохимические разрезы и карты с достаточной полнотой должны характеризовать гидрогеологические особенности нефтяного или газового месторождения, давать...
-
Расчет параметров закачки производится инженерной службой организации, которая производит гидроразрыв, после получения исходных параметров по скважине от...
-
Внутренняя разбивочная сеть здания создается в виде осевых и высотных знаков на здании и служит для производства детальных разбивочных работ на монтажных...
-
ОБОЗНАЧЕНИЕ ПУНКТОВ ГОСУДАРСТВЕННЫХ ГЕОДЕЗИЧЕСКИХ СЕТЕЙ НА МЕСТНОСТИ - Геодезическая сеть
Каждый пункт геодезической сети любого класса закрепляют на местности центром. Капитальность этих сооружений зависит от физико -- географической...
-
Насколько традиционные месторождения лучше - Перспективы добычи сланцевой нефти в России
Все это выглядит настолько оптимистично для сланцевой нефти, что, конечно, захотелось себя перепроверить. Каким образом? Логично это сделать путем...
-
МЕТОДЫ СОЗДАНИЯ ПЛАНОВ ГЕОДЕЗИЧЕСКИХ СЕТЕЙ - Геодезическая сеть
Плановое положение пунктов геодезических сетей создают методами триангуляции, трилатерации, полигонометрии, а также другими методами, в частности, в...
-
1. Инструкция по топографической съемке в масштабах 1:5000; 1:2000; 1:1000; 1:500. ГКИНП-02-033-82 Официальное издание. Москва "Недра" 1985г. (10.8.1 -...
-
Проектирование и оценка проекта теодолитного хода Для определения планового положения опознаков можно применять теодолитные хода. Теодолитные хода при...
-
Для сгущения государственной геодезической сети необходимо запроектировать плановую геодезическую сеть сгущения в виде двух отдельных полигонометрических...
-
Рис. 27. Оптимальное направление движения станка При бурении скважин с кустовых площадок в связи с тем, что устья скважин располагаются близко друг к...
-
Показателем успешности применения технологии ГРП является увеличение притока продукции из обработанной скважины. Расчет этого показателя производился...
-
Описание технологии ГРП - Использование гидравлического разрыва пласта при добыче нефти
1) Геологической службой управления составляется информация установленной формы для расчета ГРП. 2) Составляется программа проведения ГРП по результатам...
-
Экология добычи сланца - Перспективы добычи сланцевой нефти в России
В центре внимания остаются вопросы экологической эффективности. Рассмотрим два основных критерия экологической эффективности проектов по добыче сланцевой...
-
Оборудование, применяемое при ГРП на Повховском месторождении На Повховском месторождении ТПП "Когалымнефтегаз" гидравлический разрыв пласта производится...
-
При нивелировании поверхности определяют высотное положение точек земной поверхности, то есть нивелирование поверхности является высотной съемкой....
-
Часто бытует мнение, что сланцевая добыча энергетически нерентабельна - то есть на получение сланцевых нефти и газа приходится потратить сопоставимый...
-
Общие сведения о месторождении Повховское месторождение находится в центральной части Западно-Сибирской плиты. В административном отношении расположено в...
-
Методы увеличения нефтеотдачи Часто бывает необходимым увеличение продуктивности (приемистости) скважины. Почти каждая скважина может быть рассмотрена...
-
Новые технологии - Технология добычи нефти в ОАО "Варьеганнефтегаз"
Специалисты управления в постоянном поиске, так как извлечение нефти из слабопроницаемых коллекторов требует новых технических решений, применения...
-
В связи с широким внедрением в практику производства геодезических работ электронных тахеометров изменился сам подход к разбивочным работам, изменяется и...
-
Методы увеличения нефтеотдачи Часто бывает необходимым увеличение продуктивности (приемистости) скважины. Почти каждая скважина может быть рассмотрена...
-
Приток жидкости, газа, воды или их смесей к скважинам происходит в результате установления на забое скважин давления меньшего, чем в продуктивном пласте....
-
Виды заводнений - Технология добычи нефти в ОАО "Варьеганнефтегаз"
В настоящее время заводнение - это наиболее интенсивный и экономически эффективный способ воздействия, позволяющий значительно уменьшить количество...
-
Введение - Технология добычи нефти в ОАО "Варьеганнефтегаз"
В середине 60-х годах мощной рекой в первый миллиард сибирской нефти влилась нефть Северо - Варьегана, первой месторождения в нашем регионе. По...
-
Городская полигонометрия является опорной геодезической сетью. В больших городах ее прокладывают между пунктами триангуляции, а в малых городах, где...
Особенности построения геодезических сетей для наблюдения за оседанием земной поверхности в районе добычи нефти и газа