Разработка нефтегазовых месторождений Разработка

ÓÄÊ 622.276
ИССЛЕДОВАНИЕПОКАЗАТЕЛЕЙРАБОТЫСИСТЕМЫ
СКВАЖИНА-ПЛАСТ
STUDYPERFORMANCESYSTEM-SEAMWELLS
Ìîäåëèðîâàíèå äîáû÷è ãàçà ïðè ïîñòîÿííîé äåïðåññèè. Ìû èçó÷èëè
èçìåíåíèÿ â òå÷åíèå âðåìåíè âëèÿíèÿ ñðåäíåãî äàâëåíèå ïëàñòà,
åæåãîäíîãî îòáîðà ãàçà, ïîâåäåíèå ãàçîâîãî ïîòîêà, ÷èñëà ñêâàæèí, äëÿ
îáåñïå÷åíèÿ çàäàííîãî óðîâíÿ îòáîðà ãàçà îò ïëàñòà. Ïðåäñòàâëåííûé
èçìåíåíèÿ äåïðåññèè ãàðàíòèðóþò íåïðåðûâíûé ïîòîê ãàçà â
ñêâàæèíàõ, êàê íàêîïëåííûå îòáîðû, ïðè ðàçëè÷íûõ ïðîíèöàåìîñòÿõ è
ìîùíîñòÿõ ïëàñòà.
A simulation of the gas production at a constant depression at the seams. We
study changes over time average reservoir pressure, the annual selections, and
the lessons of gas flow and the number of wells to provide a given level of the
annual selection of gas from the reservoir. Submitted according depression
changes to ensure continuous flow wells, as the accumulated selections, in different pronitsaemostyah and seam thickness.
Êëþ÷åâûå ñëîâà: äîáû÷à ãàçà, äåïðåññèÿ ïëàñòà, ìîäåëèðîâàíèå, ñêâàæèíà-ïëàñò, äåáåò ñêâàæèí.
Keywords: gas production, depression onn
reservion, modeling, well-reservion, well debit.
Р.Я. Кучумов,
А.А. Сорокин
Тюменский
государственный
нефтегазовый университет,
ОАО Ноябрьскгаздобыча,
г. Ноябрьск, ЯНАО
R.Ya. Kuchumov,
A. Sorokin
Tumen State Oil and Gas
University,
Gasprom Dobycha Noyabrsk
êðåïêèõ êîëëåêòîðîâ äî òåõ ïîð, ïîêà ãðàäèåíò
äàâëåíèÿ íà çàáîå ñêâàæèíû íå äîñòèãíåò îïàñíîé âåëè÷èíû.
Ðàñ÷åòû ïðîâåäåì ïðè íà÷àëüíîì ïëàñòîâîì äàâëåíèè 30 ÌÏà è ïîðîâîì îáúåìå çàëåæè 5 ìëðä. ì3. Ïðèìåì, ÷òî ñêâàæèíû ðàáîòàþò
ñ ïîñòîÿííîé äåïðåññèåé íà ïëàñò ðàâíîé
3 ÌÏà (äëÿ ðåæèìà ïîñòîÿííîé äåïðåññèè) èëè
ïîñòîÿííûì äåáèòîì 200 òûñ. ì3/ñóò (äëÿ ðåæèìà ïîñòîÿííîãî äåáèòà) . Êîëè÷åñòâî îòîáðàí-
Ïîñòðîåííàÿ ìàòåìàòè÷åñêàÿ ìîäåëü è ðàçðàáîòàííûé íà åå îñíîâå ïðîãðàììíûé ïðîäóêò
ïîçâîëÿþò îïðåäåëèòü ñîñòîÿíèå ìîäåëèðóåìîãî
ïðîöåññà â ëþáîé ìîìåíò âðåìåíè ïî èçâåñòíîìó
åãî íà÷àëüíîìó ñîñòîÿíèþ. Çàäàâàÿ èçìåíåíèå
òîãî èëè èíîãî ïàðàìåòðà, âîçìîæíî ñäåëàòü âûâîäû î åãî âëèÿíèè íà ïðîöåññ â
öåëîì [1,2].
Ðàññìîòðèì ïðîöåññû äîáû÷è ãàçà èç
ïëàñòà ïðè ðàáîòå ñêâàæèí â ðåæèìå ïîñòîÿííîé äåïðåññèè íà ïëàñò è ðåæèìå
ïîñòîÿííîãî äåáèòà. Ðåæèì ïîñòîÿííîé
äåïðåññèè íà ïëàñò õàðàêòåðåí äëÿ óñëîâèé ýêñïëóàòàöèè çàëåæè, ïðèóðî÷åííîé
ê îòíîñèòåëüíî íåïëîòíûì ïîðîäàì, ñïîñîáíûì ðàçðóøàòüñÿ ïðè äîñòàòî÷íî
áîëüøèõ îòáîðàõ ãàçà èç ñêâàæèíû. Âî
èçáåæàíèå ýòîãî ñêâàæèíó ñëåäóåò ýêñïëóàòèðîâàòü ïðè ãðàäèåíòå äàâëåíèÿ íà
çàáîå íèæå äîïóñòèìîãî. Ðåæèì ïîñòîÿííîãî äåáèòà ïðèìåíÿåòñÿ ÷àùå âñåãî, òàê
Рисунок 1. Графики изменения во времени среднего пластово
êàê îí óäîáåí ñ òî÷êè çðåíèÿ ïðàêòè÷åñго давления(а), годового(б) и накопленного(в) отбо
êîé îñóùåñòâèìîñòè è ïðèìåíèì äëÿ
ров газа для режима постоянной депрессии на пласт
Разработка нефтегазовых месторождений
2009,том7,№1
53
íîãî ãàçà â êàæäûé ãîä íà âñåì èíòåðâàëå ðàñ÷åòà áóäåì ñ÷èòàòü èçâåñòíûì.
Âåñü èíòåðâàë ðàñ÷åòà ïîäåëèì íà 2 îòðåçêà. Ïåðâûé îòðåçîê õàðàêòåðèçóåòñÿ óâåëè÷åíèåì òåìïà îòáîðà ãàçà è ñîîòâåòñòâóåò ïåðèîäó íàðàñòàþùåé äîáû÷è ãàçà. Âòîðîé îòðåçîê õàðàêòåðèçóåòñÿ ïîñòîÿííûì òåìïîì îòáîðà ãàçà
è ñîîòâåòñòâóåò ïåðèîäó ïîñòîÿííîé
äîáû÷è ãàçà.
Íà ðèñóíêàõ 1 è 2 ïðåäñòàâëåíû
ãðàôèêè èçìåíåíèÿ âî âðåìåíè ñðåäíåãî ïëàñòîâîãî äàâëåíèÿ, ãîäîâîãî è íàêîïëåííîãî îòáîðîâ ãàçà, äåáèòà ñêâàРисунок 2. Графики изменения во времени дебита газовой сква
æèí è èõ ïîòðåáíîãî êîëè÷åñòâà äëÿ
жины(а) и потребного числа скважин(б) для режима
îáåñïå÷åíèÿ çàäàííîãî ãîäîâîãî îòáîпостоянной депрессии на пласт
ðà ãàçà èç ïëàñòà, ïîëó÷åííûå â ðåçóëüòàòå ìîäåëèðîâàíèÿ ïðîöåññà äîáû÷è ãàçà ñêâàæèíàìè ïðè ïîñòîÿííîé
äåïðåññèè íà ïëàñò.
Èç ãðàôèêîâ âèäíî,
÷òî
ðàññìàòðèâàåìûé
ïðîöåññ õàðàêòåðèçóåòñÿ
ñíèæåíèåì äåáèòîâ ñêâàæèí è ðîñòîì èõ ïîòðåáíîãî ÷èñëà äëÿ îáåñïå÷åíèÿ çàäàííîãî òåìïà îòáîðà ãàçà âî âðåìåíè.
Ðàññìàòðèâàÿ îòäåëüíî
ïåðèîäû íàðàñòàþùåé è
ïîñòîÿííîé äîáû÷è ìîæíî îòìåòèòü, ÷òî òåìï
ðîñòà ïîòðåáíîãî êîëè÷åñòâà ñêâàæèí â I ïåðèîä
Рисунок 3. Графики изменения во времени накопленного отбора газа (а), потреб
ного числа скважин(б) и удельного накопленного отбора газа, прихо
îïèñûâàåòñÿ ëèíåéíîé
дящегося на 1 пробуренную скважину(в) для режима постоянной
ôóíêöèåé, â òî âðåìÿ êàê
депрессии на пласт
âî II ïåðèîä — ïîëèíîìîì ñòåïåíè n=3. Èçìåíåíèå äåáèòà ñêâàæèí è
ïëàñòîâîãî äàâëåíèÿ â
öåëîì èìååò ëèíåéíûé
âèä.
Îñîáûé èíòåðåñ ïðåäñòàâëÿþò ãðàôèêè, èçîáðàæåííûå íà ðèñ 3. Ìû
âèäèì èçìåíåíèÿ âî âðåìåíè íàêîïëåííîãî îòáîðà ãàçà, ïîòðåáíîãî
÷èñëà ñêâàæèí è óäåëüíîãî íàêîïëåííîãî îòáîðà ãàçà, ïðèõîäÿùåãîñÿ
íà 1 ïðîáóðåííóþ ñêâàæèíó. Âèä êðèâîé «â»
ïîçâîëÿåò ñäåëàòü âûâîä
Рисунок 4. Графики изменения во времени пластового давления(а), годового(б) и
î òîì, ÷òî äàëüíåéøåå
накопленного(в) отборов газа для режима постоянного дебита
54
Разработка нефтегазовых месторождений
2009,том7,№1
Рисунок 5. Графики изменения во времени потребного числа сква
жин(а), годового(б) и накопленного(в) отборов газа для
режима постоянного дебита
Рисунок 6. Графики изменения во времени потребного числа сква
жин(а), забойного давления(б) и депрессии на пласт(в)
для режима постоянного дебита
Рисунок 7. Графики изменения депрессии обеспечивающей посто
янный дебит скважины по мере увеличения накоплен
ных отборов газа при различных значениях коэффици
ента проницаемости пласта
ðàçáóðèâàíèå çàëåæè ïðè äàííûõ
óñëîâèÿõ åå ðàáîòû ïîñëå 18 ãîäà îò
íà÷àëà ðàçðàáîòêè áóäåò ýêîíîìè÷åñêè íåöåëåñîîáðàçíî, è íàñòóïàåò
ïåðèîä ïàäàþùåé äîáû÷è ãàçà.
Íà ðèñóíêàõ 4–5 ïîêàçàíû ãðàôèêè èçìåíåíèÿ ïîêàçàòåëåé ðàáîòû ñèñòåìû ñêâàæèíà-ïëàñò âî âðåìåíè ïðè ýêñïëóàòàöèè ñêâàæèí ñ
ïîñòîÿííûì äåáèòîì. Èç äàííûõ
ãðàôèêîâ âèäíî, ÷òî òåìï ïàäåíèÿ
ïëàñòîâîãî äàâëåíèÿ äëÿ ðåæèìîâ
ïîñòîÿííîãî äåáèòà è ïîñòîÿííîé
äåïðåññèè îñòàåòñÿ íåèçìåííûì, è
çàâèñèò òîëüêî îò íà÷àëüíîãî ñîñòîÿíèÿ ïëàñòà è çíà÷åíèÿ ãîäîâîãî
îòáîðà ãàçà.
Ñîãëàñíî ðèñóíêàì 5 è 6 ïðîöåññ
äîáû÷è ãàçà ïðè ïîñòîÿííîì äåáèòå
ñêâàæèí â ïåðèîä ïîñòîÿííîãî îòáîðà ãàçà õàðàêòåðèçóåòñÿ ïîñòîÿííûì
çíà÷åíèåì ïîòðåáíîãî êîëè÷åñòâà
ñêâàæèí äëÿ ïîääåðæàíèÿ òðåáóåìîãî òåìïà îòáîðà ãàçà. Â òî æå âðåìÿ
äëÿ äàííîãî ïðîöåññà õàðàêòåðíî
ñíèæåíèå çàáîéíîãî äàâëåíèÿ è óâåëè÷åíèå âåëè÷èíû äåïðåññèè íà
ïëàñò. Ïðè ðàññìîòðåíèè äàííîãî
ïðîöåññà ñëåäóåò îáðàòèòü âíèìàíèå
íà çíà÷åíèå çàáîéíîãî äàâëåíèÿ â
ïîçäíèå ïåðèîäû âðåìåíè. Êàê âèäíî èç ðèñ 6, ïî ïðîøåñòâèè 13 ëåò ïîñòîÿííîãî îòáîðà ãàçà, çàáîéíîå
äàâëåíèå ïðèîáðåòàåò òåíäåíöèþ ê
íà÷àëó áîëåå ðåçêîãî ïàäåíèÿ.
Ó÷èòûâàÿ, ÷òî ãðàäèåíò äàâëåíèÿ íà çàáîå ñêâàæèíû îáðàòíî
ïðîïîðöèîíàëåí çàáîéíîìó äàâëåíèþ, ëîãè÷íî îæèäàòü ðåçêîå åãî
óâåëè÷åíèå. Òàêèì îáðàçîì èç ãðàôèêà ìîæíî ñäåëàòü âûâîä î òîì,
÷òî ãðàäèåíò äàâëåíèÿ ïðåâûñèò
êðèòè÷åñêîå çíà÷åíèå ïî èñòå÷åíèè
20 ëåò ñ íà÷àëà äîáû÷è, è äëÿ äàëüíåéøåé ðàáîòû ñêâàæèí ïîòðåáóåòñÿ óñòàíîâèòü íîâûé òåõíîëîãè÷åñêèé ðåæèì.
Òàêèì îáðàçîì ìàòåìàòè÷åñêîå
ìîäåëèðîâàíèå ðàññìàòðèâàåìûõ
ïðîöåññîâ äîáû÷è ãàçà ïîçâîëèëî
íàì îõàðàêòåðèçîâàòü èõ è ñïðîãíîçèðîâàòü èçìåíåíèå èõ îñíîâíûõ
ïîêàçàòåëåé âî âðåìåíè.
Ìàòåìàòè÷åñêèå ìîäåëè, ïîçâîëÿþò íå òîëüêî ðàññ÷èòûâàòü
èçìåíåíèÿ ïîêàçàòåëåé ìîäåëèðó-
Разработка нефтегазовых месторождений
2009,том7,№1
55
Рисунок 9. Графики зависимости дебита скважины от депрессии при
различных значениях толщины пласта
Рисунок 8. Графики зависимости дебита скважины от депрессии при
различных значениях коэффициента проницаемости пласта
ËÈÒÅÐÀÒÓÐÀ
1. Î íåêîòîðûõ àñïåêòàõ ïðèìåíåíèÿ ìàòåìàòè÷åñêèõ ìîäåëåé îáúåêòà ðàçðàáîòêè â ÀÑÓ. / Ëèñàãîð
Ì.Ñ. // Àâòîìàòèçèðîâàííûå ñèñòåìû óïðàâëåíèÿ â íåôòÿíîé è ãàçîâîé
ïðîìûøëåííîñòè. Ì. 1973. —
Ñ. 66–68.
56
åìûõ ïðîöåññîâ. Íà îñíîâå
àíàëèçà äàííûõ ìîäåëèðîâàíèÿ âîçìîæíî äåëàòü âûâîäû î
âëèÿíèè òåõ èëè èíûõ ïàðàìåòðîâ ïðîöåññà, íà åãî ôóíêöèîíèðîâàíèå, à òàêæå âûâîäèòü
âçàèìîñâÿçè ìåæäó åãî ðàçëè÷íûìè ñîñòàâëÿþùèìè.
Íà ðèñóíêå 7 ïðåäñòàâëåíû
ãðàôèêè èçìåíåíèÿ äåïðåññèè,
îáåñïå÷èâàþùåé ïîñòîÿííûé
äåáèò ñêâàæèíû, ïî ìåðå ðîñòà
íàêîïëåííûõ îòáîðîâ èç ïëàñòà, ïðè ðàçëè÷íûõ ïðîíèöàåìîñòÿõ ïëàñòà. Èç ãðàôèêîâ
âèäíî, ÷òî òåìï ðîñòà äåïðåññèè ïðè ðàçðàáîòêå íèçêîïðîíèöàåìûõ êîëëåêòîðîâ çíà÷èòåëüíî âûøå, ÷åì ïðè ðàçðàáîòêå âûñîêîïðîíèöàåìûõ è
îòêëîíÿåòñÿ îò ïðÿìîé.
Ðàññìîòðèì ãðàôèêè ïðåäñòàâëåííûå íà ðèñóíêàõ 8 è 9.
Ãðàôèêè èçîáðàæàþò çàâèñèìîñòü äåáèòà ñêâàæèíû îò äåïðåññèè íà ïëàñò ïðè ðàçëè÷íûõ çíà÷åíèÿõ ïðîíèöàåìîñòè
è òîëùèíû ïëàñòà. Ïðè èõ ðàññìîòðåíèè ìîæíî çàìåòèòü,
÷òî ïðè óâåëè÷åíèè äåïðåññèè
êðèâàÿ äåáèòà ñêâàæèíû îïèñûâàåòñÿ ñòåïåííîé ôóíêöèåé,
òî åñòü ñòðåìèòüñÿ ê îïðåäåëåííîìó ïðåäåëüíîìó çíà÷åíèþ.
Òàêèì îáðàçîì, íà îñíîâàíèè àíàëèçà êðèâûõ çàâèñèìîñòè äåáèòà ñêâàæèíû îò
äåïðåññèè ìîæíî ñäåëàòü âûâîä î òîì, ÷òî ïðîíèöàåìîñòü
è òîëùèíà ïëàñòà ÿâëÿþòñÿ
ôàêòîðàìè, îãðàíè÷èâàþùèìè ïðåäåëüíî äîïóñòèìûå äåáèòû.
2. Ââåäåíèå â òåîðèþ ðàçíîñòíûõ
ñõåì. / Ãîäóíîâ Ñ.Ê., Ðÿáåíüêèé Â.Ñ.
Ì., Ôèçìàòãèç, 1962. ñ. 243.
«Modeling and managment of oil and
gas production processes» e-mail [email protected]
Ð.ß. Êó÷óìîâ, ä.ò.í., ïðîô., çàâ. êàôåäðû Ìîäåëèðîâàíèÿ è óïðàâëåíèÿ ïðîöåññàìè íåôòåãàçîäîáû÷è Òþì. ÍÃÓ
ÐR.Ya. Kuchumov, PhD, prof, Head of
Ñîðîêèí À.À. çàì. ãåí. äèðåêòîðà
ÎÀÎ Íîÿáðüñêãàçäîáû÷à ã. Íîÿáðüñê,
ßÍÀÎ
Sorokin A.A. Deputy of Gasprom dobycha Noyabesk, Noyabrsk
Разработка нефтегазовых месторождений
2009,том7,№1