Проектирование рационального размещения добывающих скважин для нефтяной залежи

Практическая работа № 4
Проектирование рационального размещения добывающих скважин для
нефтяной залежи
Наилучшие технико-экономические показатели разработки нефтяной
залежи обеспечиваются при определенном количестве и схеме размещения
добывающих и нагнетательных скважин. Проектирование рациональных
сеток скважин основано на результатах гидродинамических расчетов и
опытных данных, полученных при разработке нефтяных месторождений [1].
Границы распространения нефтяной залежи определяют по внешнему контуру
нефтеносности, который имеет обычно неправильную геометрическую
форму. Для выполнения гидродинамических расчетов конфигурация залежи
должна быть приведена к определенной форме. Например, вытянутая и
близкая к овальной форме залежь с соотношением короткой и длинной осей,
не превышающем 1:3, может быть заменена такой же по площади полосой.
Овальную залежь с соотношением осей более чем 1:3, но менее чем 1:2, можно
заменить равновеликим по площади кольцом с внешним периметром, равным
по длине контуру нефтеносности. Залежь с соотношением осей, примерно
равным 1, можно схематизировать равновеликим по площади кругом.
Для полосообразной залежи область питания может быть односторонней
или двухсторонней. При полосообразной форме всей залежи или отдельного
ее блока часто применяют так называемую рядную систему размещения,
включающую параллельные прямолинейные ряды нагнетательных и
добывающих скважин. Ряды обычно размещаются в направлении, поперечном
простиранию (длине) полосы, т.е. залежи.
Однорядная система включает
чередование одного нагнетательного и одного добывающего рядов,
трехрядная – одного нагнетательного и трех добывающих рядов, пятирядная –
одного нагнетательного и пяти рядов добывающих скважин. Количество
добывающих рядов должно быть нечетным, при этом центральный ряд
является стягивающим для водонефтяного раздела при его перемещении.
При решении задачи о размещении скважин основного фонда следует
исходить из решений, полученных для однородных пластов и простых
геометрических форм залежи. С помощью расчетной диаграммы и
номограммы расстояний определяются взаимное расположение рядов
скважин и расстояния между скважинами для напорных режимов.
1.1 Задание №1 (исходные данные в табл. 1)
Имеется полосообразная залежь с односторонним питанием шириной Н и
длиной L. Планируется ввести ее в разработку с помощью рядной системы.
Скважины вскрывают пласт на всю толщину. Следует разместить X рядов
эксплуатационных скважин, ряды добывающих скважин эксплуатируются по
Y. Радиус скважин rc. Определить число скважин в рядах и расстояние между
рядами.
Таблица 1 - Исходные данные задания №1
Вариант
H, м
L, м
d, мм
X
Y
rc, см
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
1250
1550
1800
2500
2750
2800
2900
3150
3250
3800
3500
3750
3900
4000
4250
4750
4800
5000
5750
5900
6000
6250
6750
6800
7000
7750
8000
8250
500
1100
3200
2100
4500
3700
5500
2300
1900
2000
2500
3500
3700
5000
2300
4100
5200
2100
3500
3700
5000
2300
6100
4500
2100
3500
3700
5000
10
13
10
10
16
16
10
10
13
12
10
16
16
11
10
13
15
10
16
16
10
10
13
17
10
16
16
10
3
3
5
3
4
4
2
3
3
5
3
4
4
2
3
3
5
3
4
4
2
3
3
5
3
5
5
2
2
2
5
2
2
2
1
2
2
5
2
2
2
1
2
2
5
4
2
2
1
2
2
5
2
3
2
1
10
10
12
14
10
15
10
10
16
12
10
10
15
10
10
12
12
10
10
15
10
10
14
12
10
10
15
10
Решение
Имеется полосообразная залежь с односторонним питанием шириной Н и
длиной L, примем, что вытеснение нефти будет со стороны Н. Следовательно
ряды эксплуатационных скважин будут располагаться параллельно фронту
вытеснения, т.е. параллельно стороне Н.
Расстояния между всеми рядами скважин определим по формуле:
𝐿
𝑎=
(1)
𝑋
где 𝑎 - расстояния между всеми рядами скважин;
L – сторона полосообразного участка;
X – число рядов скважин.
Рассмотрим на примере:
32
= 1083м
3
т.к. ряды скважин работают по два Y=2, то расстояние от контура питания до
ближайшего ряда скважин будет
𝑎1 = 1,05𝑎.=1137,5 м – расстояние от первого ряда до контура
нефтеносности.
𝑎 = 𝑎2 = 1083м.
где 𝑎2 - расстояние между первым рядом и вторым
𝑎3 = 0,95 𝑎 = 1029 м.- расстояние между 2 и 3 рядами
С помощью расчетной номограммы рис. П.1 определим расстояние между
скважинами и взаимное расположение рядов скважин.
Вычисляем значение параметра
𝑎
1083м
𝑙𝑔 𝑖 = 𝑙𝑔
= 𝑙𝑔6475 = 4,03
(2)
𝑎=
𝑟𝑐
0,1м
На оси абсцисс откладываем значение 4,03. Через него проводим вертикаль до
пересечения с наклонной прямой при работе рядов по 2. От точки пересечения
проводим горизонтальную прямую до пересечения со шкалой 𝜎𝑖 ⁄𝑟𝑐 .
Определяем значение 𝜎𝑖 ⁄𝑟𝑐 = 4400.
Вычисляем значение радиуса контура питания скважины σ.
σ1 = σ2 = 4400 ∗ 𝑟𝑐 = 4400 ∗ 0,1м = 440м
(3)
Следовательно расстояние между скважинами в рядах равно 2σ𝑖 = 880 м.
Число скважин в ряду определим по формуле:
𝐻
3250
𝑛 = 𝑛2 =
=
=4
(4)
2σ𝑖
880
где 𝑛 – число скважин во втором ряду
H – сторона полосообразного участка;
2σ𝑖 – расстояние между скважинами в рядах.
𝑛1 = 0,88𝑛=3
Где 𝑛1 - число скважин в первом ряду
𝑛3 = 1,36𝑛 = 5
Где 𝑛3 - число скважин в последнем ряду
(5)
(6)
1.2 Задание № 2 (исходные данные в табл. 2)
Круговую залежь с радиусом контура питания rн планируется ввести в
разработку с помощью рядной системы. Скважины вскрывают пласт
толщиной h на глубину b. Диаметр труб эксплуатационной колонны 146 мм.
Следует разместить X рядов добывающих скважин. Радиус последнего ряда R.
Определить число скважин в рядах и расстояние между рядами.
Таблица 2 – Исходные данные задания №2
Вариант
1
2
rн, м
6400
7000
b, м
8
4
R, м
750
990
h, м
11
17
X
5
4
rc, м
0,1
0,15
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
6300
7100
5600
5500
5700
5800
5900
6000
6100
6200
6300
6400
6500
6600
6700
6800
6900
7000
7100
7200
7300
7400
7500
7600
7700
7800
8000
7
5
6
2
3
4
5
6
7
8
6
5
4
3
2
10
9
8
7
6
5
4
3
2
4
5
6
700
980
400
300
350
450
400
500
550
600
650
700
750
800
850
900
910
890
880
700
750
700
650
870
960
850
750
10
18
17
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
5
5
6
4
1
2
3
4
5
6
5
4
3
2
5
4
6
7
5
6
4
2
3
2
3
5
4
0,2
0,17
0,2
0,3
0,1
0,12
0,15
0,16
0,2
0,25
0,1
0,15
0,2
0,17
0,2
0,3
0,1
0,12
0,15
0,16
0,2
0,25
0,2
0,25
0,20
0,15
0,16
Воспользуемся расчетной диаграмма расположения рядов скважин (рис. П.2
[2]).
Заданное число рядов скважин X=5. Поделив известный радиус внутреннего
ряда R=750 на радиус контура нефтеносности rн=6400, откладываем
полученное значение на оси ординат и проводим горизонтальную прямую до
пересечения с кривой, номер которой соответствует числу рядов скважин.
𝑟5
750
𝜌5 = =
= 0,12
𝑟н 6400
где 𝜌5 –значение ординаты четвертого ряда скважин;
𝑟5 – радиус четвертого ряда скважин;
𝑟н – радиус контура нефтеносности.
От полученной точки пересечения проводится вертикаль, пересечение
которой с вышележащими соответствующими кривыми дает возможность
прочесть на оси ординат радиусы всех остальных рядов скважин (в долях от
радиуса контура нефтеносности).
𝑟4
⁄𝑟н = 0,2 → 𝑟3 = 0,20 ∗ 𝑟н = 0,2 ∗ 6400 = 1280 м
𝑟3
⁄𝑟н = 0,35 → 𝑟3 = 0,35 ∗ 𝑟н = 0,35 ∗ 6400 = 2240 м
𝑟2
⁄𝑟н = 0,53 → 𝑟2 = 0,53 ∗ 𝑟н = 0,53 ∗ 6400 = 3392 м
𝑟1
⁄𝑟н = 0,76 → 𝑟1 = 0,76 ∗ 𝑟н = 0,76 ∗ 6400 = 4864 м
Пересечение вертикали с осью абсцисс определяет значение χ =2,35 которое
выражается формулой:
𝜒 = 𝑙𝑔
𝑟н2
𝜆
− 𝑙𝑔𝑙𝑔
𝑟н
(1)
𝑟прс
где rн – радиус контура питания;
rпрc – приведенный радиус скважины;
λ – параметр плотности сетки.
Приведенный радиус несовершенной скважины вычислим по формуле:
𝑟прс = 𝑟с ∗ ехр−С
(2)
где rпрc – приведенный радиус скважины;
rc –радиус скважины;
С – коэффициент несовершенства.
Коэффициент несовершенства C можно выразить формулой через параметр
несовершенства и функцию относительного вскрытия пласта:
1
4ℎ
1
𝐶 = ( ̅ − 1) ∗ 𝑙𝑛 − ̅ ∗ 𝑓(ℎ̅)
(3)
ℎ
𝑟𝑐
2ℎ
где C – коэффициент несовершенства;
𝑓(ℎ̅) – функцию относительного вскрытия пласта;
𝑏
ℎ̅ = – параметр несовершенства;
ℎ
h – толщина пласта;
b – глубина вскрытия пласта;
Рисунок 1 – график функции относительного вскрытия
По условию задачи параметр несовершенства ℎ̅ для скважин вскрывающих
𝑏
8
пласт равен ℎ̅ = = = 0,72. По графику функции относительного вскрытия
ℎ
11
рис.1[3] определяем значение функции f(0,72) = 2.
По формуле (3) вычисляем значение коэффициент несовершенства
1
4ℎ 1
1
4 ∗ 11
1
𝐶 = ( − 1) ∗ 𝑙𝑛
−
∗ 𝑓(ℎ̅) = (
− 1) ∗ 𝑙𝑛
−
∗2=
𝑟𝑐 2ℎ̅
0,72
0,1
2 ∗ 0,72
ℎ̅
= 0,39 ∗ 𝑙𝑛440 − 1,39 = 1
По формуле (2) вычисляем значение приведенного радиуса скважины.
𝑟прс = 𝑟с ∗ ехр−С = 0,1 ∗ ехр(−1) = 3,6 ∗ 10−2 м.
Из формулы (1) находим параметр плотности сетки скважин λ.
𝑟н2
𝑟н
6400
𝑙𝑔 = 𝜒 + 𝑙𝑔𝑙𝑔
= 2,35 + 𝑙𝑔𝑙𝑔
= 3,2
𝜆
𝑟прс
0,036
𝑟н2
= 103,2 = 1585
𝜆2
𝑟
6400
𝜆= н =
= 25842 м2
524,8
1585
Затем вычисляем значение параметра 𝑙𝑔
𝑙𝑔
𝜆
𝑟с
и
2
2
𝑟𝑖−1
𝑟𝑖2
− 1 для всех рядов скважин:
𝜆
25842
=
𝑙𝑔
= 6,41
𝑟с 2
0,1 ∗ 0,1
𝑟н2
64002
−1=
− 1 = 0,73
48642
𝑟12
𝑟12
48642
−1=
− 1 = 1,05
33922
𝑟22
𝑟22
33922
−1=
− 1 = 1,29
22402
𝑟32
𝑟32
22402
−1=
− 1 = 2,06
12802
𝑟42
𝑟42
12802
−1=
− 1 = 1,91
7502
𝑟52
Далее обращаемся к номограмме для определения расстояний между
скважинами. Соединив прямой точки на первой и второй вертикальных
шкалах, соответствующие вычисленным значениям, и продолжив её до
пересечения с третьей шкалой, найдем значения 𝜎𝑖 ⁄𝑟𝑐 для каждого ряда.
Результат измерения и вычисления расстояний между скважинами в рядах
представлен в табл.3.
Таблица 3 - Результат вычисления расстояний между скважинами
Парамет
р
Радиус
контура
питания
скважин
ы
Расстояние
между
скважинам
и
Число
скважи
н в ряду
Номе
р ряда
Радиу
с ряда
Расстояни
е между
рядами
i
𝑟𝑖
𝑟𝑖−1 − 𝑟𝑖
2
𝑟𝑖−1
−1
𝑟𝑖2
𝜎𝑖 ⁄𝑟𝑐
𝜎𝑖
2𝜎𝑖
𝑛𝑖
1
4864
1536
0,73
2200
220
440
69
2
3392
1472
1,05
1750
175
350
61
3
2240
1152
1,29
1620
162
324
43
4
1280
960
2,06
1400
140
280
29
5
750
530
1,91
1380
138
276
17
Парамет
р
Число скважин в ряду определим разделив длину ряда на расстояние между
скважинами в ряду:
2𝜋𝑟𝑖
𝑛𝑖 =
(4)
2𝜎𝑖
Результат вычисления представлен в табл.3.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В ходе практической работы был изучен порядок расчетов необходимого
количества скважин и рядов для полосообразной и круговой залежи.
Задание №1
Число скважин в рядах:
𝑛1 = 3;
𝑛2 = 4;
𝑛3 = 5;
Расстояние между рядами:
𝑟н − 𝑟1 = 1137,5 м.;
𝑟1 − 𝑟2 = 1083 м.;
𝑟2 − 𝑟3 = 1029м.;
Задание № 2 для круговой залежи с радиусом контура питания rн=6400.
Число скважин в рядах равно:
𝑛1 = 69,
𝑛2 = 61,
𝑛3 = 43,
𝑛4 = 29,
𝑛5 = 17,
Расстояние между рядами:
𝑟н − 𝑟1 = 1536 м.;
𝑟1 − 𝑟2 = 1472 м.;
𝑟2 − 𝑟3 = 1152 м.;
𝑟3 − 𝑟4 = 960 м.;
𝑟4 − 𝑟5 = 530 метров.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В результате практической работы я изучил методы размещения
добывающих скважин для полосообразной и круговой нефтяной залежи.
Познакомился с монограммой расстояний между скважинами в рядах и
диаграммой расположения круговых рядов скважин.
В Задание № 1 для полосообразной нефтяной залежи с односторонним
питанием определил число скважин в рядах равно 7, а расстояние между
рядами 250 метров.
В Задание № 2 для круговой залежи с радиусом контура питания rн=5500
определил число скважин в рядах равно:
𝑛1 = 60,
𝑛2 = 48,
𝑛3 = 32,
𝑛4 = 16,
а расстояние между рядами:
𝑟н − 𝑟1 = 1700,
𝑟1 − 𝑟2 = 1490,
𝑟2 − 𝑟3 = 1100,
𝑟3 − 𝑟4 = 910 метров.
Рисунок П.1 - Номограмма расстояний между скважинами в рядах
Рисунок П.2 – Расчетная диаграмма расположения круговых рядов скважин:
rн – радиус контура питания; rc – приведенный радиус скважины;
ri – радиус i-го ряда скважин; λ – параметр плотности сетки