Последовательность комплексного проектирования разработки месторождений

Разработка нефтяного месторождения — управление процес­сами, происходящими при извлечении нефти из пластов.

Управление процессами начинается с момента бурения первых разведочных нефтяных скважин и установления режима их работы. В связи с этим вопросы и задачи промышленной разведки месторождений, подсчета запасов нефти и газа, проектирования, контроля, анализа и регулирования процесса извлечения нефти из недр должны быть взаимообусловлены.

Проектирование разработки нефтяного месторождения должно выполняться комплексно: при сочетании геолого-промыслового и технологического решений с учетом условий бурения, технологии и техники добычи нефти, внутрипромыслового обустройства месторождения и нефтедобывающего района в целом. Такая постановка задачи не нова. В течение более чем тридцатипятилетней истории отечественной нефтяной промышленности ни одно месторождение не вводилось в промышленную разработку без со­ставления технологической схемы или проекта разработки. В этих проектных документах наряду с геолого-промысловым, гидроди­намическим и экономическим обоснованием системы разработки учитывались отдельные элементы технологии и техники добычи нефти и обустройства месторождения. Однако в схемах и проектах разработки не достаточно полно учитывалось влияние вида и способа бурения, техники добычи нефти, элементов системы обустройства месторождения и района на обоснование и вы­бор рациональной системы разработки нефтяного месторож­дения.

В мае 1972 г. было принято Положение о порядке составления, рассмотрения и утверждения комплексных схем и проектов раз­работки нефтяных месторождений. В соответствии с этим поло­жением все территориальные научно-исследовательские и проект­ные институты (НИПИ) составляют комплексные схемы и проекты разработки нефтяных месторождений.

Комплексное проектирование разработки нефтяных место­рождений можно подразделить на две части:

1. Методы геолого-промыслового, технологического и технико-экономического обоснования комплексных схем и проектов раз­работки нефтяных месторождений.

2. Порядок и последовательность комплексного проектирова­ния разработки нефтяных месторождений и содержания проектных документов.

Методы геолого-промыслового, технологического и технико-экономического обоснования комплексных схем и проектов раз­работки нефтяных месторождений предусматривают следующие этапы работ [8|:

геолого-промысловое изучение месторождения и подготовка исходных геолого-промысловых данных для проектирования;

определение геолого-технических показателей разработки месторождения для различных вариантов по системам воздей­ствия, включая новые методы и виды воздействия (закачка тепло­носителей, взаиморастворимых жидкостей, ПАВ и др.), по схемам размещения скважин и схемам промыслового обустройства на осно­ве гидродинамических расчетов процесса разработки;

расчеты экономических показателей для различных вариантов технологии разработки и систем обустройства месторождения.

Этапы комплексного обоснования систем разработки подраз­деляют на отдельные виды работ:

1) изучение геологической характеристики и геолого-промы­словое обоснование проектных положений см. вверху системы разработки участка, залежи, одно- и многопластового месторо­ждения нефти;

2) проектирование процесса и технологическое обоснование системы разработки;

3) учет специфики проектирования и обоснование новых методов разработки и способов увеличения нефтеотдачи пластов;

4) обоснование способов бурения, вскрытия пластов и освоения скважин, организации буровых работ;

5) обоснование технологии, техники эксплуатации скважин и выбор целесообразного соотношения способов эксплуатации;

6) технологическое обоснование систем разработки в сочетании со способами эксплуатации скважин и схемой обустройства место­рождения;

7) технологическое обоснование генерального плана обустрой­ства месторождения и района;

8) технико-экономическое обоснование и выбор рациональной системы разработки месторождения;

9) обоснование требований по контролю и регулированию процесса разработки при реализации запроектированной системы;

10) обоснование мероприятий по охране недр и окружающей
среды.

Приведенная последовательность работ отвечает задачам ком­плексного геолого-промыслового и технико-экономического обос­нования рациональной системы разработки нефтяного месторо­ждения.

На примере наиболее общего случая — обоснование системы разработки многопластового месторождения или однопластового, но значительного по запасам и площади нефтеносности место­рождения нефти — поясним рекомендуемую последовательность комплексного проектирования разработки месторождения нефти.

Вначале, на основании геолого-промыслового изучения много­пластового месторождения намечают различные варианты воз­действия на пласт и различные схемы размещения скважин, в частности, законтурное и внутриконтурное заводнения, вплоть, до его предельного случая — площадного заводнения и различ­ные варианты выделения эксплуатационных объектов, включая применение методов раздельной эксплуатации нескольких пла­стов одной скважиной.

Затем оценивают добывные возможности месторождения по ва­риантам выделения эксплуатационных объектов при различных системах воздействия на пласт и схемах размещения эксплуата­ционных и нагнетательных скважин. При этом предусматривают:

учет неоднородности пластов по проницаемости и прерыви­стости;

учет различия вязкостей жидкости и воды и изменения фа­зовых проницаемостей в переходной зоне нефть — вода;

учет геометрии фильтрационного потока (фильтрация газо­жидкостной смеси в системе скважин) в расчетах дебитов жидко­сти, нефти и нефтеотдачи до и после прорыва воды в скважины;

более детальный расчет дебитов жидкости, нефти и нефтеот­дачи во времени (по годам) за основной период и с меньшей степенью детальности за.весь срок разработки по всем рассматриваемым при проектировании вариантов для каждого нефтяного горизонта и месторождения в целом;

установление экономически целесообразного процента воды и нефтеотдачи при отключении рядов скважин и конечной нефте­отдачи по вариантам:

добычу жидкости и нефти во времени, рассчитанную по всем вариантам систем разработки многопластового месторождения в целом, в обязательном порядке оптимально распределяя по от­дельным объектам его эксплуатации (горизонтам) одним из из­вестных методов решения этой задачи (например, методом не­определенных множителей Лагранжа, линейного и динамического программирования).

Такого же порядка требования сформулированы и к обосно­ванию технологии и техники добычи, проектирования сбора и транспорта нефти и газа, внутрипромыслового обустройства

месторождения.

При обосновании системы обустройства месторождения все вопросы рассматриваются в тесной двусторонней связи с технологи­ческими процессами его разработки и эксплуатации скважин.

Система разработки месторождения и эксплуатации скважин определяет схему обустройства. При определении показателей разработки месторождения с учетом характеристик эксплуата­ционного оборудования необходимо:

построить характеристику эксплуатационного оборудования с учетом совместной работы пласта и скважины для различных способов эксплуатации (фонтанный, компрессорный, погружными и штанговыми насосами) при упругом, смешанном режимах и различных системах заводнения;

выполнить расчеты технологических показателей разработки с учетом ограничений на оборудование скважин для различных способов их эксплуатации в зависимости от геолого-промысловой характеристики залежи нефти;

определить оптимальные параметры системы разработки при заводнении с учетом энергетических затрат по оборудованию эксплуатационных и нагнетательных скважин.

Кроме того, выполнить расчеты системы водоснабжения и за­качки воды в пласт, предусматривающей:

выбор диаметров водоводов и числа насосов станций водо­подъема;

определение характеристик насосов в зависимости от техноло­гических показателей по вариантам разработки месторождения; определение числа нагнетательных скважин, кустовых на­сосных станций, а также давления нагнетания.

Затем оценивают: возможности эксплуатации скважин тем или иным способом, исходя из условий опытной эксплуатации скважин на месторождении; влияние забойного и буферного дав­лений в эксплуатационных скважинах на системы разработки, процессы заводнения, на схему сбора и транспортирования

продукции.

При проектировании системы сбора, подготовки и транспор­тирования нефти и газа учитывают: давление в системе газосепараторов, трубопроводах нефтегазосборной сети с учетом обеспечения нужного давления на устье скважин (особенно для фонтанного периода эксплуатации сква­жин);

необходимость группирования скважин по дебитности, устье­вым давлениям, характеру продукции; целесообразность совмещения системы сбора и транспорти­рования продукции скважин с системой ее товарной подготовки; оптимальное решение задач по размещению объектов систем нефтегазоводораспределения из условия минимума затрат при реа­лизации.

При данной характеристике продукции нефтяной залежи и намечаемом режиме скважин (способе их эксплуатации) схема генерального плана обустройства месторождения в основном определяется технологической системой и темпами разработки месторождения (числом и расположением эксплуатационных и на­гнетательных скважин, их производительностью и очередностью ввода). Для обычных (не уникальных) месторождений нет смысла изучать большое число вариантов разработки и обустройства месторождений. При этом в основном следует выделять принци­пиально отличные варианты технологии разработки месторожде­ния.

Из всех изученных вариантов для окончательного технологи­ческого обоснования системы обустройства и последующего вы­бора рационального варианта разработки крупных месторожде­ний рассматривают не более трех принципиально отличных вариантов обустройства месторождения.

Принципиальные решения по проектируемому месторождению увязывают с перспективами развития нефтяной промышлен­ности.

Промысловое обустройство проектируют в следующей после­довательности:

намечают предварительную схему генерального плана (ген­плана) обустройства для каждого варианта системы разработки

месторождения; выполняют технологические расчеты по объектам и коммуни­кациям генсхемы обустройства, в том числе проводят экономи­ческие сопоставления отдельных вариантов: сбора и транспорти­рования нефти и газа (раздельное транспортирование безводной и обводненной нефти, предел использования однотрубного тран­спортирования); по расположению сборных пунктов, в том числе пунктов окончательной подготовки нефти и газа; по расположению объектов водоснабжения, поддержания пластового давления и по другим объектам обустройства.

Наиболее полный и общий объем исследований по проектиро­ванию обустройства выполняют при составлении комплексной принципиальной (генеральной) схемы разработки многопласто­вого месторождения нефти или технологической схемы разработки большой по запасам залежи нефти.

В проектах разработки и доразработки проводят меньший объем исследований и технических проработок, ибо часть их уже проделана при составлении и реализации комплексной

схемы разработки.

Комплексную схему разработки одно- или многопластового месторождения, а следовательно, и генплан обустройства соста­вляют для месторождения в целом, а не для отдельного горизонта или площади. В ней указывают очередность ввода отдельных объектов в промышленную эксплуатацию.

После рассмотрения множества вариантов по проектированию технологии разработки и технологических процессов обустрой­ства, детальные расчеты показателей этих процессов производят лишь по наиболее реально осуществимым (с учетом научно-тех­нического прогресса) 3—5 вариантам подземной и наземной частям комплексного проекта разработки (всего до 9—25 вариан­тов). Полученные технологические и технические показатели систем разработки и обустройства во времени по вариантам считаются исходными данными при экономических расчетах и выборе рациональной системы разработки и обустройства Месторо­ждения.

Расчеты экономических показателей разработки: себестоимости добычи нефти, удельных капитальных вложений и приведенных затрат по вариантам выполняют в соответствии с проектируемыми показателями, а также с учетом геолого-технических и экономи­ческих условий разработки конкретного месторождения.

Технологические и технико-экономические показатели раз­работки оценивают для различных вариантов систем обустройства месторождения и условий технологии добычи нефти. При этом для различных уровней добычи нефти и жидкости по месторожде­нию в целом принимают оптимальное распределение добычи по объектам эксплуатации во времени.

По данным проведенных исследований определяется плановое задание на разработку многопластового месторождения в целом. Затем в результате комплексного геологического, технологиче­ского и технико-экономического анализа выбирают рациональный вариант разработки.