Способ разработки нефтяной залежи

 

Сущность изобретения: добывающие и нагнетательные скважины размещают с учетом естественной трещиноватое™. По безводной добыче нефти определяют начальную интенсивность и соотношение добывающих и нагнетательных скважин ГПо Хн зн -Р пл Кзн Рпл -Р ЗА КЈ у Изобретение относится к разработке нефтяных залежей, представленных карбонатными коллекторами, с применением заводнения и может быть использовано в нефтедобывающей промышленности. Цель изобретения - повышение охвата заводнением при одновременном уменьшении добычи воды. Указанная цель достигается описываемым способом, включающим закачку вытесгде гп0 - начальная интенсивность системы заводнения (соотношение добывающих и нагнетательных скважин); Хн, Хд - относительный коэффициент продуктивности нагнетательных и добывающих скважин по нефти; Кнэ; КАз - коэффициенты эксплуатации добывающих и нагнетательных скважин; /гх - соотношение подвижностей нефти и вытесняющего агента; РПл, Рзн, Рзд - соответственно пластовое и забойное давление нагнетательных и добывающих скважин; у - коэффициент воздействия, учитывающий влияние зональной неоднородности и прерывистости пластов. Устанавливают анизотропию пласта. Добывающие скважиньграсполагзют по контуру эллипса, у которого отношение большой и малой оси равно показателю анизотропии пласта. Система заводнения с начальной интенсивностью (то) ориентирована по большой оси эллипса параллельно направлению трещин, а по мере подхода вытесняющего агента с одной стороны к добывающим скважинам их переводят под нагнетание и всю нефтяьую залежь разрабатывают по этой системе 3 ил., 1 табл. няющего агента через систему нагнетательных скважин и отбор продукции через систему добывающих скважин, причем скважины размещают с учетом направления трещин. Новым является то, что на залежи разбуривают ограниченный участок с добывающими и нагнетательными скважинами и осуществляют систему заводнения с начальной интенсивностью, определяемую по со С 00 00 о ел ел „тл ы

COIO3 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (s<)s Е 21 В 43/30

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

K ПАТЕНТУ

Q0 () о . (л (л (21) 4941399/03 (22) 03,06,91 (46) 23.08.93. Бюл. N 31 (71) Татарский государственный научно-исследовательский и проектный институт нефтяной промышленности (72) И. M. Бакиров и И. Н, Хакимзянов (73) Татарский государственный научно-исследовательский и проектный институт нефтяной промышленности (56) Ковалев В. С., Житомирский В, И. Прогноз разработки нефтяных месторождений и эффективность систем заводнения — M,:

Недра,1976,с. 165 — 167.

Викторин В. Д„Лыков Н. А, Разработка нефтяных месторождений, приуроченных к карбонатным коллекторам — M.: Недра, 1980, с. 144 — 145. (54) СПОСОБ РАЗРАБОТКИ НЕФТЯНОЙ

ЗАЛЕЖИ (57) Сущность изобретения: добывающие и нагнетательныескважины размещаютсучетом естественной трещиноватости. По безводной добыче нефти определяют начальную интенсивность и соотношение добывающих и нагнетательных скважин

Хн Рзн — Рпл Кз

mo= px

Хд Рпл Рзд Кд ° у

Изобретение относится к разработке нефтяных залежей, представленных карбонатными коллекторами, с применением заводнения и может быть использовано в нефтедо бы ва ю щей и ромы шлен ности.

Цель изобретения — повышение охвата заводнением при одновременном уменьшении добычи воды, Укаэанная цель достигается описываемым способом, включающим закачку вытес«, ЙЛ 1836551 А3 где m — начальная интенсивность системы заводнения (соотношение добывающих и нагнетательных скважин); Х, Хд — относительный коэффициент продуктивности нагнетательных и добывающих скважин по нефти; К"з, К"з — коэффициенты эксплуатации добывающих и нагнетательных скважин;,их — соотношение подвижностей нефти и вытесняющего агента; Рпл, Рзн. Рзд — соответственно пластовое и забойное давление нагнетательных и добывающих скважин; у — коэффициент воздействия, учитывающий влияние зональной неодно. родности и прерывистости пластов. Устанавливают анизотропию пласта. Добывающие скважины располагают по контуру эллипса, у которого отношение большой и малой оси равно показателю анизотропии пласта, Система заводнения с начальной интенсивностью (що) ориентирована по большой оси эллипса параллельно направлению трещин, а по мере подхода вытесняющего агента с одной стороны к добывающим скважинам их переводят под нагнетание и всю нефтяную залежь разрабатывают по этой системе. 3 ил.. 1 табл. няющего агента через систему нагнетательных скважин и отбор продукции чеоеэ систему добывающих скважин, причем скважины размещают с учетом направления трещин.

Новым является то, что на залежи разбуривают ограниченный участок с добывающими и нагнетательными скважинами и осуществляют систему заводнения с начальной интенсивностью, определяемую по

1836551 безводной добыче нефти из условия компенсации отбора жидкости закачкой воды их соотношения: н Рзн — Р пл Кэ н

mo= / х

Fn Fan Кд ° у где mo — начальная интенсивность системы заводнения (соотношение добывающих и нагнетательных скважин

Х, >(д — относительный коэффициент продуктивности нагнетательных и добывающих скважин по нефти; ,их — соотношение подвижностей нефти и вытесняющего агента;

Pan., Рзн., Рад., — соответственно пластовое и забойное давление нагнетательных и добывающих скважин;

К >. К" — коэффициенты эксплуатации нагнетательных и добывающих скважин; у — коэффициент возцействия, учитывающий влияние зональной неоднородности и прерывистости пластов, устанавливают в этом ограниченном участке анизотропию пласта и направление трещин, а добывающие скважины системы заводнения с начальной интенсивностью (m<) располагают по контуру эллипса, у которого отношение большой и малой оси равно показателю анизотропии пласта в и-й степени, а система заводнения с начальной интенсивностью ориентирована по большой оси эллипса параллельно направлению трещин, а по мере подхода вытесняющего агента с одной стороны к добывающим скважинам их переводят под нагнетание и всю нефтяную залежь разрабатывают по этой системе, На фиг. 1 — 3 приведены схемы расположения добывающих и нагнетательных скважин при системах заводнения соответственно пятиточечной, семиточечной, девятиточечной с равномерным расположением скважин (а) и по предлагаемому способу (б, в) при показате:е анизотропии пласта E =2 и показателе степени п=1, Заявляемый способ осуществляется в следующей последовательности.

На залежи нефти, представленной неоднородными карбонатными коллекторами, разбуривают ограниченный участок по оптимальной плотности сетки с равными расстояниями между скважинами (фиг. 1а, 2а, За и т. д.) с применением системы заводнения с начальной интенсивностью, определенной по зависимости (1). По результатам кратковременной эксплуатации ограниченного участка, путем диагностирования взаимодействия скважин, устанавливают элементы залегания трещин (преимущественное направление трещин) и соответстла b а = — р (2) жин, Из формулы (2) видно, что полнота за40 воднения по площади трещиноватого пла45

5

30 венно зональную анизотропию коллекторских свойств пласта.

После этого разбуривают залежь с взаимным расположением скважин по схеме (фиг. 16, в; 2б, в; Зб, в и т. д,), где добывающие скважины элементарных ячеек схем заводнения располагают по контуру эллипса, у которого отношение большой и малой оси . равны показателю анизотропии пласта в n" степени, а систему заводнения с начальной интенсивностью (m>) ориентируют по большой оси эллипса параллельно направлению трещин, Численные эксперименты, проведенные на 2- мерных 2-фазных моделях с применением десятиточечной схемы заводнения с анизотропными свойствами коллектора показывают, что зона, охваченная заводнением на момент прорыва воды, хотя бы в одном направлении представляет собой эллипс; у которого отношение большой (2а) и малой (2в) оси равно показателю анизотропии пласта (e) в пя степени (фиг., За, заштрихованная зона), Тогда коэффициент охвата заводнением по площади десятиточечной ячейки равняется отношению площади охваченной эаводнением, т, е, эллипса, к площади ячейки в (F) девятиточечного элемента: а так как — = Ел,Кох=—

n F где Р=S(ma+1);

S — оптимальная плотность сетки скваста определяется его анизотропными свойствами, ориентацией сетки размещения скважин относительно направления трещин и коэффициент охвата заводнением достигает максимума при равенстве площади, охваченной заводнением и площади ячейки, т. е, когда площадь ячейки принимает форму эллипса.

Существуют два простейших типа размещения скважин при внутриконтурном заводнении в виде пятиточечной (фиг, 1а) и семиточечной (фиг, 2а) элементарной ячейки, добывающие скважины которых расположены по контуру окружности. С учетом анизотропных свойств пласта добывающие скважины пятиточечной системы заводнения располагаются по контуру эллипса в виде ромба или прямоугольника (фиг. 1б, в), а семиточечная система в виде многоугольников (фиг, 2б, в). Вид таких схем заводне1836551

25

35

I ния зависит от расположения осей координат относительно осей симметрии многоугольника. Например, при совмещении диагоналей пятиточечной ячейки с осями координат, ордината которой параллельна направлению трещин, получают ромб(фиг. 1б).

В другом случае — прямоугольник (фиг. 1 в).

Все остальные более сложные виды заводнения можно получить на основе этих 2 элементарных ячеек, обрамляя их добывающими скважинами, расположенными по контуру второго эллипса. Например, в первом вариантие девятиточечную систему заводнения с учетом анизотропии коллекторских свойств пласта получают путем обрамления пятиточечной системы другой пятиточечной системой (фиг. Зб).

Расстояния между рядами и скважинами в рядах предопределяются оптимальной плотностью сетки скважин, показателем начальной интенсивности системы заводнения и показателем анизотропии пласта.

Оптимальную плотность сетки определяют по максимуму народнохозяйственного эффекта повариантными расчетами или по аналитической зависимости, Интенсивность системы определяют по зависимости (1) из условия компенсации отбора жидкости закачкой воды в безводный период эксплуатации скважин, Для сложных систем (фиг. 3) определяют радиусы и площади кругов, по контуру которых расположены добывающие скважины внутренних (2-6 — 8 — 4) и внешних (1-3 — 9-7) элементарных ячеек правильной системы заводнения.

Приравнивая площади кругов соответствующим им площадями эллипсов, у которых отношение большой и малой оси равно показателю анизотропии пласта в и степени, определяют величины большой и малой оси эллипсов, Располагают добывающие скважины внутренних и внешних ячеек по контуру соответствующих эллипсов с соблюдением принципа симметричности элементов новой системы заводнения, ориентируют эту систему по большой оси эллипса параллельной направлению трещин. При этом фронт вытеснения подходит к четырем добывающим скважинам (2 — 6 — 8 — 4) одновременно, а по прототипу только к двум, Площадь, охваченная заводнением на момент прорыва воды в добывающие скважины, ограничивается внутренним эллипс0М (заштрихованная зона фиг. Зб), длина большой оси которой в 1,4 раза больше чем длина большой оси эллипса (зоны охваченной заводнением) по прототипу, Поэтому коэффициент охвата заводнением определенный по зависимости (2), значительно больше чем по прототипу Равномерный подход фронта вытеснения к добывающим скважинам внутренней ячейки обеспечивается регулировани:..ч режима работы добывающих скважин, расположенных на внешней границ .. схемы, Предлагаемой схеме заводнения присущи все преимущества рядных систем заводнения. Их рекомендуется применять в условиях неоднородных пластов.

Равномерный подход фронта вытеснения к добывающим скважинам контролируют по динамике их обводнения. При подходе фронта вытеснения к добывающим скважинам элемента, хотя бы с одной стороны, с обводненностью, превышающей предельную, их осваивают под нагнетание воды, Опыт заводнения карбонатных отложений показывает, что после прорыва воды в добывающие скважины, закачиваемая вода не производя полезной работы, отбирается из этих скважин, Исследованиями на двухмерных моделях установлено, что наиболее эффективным способом регулирования является перевод этих скважин в нагнетательные. Благодаря этому изменяется направление фильтрационных потоков, что ведет к увеличению охвата заводнением.

Второй вариант осуществления способа отличается от первого тем, что залежь разбуривают по системе заводнения, где все добывающие скважины расположены по контуру одного эллипса (фиг, Зв). В первом приближении площадь эллипса берут равной площади правильной системы заводнения, в данном случае площади десятиточечной системы заводнения (фиг.

За). Из этого условия определяют значения осей эллипса.

Добывающие скважины начальной системы располагают по контуру эллипса с соблюдением принципа симмет,:,ичности расположения элементов схемы заводнения, Рациональное местоположение добывающих скважин по контуру эллипса можно определить на математических моделях анизотропного пласта с соблюдением принципа симметричности и одновременного подхода фронта вытеснения к добывающим скважинам со всех сторон. Принципы расположения добывающих скважин по контуру эллипса в зависимости от поставленных задач разработки могут быть и р;зными.

При втором варианте осуществления способа увеличивается коэффициент охвата заводнением по площади на момент подхода фронта вытеснения к добывающим скважинам М..М 3, 7 (фиг. Зв) по сравнению с первым вариантам осуществления способа.

1836551

Кроме того, этой схеме присущи преимущества площадных систем заводнения, основными из которых являются более высокие темы отбора нефти в начальной безводной стадии разработки и небольшие сроки разработки.

Третий вариант осуществления способа отличается от первых двух тем, что вертикальные добывающие скважины системы заводнения дополняют или заменяют горизонтальными скважинами, направление горизонтальной части которых совпадает с напралением сторон, вписанного в эллипс многоугольника, а длина горизонтальной части равна 30-100% äëèíû сторон многоугольника. Количество сторон элемента схемы заводнения (количество добывающих скважин) предопределяется плотностью сетки скважин и интенсивностью системы заводнения. По этому варианту по сравнению с другими вариантами происходит повышение охвата вытеснением (К ) и ри одновременном снижении капитальных и эксплуатационных затрат.

Предлагаемые схемы заводнения хорошо стыкуются друг с другом. Их можно распространить по всей площади из-за симметричности расположения элементов.

При показателе анизотропии пласта е =1 добывающие и нагнетательные скважины размещаются по правильным системам за воднения (четырех-семи-девятиточечным и т. д.). Правильные системы заводнения являются частными случаями, вписанными в эллипс системы заводнения.

Коэффициенты нефтеизвлечения по прототипу и по предлагаемому способу рассчитаны по методике ТатНИИПИнефть. При применении этой методики для расчета коэффициента нефтеизвлечения добавляется коэффициент охвата заводнением по площади из-за анизотропии коллекторских свойств пласта, который рассчитывается по зависимости (2).

Пример. Залежь площадью 3 5 км содержит 1040 тыс. т балансовых запасов.

Вязкость нефти в пластовых условиях 5 мПа с, вязкость воды 1,6 МПа с. Соотношение подвижностей нефти и вытесняющего агента 1,33. Коэффициент вытеснения нефти водой К>-0,565 д, ед. Коэффициент заводнения без учета анизотропии пласта

К3=0,561 д. ед; а=2,7,, Начальное пла1 км стовое давление 8,3 МПа, забойное давление нагнетательных скважин 16 МПа, добывающих 3,0 МПа. Коэффициенты экс5

1.0

30 плуатации добывающих и нагнетательных скважин равны и составляют 0,92, По формуле (1) определяют интенсивность начальной системы заводнения

ma=3,0. Наиболее близкая к этому значению интенсивность может быть достигнута при девятиточечной системе с показателем интенсивности гпф=З (фиг. За). Затем разбуривают ограниченный участок залежи по девятиточечной системе, по плотности сетки 5=0,82 км /скв., определенной повариантными расчетами. По данным кратковременной эксплуатации ограниченного участка устанавливают направление трещин с юга-запада на северо-восток и показатель анизотропии пласта я =2.

Разбуривают залежь по плотнОсти сетки скважин 0,08 км /скв с взаимным расположением скважин по схеме (фиг. Зб, в), где добывающие скважины расположены по контуру эллипса, у которых отношение большой и малой оси равны показателю анизотропии пласта в и" степени. При этом схему заводнения располагают с большой осью параллельно направлению трещин. По известным значениям плотности сетки и интенсивности системы заводнения определяют площадь ячейки девятиточечной правильной системы, которая составляет

0,08х(З+1)=0,32 км2, и площадь внутренней элементарной ячейки 0,08х(1+1)=0,16 км, Зная площади внутренней и внешней элементарной ячейки, определяют радиусы и площади кругов, в которые эти многоугольники вписаны. Так, площади внутреннего и внешнего круга соответственно равны 0,25 км и 0,50 км . Приравнивая площади площади кругов соответствующим им площадям эллипсов, определяют величины большой и малой оси эллипсов, которые соответственно равны для внутреннего эллипса 0,80 км и 0,4 км, внешнего 1,13 км и 0,565 км (фиг. Зб). На вершинах внешнего эллипсов располагают добывающие скважины внешней элементарной ячейки элемента, соединяют вершины эллипсов прямой и в точке касания прямой с внутренним эллипсом располагают добывающие скважины внутренней элементарной ячейки. По известному значению площади внутреннего эллипса по зависимости (2) определяют коэффициент охвата заводнением по площади на момент подхода фронта эаводнения к добывающим скважинам внутренней элементарной ячейки, Расчетные значения коэффициента охвата заводнением,охвата заводнением по площади, охвата вытеснением и коэффициента нефтеизвлечения по прототипу и по

1836551

10 интенсивностью, определяемую по безводной добыче нефти из условия компенсации отбора жидкости закачкой воды из соотношения:

Хн Рзн Рал Кэ

mo= — /4х

Хд Р лл Рэд К л ° у где mo —. начальная интенсивность системы заводнения (соотношение добывающих и нагнетательных скважин);

Х, Хд — относительный коэффициент продуктивности нагнетательных и добывающих скважин по нефти:

К"э, К э — коэффициенты эксплуатации добывающих и нагнетательных скважин; ,и; соотношение подвижностей нефти и вытесняющего агента;

Рл,, Р„. Рзд — соответственно пластовое и забойное давления нагнетательных и

20 добывающих скважин; у — коэффициент воздействия, учитывающий влияние зональной неоднородности и прерывистости пластов, устанавливают на этом ограниченном участ25 ке анизотропию пласта и направление трещин, а добывающие скважины системы заводнения с начальной интенсивностью

m<, располагают по контуру эллипса, у которого отношение большой и малой оси равно

30 показателю анизотропии пласта в и "степе. ни, а система заводнения с начальной интенсивностью ориентирована по большой оси эллипса параллельно направлению трещин, а по мере подхода вытесняющего агента с одной стороны к добывающим скважинам их переводят под нагнетание и всю нефтяную залежь разрабатывают по этой системе.

Способ обработки

Коэффициент охвата вытеснением,К,, .е .

Коэффициент Коэффициент заводнения нефтеизвлечепо площади ния К . д.ед.

Кох е

Vl38ecTHblA

/фиг.3a/

Известный

Предлагаемый

1 вариант

/фиг.Зб/

2 вариант.

/фиг.Зв/

3 вариант

/ иг,Зв/

0,784

0.348

0,087

112,3

0,784

0,785

0,108

0,195

0,129

134,2

0,866

0,784

0,216

162,8, 0,886

0,866

0,243 варианту предлагаемого способа приведены в таблице, Охват заводнением по площади увеличивается при расположении добывающих скважин по контуру одного эллипса. Например, при разбуривании залежи по схеме приведенной на фиг. Зв, коэффициент нефтеизвлечения увеличивается по сравнению с первым способом íà 2 1 (см. табл.), а по сравнению с прототипом на 12,9 .

Максимальное значение прироста коэффициента нефтеизвлечения достигается при разбуривании залежи по схеме, приведенной на фиг. 3 в, у которой вместо вертикальных добывающих скважин пробурены горизонтальные. При этом дальнейшее увеличение коэффициента нефтеизвлечения достигается за счет увеличения коэффициента охвата вытеснением. Дополнительная добыча по вариантам определяется умножением балансовых запасов на прирост коэффициента нефтеизвлечения по сравнению с прототипом и составляет соответственно по вариантам: 112,3, 134 и 162,8 тыс. т, Формула изобретения

Способ разработки нефтяной залежи, включающий закачку вытесняющего агента через систему нагнетательных скважин и отбор продукции через систему добывающих скважин, причем скважины размещают с учетом направления трещин, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения охвата заводнением при одновременном уменьшении добычи воды, на залежи разбуривают ограниченный участок с добывающими и нагнетательными скважинами и осуществляют систему заводнения с начальной

Прирост неф- Прирост изтеизвлече- влекаемых зания, К, пасов нефти .е .. G. тыс.т.

1836551

ФЬГУ

Составитель И,Бакиров

Техред M.Mîðãåíòàë

Корректор С.Патрушева

Редактор Г.Бельская

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, yn,Гагарина, 101

Заказ 3014 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5