Способ разработки нефтяной залежи

(5 ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ПАТЕНТ агент ин и бывак разработке ленных карбоименением запользовано в ен ности, ышение охватанном уменьшеИзобретение относится нефтяных залежей. представ натными коллекторами, с пр воднения и может быть ис нефтедобывающей промышл Цель изобретения - пов заводнением при одновреме нии добычи воды,Укаэанная ц мым способом, вняющего ных скваж тему до скважинь трещин. Новы бури вают щими и осуществ чальной иа через систему нагнета отбор продукции чеоеэющих скважин, пр ещают с учетом направл тельч м аз ени яетс м явлогранагнляютнтен то, что на залеж ный участок с добльными скважина ему заводнениястью, определяем разваюми ичетате ель достига кл ючающим тся описываезакачку вытесис с на юпо ив(71) Татарский государственный научно-исследовательский и проектный институт нефтяной промышленности(72) И. М. Бакиров и И. Н, Хакимзянов (73) Татарский государственный научно-исследовательский и проектный институт нефтяной промышленности(56) Ковалев В. СЖитомирский В, И. Прогноз разработки нефтяных месторождений и эффективность систем заводнения - М,: Недра,1976,с. 165 - 167.Викторин В, ДЛыков Н. А, Разработка нефтяных месторождений, приуроченных к карбонатным коллекторам - М.: 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 скважинХ Р - Р К"(по= -РхХд Рпл Рзд Кд у где гп 0 - начальная интенсивность системы заводнения (соотношение добывающих и нагнетательных скважин); Х, Хд - относительный коэффициент продуктивности нагнетательных и добывающих скважин по нефти; К з, Кдз - 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 неоднородности и прерывистости пластов. Устанавливают анизотропию пласта. Добывающие скважинырасполагают 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.безводной добыче нефти из условия компенсации отбора жидкости закачкой воды их соотношения:Хн, Рзн - Рпл, Кзнпо= - ,ЙхРпл - Рзд Кдгде що - начальная интенсивность системы заводнения (соотношение добывающих и нагнетательных скважинХн, Хд - относительный коэффициент продуктивности нагнетательных и добывающих скважин па нефти;,их - соотношение подвижностей нефти и вытесняющего агента;Рпл., Рзн Рзд., - соответственно пластовое и забойное давление нагнетательных и добывающих скважин;Кнз, Кдз - 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 (гпо) 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 па большой оси эллипса параллельно направлению трещин, а по мере подхода вытесняющего агента с одной сторон ь к добывающим скважинам их переводят под нагнетание и всю нефтяную залежь разрабатывают по этой системе,а фиг. 1 - 3 приведены схемы расположения добывающих и нагнетательных скважин при системах заводнения соответственно пятитачечной, семиточечной, девятиточечной с равномерным расположением скважин (а) и по предлагаемому способу (б, в) при показателе анизотропии пласта я =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, 1 а, 2 а, 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 саответст ла Ь ах= - р - ,(2) жин, Из формулы (2) видно, что полнота за 40 воднения по площади трещиноватого пла 50 5 10 15 20 25 30 венно зональную анизотропию коллекторских свойств пласта.После этого разбуривают залежь с взаимным расположением скважин по схеме (фиг, 1 б, в; 2 б, в; Зб, в и т. д,), где добывающие скважины элементарных ячеек схем заваднения располагают по контуру эллипса, у которого отношение большой и малой оси. равны показателю анизотропии пласта в пя степени, а систему заводнения с начальной интенсивностью (гпо) 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 (2 а) и малой (2 в) оси равнп показателю анизотропии пласта ( е) в и степени (фиг., За, заштрихованная зона), Тогда коэффициент охвата заводнением по площади десяти- точечной ячейки равняется отношению площади охваченной эаводнением, т, е, эллипса, к площади ячейки в Я девятиточечного элемента: атак как - = яп,Кох=Ь.п.Ргде Р=Б(що+1);Я - 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, 1 а) и семиточечной (фиг, 2 а) Элементарной ячейки, добывающие скважины которых распо ложены по контуру окружности, С учетом анизотропных свойств пласта добывающие скважины пятиточечной системы заводнения располагаются по контуру эллипса в виде ромба или прямоугольника (фиг. 1 б, в), а семиточечная система в виде многоугольников (фиг, 2 б, в). Вид таких схем заводне 18365515 10 15 20 30 35 40 осей эллипса. 4550 554 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. 1 б). 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 эллипсом (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 регулированич режима работы добывающих скважин, расположенных нв 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 вариантосуществления 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 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.К; 3, 7 фиг. Зв) по сравнению с первым вариантам осуществления способа.1836551 50 55 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 Одлины 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 (Кс) при 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 заводнения (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). П р и м е р. 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,565 д, ед. Коэффициент заводнения без учета анизотропии пласта КЭ=0,561 д. ед; а=2,7 Начальное пла 1кмстовое давление 8,3 МПа, забойное давление нагнетательных скважин 16 МПа, добывающих 3,0 МПа. Коэффициенты экс 5 10 15 20 25 30 плуатации добывающих и нагнетательных скважин равны и составляют 0,92,По формуле (1) определяют интенсивность начальной системы заводнения во=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 3=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 0,08 х(3+1)=0,32 км, и площадь внутренней элементарной ячейки 0,08 х(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.е . Прирост извлекаемых запасов нефтиС. тыс,т. Коэффициент охвата вытеснением,Кс,.е, Коэффициент Коэффициент заводнения нефтеизвлечепо площади ния К. д.ед.Кохе Известный /фиг.За/ Известный Предлагаемый1 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 на 2,1(см. табл,), а по сравнению с прототипомна 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 ющ и й с я 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 интенсивностью, определяемую по безводной добыче нефти из условия компенсации отбора жидкости закачкой воды из соотношения:5 Хн Рзн Рдл, КэГпо= - ,ЙхХл Р лл - Рэд ф угде то - . начальная интенсивность системы заводнения (соотношение добывающих и нагнетательных скважин);Х, Хд - относительный коэффициентпродуктивности нагнетательных и добывающих скважин по нефти;К"э, Кэ - коэффициенты эксплуатациидобывающих и нагнетательных скважин;рх- соотношение подвижностей нефтии вытесняющего агента;Рпл, Рзн. 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 участ ке анизотропию пласта и направление трещин, а добывающие скважины системы заводнения с начальной интенсивностью т располагают по контуру эллипса, у которого отношение большой и малой оси равно 30 показателю анизотропии пласта в и я 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.1836551 Р/гУставитель И,Бакирхред М.Моргентал ректор С.Патрушева Редактор Г.Бе Заказ 3014 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101