Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

[ 0 ] 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 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70

эксплуатация нефтяных месторождений

Строение и свойства пластов, условия залегания и свойства флюидов (нефти, газа, воды), физико-гидродинамические основы извлечения нефти обетоятелыю изучены в предшествующих диец-млидах (геологии, промысловой геологии, физике пласта, подзе1ной гидрогазодинамике).

Обобщим представления о параметрах нефтяных месторождений с технико-технологических и экономических позиций процессов добычи нефти из недр на поверхность Земли. Эти параметры условно можно 11дразделить на три группы: горногеологические, эконо1»1ико-географические и социально-экономические.

Горно-геологические параметры

Среди горно-геологических параметров основными Являются: 1) геометрия месторождения (форма, площадь и высота месторождения, расчлененность на отдельные залежи и. продуктивные пласты, глубина залегания); 2) свойства коллекторов (емкостные - пористость, нефтенасыщенность; фильтрационные - проницаемость; литоЛогические -гранулометрический состав, удельная поверхность, карбоцатность; физические-механические, теплофизические и др.); 3) физико-химические свойства флюидов; 4) энергетическая характеристика месторождения; 5) величина и плотность запасов нефти.

Залежью называется естественное локальное единичное скопление нефти в одном или нескольких сообщающихся между собой пластах-коллекторах, т. е. в горных породах, способных вмещать в себе и отдавать при разработке нефть. Месторождение - это совокупность единичных залежей нефти, приурочен-I* 3

ных к одной или нескольким естественным ловушкам, расположенным На одной локальной площади. Месторождение может быть одно- или многопластовым. В среднем на одно месторождение приходится около трех залежей. Толщина продуктивных пластов изменяется от нескольких метров до десятков, а иногда и сотен метров. Размеры месторождений в среднем составляют: длина 5-10 км, ширина 2-3 км, высота (этаж нефтегазонос-ности) 50-70 м. , -

Различают одно- и двухфазные залежи, среди которых обычно выделяют: газовые; газоконденсатные; нефтяные с различным содержанием растворенного газа (обычно менее 200- 250 м/т, а иногда для залежей переходного состояния и более); нефтегазовые при различном соотношении запасов нефти (в нефтяной оторочке) и газа или газоконденсата (в газовой шапке). Из общего числа открытых на территории СССР залежей нефти и газа нефтяные залежи составляют около 61 %, нефтегазовые- 12 %, газовые и газоконденсатные - 27 %.

В 60-70-х годах советскими геологами выявлена глубинная (вертикальная) зональность размещения залежей нефти и газа в толще осадочных пород, определяющаяся термобарическими и термокаталитическими условиями. В соответствии с ней выделены следующие зоны: I) зона залежей преимущественно чистого газа, а также нефти, часто тяжелой (до 1350-1500 м, иногда до 1900 м); 2) зона залежей в основном легкой нефти и иногда конденсатного газа (до 4000-4500 м, иногда 6000 м);

3) зона залежей преимущественно конденсатного газа и изредка весьма легкой нефти (до 5000-6000 м, иногда глубже);

4) зона залежей сухого (метанового) газа (по-видимому, до подошвы осадочной толщи). Термобарические условия в нефтяных залежах и свойства нефтей характеризуются данными табл. 1.1.

Размер и многопластовость месторождений с емкостными свойствами коллекторов определяют в целом величину и плотность запасов нефти, а в сочетании с глубиной залегания обусловливают выбор системы разработки и способов добычи нефти.

Высокой зффективностью характеризуется добыча нефти из многопластовых месторождений с большими запасами, сосредоточенными на относительно небольших площадях с отдельными богатыми залежами, т, е. с большой плотностью запасов. По величине извлекаемых запасов (млн. т.) залежи нефти условно в последнее время подразделяют на мелкие (менее 10)., средние (10-30), крупные (30-300) и уникальные (более 300). Крупным и уникальным месторождениям принадлежит ведущая роль в мировом балансе запасов.

С увеличением глубины залегания месторождения возрастают затраты на строительство и оборудование скважин, осложняются условия подъема нефти с глубинь на поверхность и т. д.

Таблица 1.1. Характеристика пластовых нефтей СССР

(по г. Ф. Требииу и др.)

В настоящее время глубокими называют скважины с глубиной от 4500 до 7500 м, сверхглубокими - от 7500 до 15 000 м.

Свойства коллекторов и флюидов обусловливают систему разработки, дебиты скважин, полноту извлечения нефти из недр, процессы добычи нефти и др. На технику добычи нефти существенно влияют поступление песка из пласта в ствол скважины, выпадение из нефти и отложение парафина, отложение минеральных солей, корродирующие свойства флюидов и др. Проницаемость в комплексе с толщиной пласта и вязкостью нефти определяет дебит скважин. По начальному . значению дебита (т/сут) различают низко- (до 7), средне- (от 7 до 25), высоко-(от 25 до 200) и сверхвысокодебитные (более 200) нефтяные залежи.

ЭкоНомико-географические параметры

Экономико-географические и социально-зкономические параметры имеют основное значение при решении вопросов размещения и развития новых нефтедобывающих районов. Под зко-номико-географическими параметрами понимают территориальное расположение месторождения, которое характеризуется удаленностью площади месторождения от зкономически развитых районов; климатом, рельефом местности, характером почвы п растительности, сейсмичностью района; ресурсами местных строительных материалов, воды, электроэнергии; зкономической освоенностью района.

Экономическая освоенность - это обжитость территории в хозяйственном отношении (наличие промышленных предприятий, запасов других полезных ископаемых, продуктов питания и т. п.), плотность населения, наличие трудовых ресурсов (свободной рабочей силы), транспортных магистралей, систем знерго-

снабжения. Предпочтение oтдaюt месторождениям в освоенных промышленных районах. Поскольку нефтяная промышленность - очень капиталоемкая отрасль, то такие месторождения могут быть освоены при меньших капиталовложениях без переселения и бытоустройства больших контингентов людей.

Важную роль в организации и выборе технологии добычи играют рельеф местности, сейсмичность,, заболоченность или засушливость территории, климатические условия, глубина вод при расположении месторождений под дном моря или океана. Например, средняя заболоченность в центре и на севере Западно-Сибирской нефтегазоносной провинции составляет более 50 %, а в отдельных районах доходит до 70-80 %. 63 % территории Самотлорского месторождения покрыто болотами и еще 12 % -озерами глубиной до 6 м, а в паводковый период она затопляется. Вечная мерзлота охватывает около половины перспективных территорий Западной Сибири. Территории Средней Азии, Кавказа, Карпат, Крыма относятся к сейсмически активным районам. На территории СССР имеются все климатические зоны со средними температурами от -50 °С в январе до + 32 °С в июле. Такие условия существенно влияют на деятельность человека, процессы добычи и транспорта нефти. Для работы в Таких осложненных условиях необходимы особые техника, оборудование для добычи нефти, технические средства по комплексной автоматизации нефтяных промыслов.

Социально-экономические параметры

Социально-экономические параметры связаны с социальным и экономическим развитием общества и в основном устанавливаются народнохозяйственными планами, а также решениями и постановлениями директивных органов. Эти параметры включают в себя товарные качества нефти, газа и других сопутствующих компонентов; народнохозяйственное и оборонное значение месторождения; социально-историческую характеристику периода разработки - обеспеченность запасами нефти на данной территории и в целом по стране; научно-технический прогресс в развитии технологии и техники добычи нефти, ее переработки и использования; политику государства по созданию новых промышленных центров-комплексов, по развитию международного сотрудничества и разделению труда.

Товарные качества нефти (фракционный и групповой составы, содержание серы и масел, теплота сгорания) могут определить выбор технологии и ежегодные объемы добычи нефти, придать месторождению народно-хозяйственное и оборонное значения. От обеспеченности (отношения суммы остаточных извлекаемых запасов к годовой добыче) зависят допустимый уровень затрат при добыче нефти (предельная себестоимость,, рен-

Табельный дебит скважин), перспективные планы развития смежных отраслей, изменения структуры топливно-энергетического баланса страны, направления научно-технического прогресса в развитии технологии разработки нефтяных месторождений и техники добычи нефти, политика государства внутри страны и на мировом нефтяном рынке. В целом эти параметры выражаются в виде технического задания на проектирование разработки конкретного нефтяного месторождения.

Такое сочетание всех параметров месторождения, которое в социалистическом обществе обусловливает народно-хозяйственную эффективность процессов добычи нефти, называют промышленной ценностью месторождения. Она определяет очередность и время вовлечения в разработку каждого нового месторождения для обеспечения абсолютного суммарного роста и компенсации естественного снижения объемов добычи из конкретных месторождений. Промышленная ценность характеризуется предельными значениями параметров месторождения, т. е. их кондициями. Кондиции - категория временная. Они изменяются в зависимости от технико-экономического уровня развития нефтяной промышленности, спроса на нефть.

Таким образом, параметры месторождения определяют процессы добычи нефти; задача технологов состоит в совершенствовании и увеличении общей технико-экономической эффективности этих процессов с учетом конкретных природных условий и с безусловным соблюдением установленных норм по охране недр и окружающей среды.

§ 1.2. РЕЖИМЫ РАБОТЫ ЗАЛЕЖЕЙ

Режимом работы залежи называется проявление преобладающего вида пластовой энергии в процессе разработки.

Источники и характеристики пластовой энергии

Энергия - это физическая величина, определяющая способность тел совершать работу. Работа, применительно к нефтедобыче, представляется как разность энергий или освободившаяся энергия, необходимая для перемещения нефти в пласте и дальше на поверхность. Различаем естественную и в случае ввода извне, с поверхности искусственную пластовые энергии. Они выражаются в виде потенциальной энергии как энергии положения и энергии упругой деформации.

Потенциальная энергия положения

E„ = Mgh„, (1.1)

где М - масса тела (пластовой или закачиваемой с поверхности воды, нефти, свободного газа); -ускорение свободного