5. Основные законы фильтрации жидкости в пористой среде.

Закон Дарси — закон фильтрации жидкостей и газов в пористой среде. Исторически закон был получен А.Дарси экспериментально, но может быть получен с помощью осреднения уравнений Навье – Стокса, описывающих течение в масштабе пор (в настоящее время имеются доказательства для пористых сред с периодической  и случайной  микроструктурой). Выражает зависимость скорости фильтрации флюида от градиента напора:

где:   — скорость фильтрации,   — коэффициент фильтрации,   — градиент напора

6. Особенности разработки трещиновато-поровых коллекторов.

7. Виды и назначение площадных систем заводнения.

применяют на поздних стадиях разработки для вовлечения ранее не затронутых и слаборазрабатываемых участков залежи.

Площадное заводнение характеризуется рассредоточенной закачкой воды в залежь по всей площади ее нефтеносности. Площадные системы заводнения по числу скважино-точек каждого элемента залежи с расположенной в его центре одной добывающей скважиной могут быть четырех-, пяти-, семи- и девятиточечные , также линейные ( рис. 4 ).

Наиболее часто используемые: пятиточечную, семиточечную и девятиточечную.

П ятиточечная система (рис. 12). Элемент системы представляет собой квадрат, в углах которого находятся добы вающие, а в центре — нагнетательная скважина. Для этой системы отношение нагнетательных и добывающих скважин со-ставляет 1 :1,w = 1.

Семиточечная система (рис. 13). Элемент системы представляет собой шестиугольник с добывающими скважинами в углах и нагнетательной в центре. Доб. скв.расположены в углах шестиугольника, а нагн.—в центре. Параметр и =1/2, т. е. на одну нагнетательную скважину приходятся две добывающие.

Девятиточечная система (рис. 14Нагн.скв.:добыв.скв= 1 : 3 , так что w=1/3.

Самая интенсивная из рассмотренных систем с площадным расположением скважин пятиточечная, наименее интенсивная девятиточечная. Считается, что все площадные системы жесткие, поскольку при этом не допускается без нарушения геометрической упорядоченности расположения скважин и потоков движущихся в пласте веществ использование других нагнетательных скважин для вытеснения нефти из данного элемента, если нагнетательную скважину, принадлежащую данному элементу, нельзя эксплуатировать по тем или иным причинам.

Если, например, в блочных системах разработки (особенно в трехрядной и пятирядной) не может эксплуатироваться какая-либо нагнетательная скважина, то ее может заменить соседняя в ряду. Если же вышла из строя или не принимает закачиваемый в пласт агент нагнетательная скважина одного из элементов системы с площадным расположением скважин, то необходимо либо бурить в некоторой точке элемента другую такую скважину (очаг), либо осуществлять процесс вытеснения нефти из пласта за счет более интенсивной закачки рабочего агента в нагнетательные скважины соседних элементов. В этом случае упорядоченность потоков в элементах сильно нарушается.

Площадные с-мы позволяют более рассредоточенно воздействовать на пласт.(разработкиасильно неоднородных по площади пластов). Нагнетательные скважины более рассредоточены по площади, что дает возможность подвергнуть отдельные участки пласта большему воздействию.

Таким образом, рядные системы предпочтительны при разработке сильно неоднородных по вертикальному разрезу пластов.

В поздней стадии разработки пласт оказывается в значительной своей части занятым вытесняющим нефть веществом (например, водой). Однако вода, продвигаясь от нагнетательных скважин к добывающим, оставляет в пласте некоторые зоны с высокой нефтенасыщенностью, близкой к первоначальной нефтенасыщенности пласта, т. е. так называемые целики нефти. Для извлечения из них нефти в принципе можно пробурить скважины из числа резервных 5-точечной системы, в результате чего получают девятиточечную систему.

8. Виды и назначение рядных систем заводнения. применяют 1, 3х и 5рядную схемы расположения скважин (чередование одного ряда добывающих скважин и ряда нагнетательных скважин, трех рядов доб. и одного ряда нагнетательных скважин, 5 д.скв и 1 ряда нагн. скв. Более пяти рядов добывающих скважин обычно не применяют, т.к. в центральной части полосы нефтеносной площади, заключенной между рядами нагнетательных скважин, воздействие на пласт заводнением ощущаться практически не будет, => падение пласт. давления. Число рядов – нечетное, необходимо проводить центральный ряд скважин, к которому предполагается стягивать водонефтяной- раздел при его перемещении в процессе разработки пласта. Поэтому центральный ряд скважин - стягивающим рядом. Разновидность рядных с-м — блоковые системы. При этих системах на месторождениях, обычно в направлении, поперечном их простиранию, располагают ряды добывающих и нагнетательных скважин.

Однорядная система разработки. Расположение скважин при такой системе показано на рис. 6. Рядные системы разработки необходимо характеризовать помимо расстояния между нагнетательными скважинами и расстояния между добывающими скважинами следует учитывать ширину блока или полосы.

Параметр плотности сетки скважин Sc и параметр NKP для однорядной, трехрядной и пятирядной систем могут принимать примерно такие же или большие значения, что и для систем с законтурным заводнением. Ширина полосы при использовании заводнения может составлять 1 —1,5 км, а при использовании методов повышения нефтеотдачи — меньшие значения.

Поскольку в однорядной системе число добывающих скважин примерно равно числу нагнетательных, то эта система очень интенсивная. При жестком водонапорном режиме дебиты жидкости доб. скважин равны расходам закачиваемого агента в нагн. скважины. Эту с-му используют при разработке низкопроницаемых, сильно неоднородных пластов с целью обеспечения большего охвата пластов воздействием, а также при проведении опытных работ на месторождениях по испытанию технологии методов повышения нефтеотдачи пластов, поскольку она обеспечивает возможность быстрого получения тех или иных результатов. Вследствие того что по однорядной системе, как и по всем рядным системам, допускается различное число нагн. и доб. скважин в рядах, можно нагн. скважины использовать для воздействия на различные пропластки с целью повышения охвата неоднородного пласта разработкой. Применяются как шахматное, так и линейное расположение скважин.

При прогнозировании технологических показателей разработки месторождения достаточно рассчитать данные для одного элемента, а затем суммировать их по всем элементам системы с учетом разновременности ввода элементов в разработку.

Трехрядная и пятирядная системы .Для трехрядной и пятирядной систем разработки имеет значение не только ширина полосы L_п, но и расстояния между нагнетательными и первым рядом добывающих скважин l₀₁, между первым и вторым рядом доб. скважин l₁₂ (рис. 8), между вторым и третьим рядом доб. скважин для пятирядной системы l2 з (рис. 9). Ширина полосы L_п зависит от числа рядов доб. скважин и расстояния между ними. Если, например, для пятирядной системы l₀₁= l₁₂ = l₂₃=700 м, то L_п = 4,2 км.

Рис. 8. Расположение скважин при трехрядной системе разработки: Рис. 9. Расположение скважин при пятирядной системе разработки:

1 - условный контур нефтеносности; 2- добывающие скважины; 3 – нагнетательные скважины I, 2, 3 — см. рис. 8

Параметр со для трехрядной систем, равный отношению числа нагнетательных скважин к числу добывающих скважин w равен примерно 1/3, а для пятирядной 1/5. При значительной приемистости нагн. скважин по трехрядной и пятирядной с-мам число их вполне обеспечивает высокие дебиты жидкости доб. скважин и высокий темп разработки м-я в целом. Конечно, трехрядная система более интенсивная, нежели пятирядная, и обеспечивает определенную возможность повышения охвата пласта воздействием через нагн. скважины путем раздельной закачки воды или других веществ в отдельные пропластки. В то же время при пятирядной системе имеются большие, по сравнению с трехрядной, возможности для регулирования процесса разработки пласта путем перераспределения отборов жидкости из отдельных добывающих скважин. Элементы трехрядной и пятирядной систем показаны соответственно на рис. 10 и 11.

9. Основные виды внутриконтурного заводнения. При внутриконтурном заводнении поддержание или восстановление баланса пластовой энергии осуществляется закачкой воды непосредственно в нефтенасыщенную часть пласта.

В России применяют следующие виды внутриконтурного заводнения:

разрезание залежи нефти рядами нагнетательных скважин на отдельные площадки; барьерное заводнение; разрезание на отдельные блоки самостоятельной разработки; избирательное и очаговое; сводовое заводнение; очаговое заводнение; площадное заводнение.

Система заводнения с разрезанием залежи на отдельные площади применяется на крупных месторождениях платформенного типа с широкими водонефтяными зонами. Эти зоны отрезают от основной части залежи и разрабатывают по самостоятельной системе. На средних и небольших по размеру залежах применяют поперечное разрезание их рядами нагнетательных скважин на блоки (блоковое заводнение). Ширина площадей и блоков выбирается с учетом соотношения вязкостей и прерывистости пластов (литологического замещения) в пределах до 3 – 4 км, внутри размещают нечетное число рядов добывающих скважин ( не более 5 – 7 ).

Разрезание на отдельные площади и блоки нашло применение на Ромашкинском (23 пласта горизонта Д₁ , Татария), Покровском (Оренбургская обл.), Правдинском, Мамонтовском, Западно-Сургутском, Самотлорском и других месторождениях.

В результате дальнейших исследований, исходя из опыта разработки было установлено, что наиболее целесообразно применять разрезание разрабатываемых пластов рядами нагнетательных скважин в блоке (полосе) находилось не более пяти рядов добывающих скважин. Так возникла современная разновидность рядных систем – блоковые системы разработки нефтяных месторождений: однорядная, трехрядная и пятирядная.

Барьерное. На м-ях с газовой шапкой нагн. скважины располагают по внутр. контуру газоносности, тем самым отсекая газовую часть от нефтяной. Что позволяет одновременно разрабатывать обе части пласта.

Избирательное. м-е буриться по треугольной или квадратной сеткой, на основе комплексного анализа, ГИС, результатов испытаний выбирают скважины лучше принимающие воду и используют их под ППД. Достигается более полный охват охват заводнением

Очаговое. Когда пробурено много скважин, детально изучено геологическое строение м-я и выявлена прерывистость продуктивных пластов или их выклинивание, наличие линз. нагн. скважины располагают так, чтобы обеспечить выработку незатронутых разработкой участков. Оно более эффективно на поздней стадии разработки. Внедрено на месторождениях Татарии, Башкирии, Пермской, Оренбургской областей и т.д.

Сводовое заводнение . При нем ряд нагнетательных скважин размещают на своде структуры или вблизи него. Если размеры залежи превышают оптимальные, то это заводнение сочетают с законтурным. Сводовое заводнение подразделяется на: осевое, кольцевое и центральное.

Осевое заводнение предусматривает поддержание пластового давления путем расположения нагнетательных скважин вдоль длинной оси структуры. Полагают, что такой метод заводнения может быть избран в связи со значительным ухудшением проницаемости в периферийной части залежи или с резко ухудшенной проницаемостью в законтурной части. Осевое заводнение было осуществлено в США на месторождениях Уиссон (1948 г.) и Келли-Снайдер ( 1954 г.) , в России - при разработке Новодмитриевского, Якушкинского, Усть-Балыкского (пласты группы А).

К ольцевое заводнение. Кольцевой ряд нагнетательных скважин с радиусом, приблизительно равным 0,4 радиуса залежи, разрезает залежь на центральную и кольцевую площади. (Ромашкинское месторождение ).

Центральное заводнение как разновидность кольцевого ( вдоль окружности радиусом 200 – 300 м размещают 4 – 6 нагнетательных скважин, а внутри ее имеется одна или несколько добывающих скважин).

Площадное заводнение характеризуется рассредоточенной закачкой воды в залежь по всей площади ее нефтеносности. Площадные системы заводнения по числу скважино-точек каждого элемента залежи с расположенной в его центре одной добывающей скважиной могут быть четырех-, пяти-, семи- и девятиточечные , также линейные ( рис. 4 ).

Рис. 4 Площадная четырех-(а), пяти-(б), семи-(В), девятиточечная (г) и линейная (д,е) системы заводнения (с выделенными элементами)

Линейная система – это однорядная система блокового заводнения, причем скважины размещаются в шахматном порядке. Отношение нагнетательных и добывающих скважин составляет 1 : 1 . Элементом этой системы может служить прямоугольник со сторонами 2L и 2 н = 2  д = 2. Если 2L = 2, то линейная система переходит в пятиточечную с таким же соотношением скважин ( 1: 1 ) . 5т система симметрична и за элемент можно выбрать также обратное размещение скважин с нагн. скважиной в центре (обращенная пятиточечная система). В 9т системе на одну доб. скважину приходится три нагн. (соотношение скважин 3 : 1). В обращенной 9т (с нагн. скважиной в центре квадрата) соотношение нагн. и доб. скважин составляет 1 : 3 . При треугольной сетке размещения скважин имеем 4т ( обращенную семиточечную) и 7т ( или обращенную четырехточечную) системы с соотношением нагн. и доб. скважин соответственно 1:2 и 2:1. Площадное заводнение эффективно при разработке малопроницаемых пластов. Его эффективность увеличивается с повышением однородности, толщины пласта, а также с уменьшением вязкости нефти и глубины залегания залежи.

10. Источники пластовой энергии. Источниками пластовой энергии являются напор краевой и подошвенной вод, давление газа в газовой

шапке и растворенного газа в нефти после выделения его из раствора, давление от веса столба нефти, упругое расширение воды и нефти, сжатие пласта под давлением веса вышележащих пород при снижении пластового давления. Эти силы проявляются раздельно и совместно. Различают два типа источников пластовой энергии - естественные и искусственные. К естественным источникам относятся упругость пластовой системы, напор пластовых вод, наличие свободного газа (в виде газовой шапки), энергия растворенного газа, напор обусловленный силой тяжести. Пластовую энергию можно поддерживать искусственным способом - закачкой в пласт воды, пара или газа. В зависимости от того, какой источник пластовой энергии преобладает, формируется определенный режим разработки.

11. Режимы эксплуатации залежей. Режимом называется характер проявления преобладающего вида пластовой энергии, продвигающей нефть и газ по пласту к забоям скважин и зависящей от природных условий. Наиболее распространенные в практике разработки нефтяных месторождений режимы пластов - упругий, растворенного газа и газонапорный или газовой шапки. При упругом режиме нефть вытесняется из пористой сре­ды за счет упругого расширения жидкостей (нефти и воды), а также за счет уменьшения порового объема со снижением пластового давления вследствие деформации горных пород.

Если законтурная область нефтяного пласта имеет выход на дневную поверхность в горах, где пласт постоянно пополняется водой, или водоносная область нефтяной залежи весьма обширна, а пласт в ней высоко проницаем, то режим такого пласта будет естественным упруговодонапорным. С уменьшением пластового давления до значения, меньшего, чем давление насыщения, из нефти начинает выделятся растворенный в ней газ, и режим пласта изменится, упругий режим сменится режимом растворенного газа.В большинстве же случаев выделяющийся из нефти газ всплывает под действием гравитационных сил, образуя газовую шапку (вторичную). В результате этого в пласте создается газонапорный режим или режим газовой шапки. Когда же оказываются истощенными и упругая энергия, и энергия выделяющегося из нефти газа, нефть из пласта под действием гравитации стекает на забой, такой режим пласта называют гравитационным. 1.без ППД (- упругий режим;упругогазонапорный,гравитационный,раств.газа упруго-водонапорный режим(вытеснение газированной нефти водой) 2. с ППД (-законтурное заводнение;приконтурное;-внутриконтурное заводнение: 1.рядное(1, 3,5-рядная сист)2. площадная сист(4,5,7,9-титочечная)

3. сводовое 4. блоковое 5. Барьерное 6. Очаговое