Разработка нефтяных месторождений
Покупка
Новинка
Основная коллекция
Издательство:
Инфра-Инженерия
Год издания: 2024
Кол-во страниц: 328
Дополнительно
Вид издания:
Учебное пособие
Уровень образования:
ВО - Бакалавриат
ISBN: 978-5-9729-1803-4
Артикул: 717587.03.99
Рассмотрены объекты, системы и технологии разработки нефтяных месторождений. Показаны модели нефтяных пластов, приведены методики расчетов для месторождений на естественных режимах и при искусственном воздействии на продуктивный пласт закачкой воды, теплоносителей и других веществ, а также созданием определенных внутрипластовых условий. Раскрыты способы управления процессами извлечения нефти, предложены методики экономической оценки проектных решений. Для студентов и аспирантов высших учебных заведений, обучающихся по нефтегазовым направлениям подготовки, а также специалистов в области разработки нефтяных месторождений.
Тематика:
ББК:
УДК:
ОКСО:
- ВО - Бакалавриат
- 21.03.01: Нефтегазовое дело
- ВО - Специалитет
- 21.05.03: Технология геологической разведки
- 21.05.05: Физические процессы горного или нефтегазового производства
- 21.05.06: Нефтегазовые техника и технологии
ГРНТИ:
Скопировать запись
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов
М. М. МУСИН, А. А. ЛИПАЕВ, Р. С. ХИСАМОВ РАЗРАБОТКА НЕФТЯНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ Учебное пособие Под редакцией профессора А. А. Липаева 3-е издание, переработанное и дополненное Москва Вологда «Инфра-Инженерия» 2024
УДК 622.276.1/.4 ББК 33.361 М91 Рецензенты: советник генерального директора АО «ВНИИнефть», профессор кафедры разработки и эксплуатации нефтяных месторождений РГУ нефти и газа (НИУ) им. И. М. Губкина, заслуженный деятель науки РФ, действительный член РАЕН, д. т. н. С. А. Жданов; советник генерального директора АО «РИТЭК» по геологоразведке, заслуженный геолог РФ, лауреат премии Правительства РФ в области науки и техники, к. г.-м. н. С. В. Делия; кафедра разработки и эксплуатации нефтяных и газовых месторождений Самарского государственного технического университета (заведующий кафедрой, доцент В. В. Коновалов) Мусин, М. М. М91 Разработка нефтяных месторождений : учебное пособие / М. М. Мусин, А. А. Липаев, Р. С. Хисамов ; под ред. проф. А. А. Липаева. - 3-е изд., перераб. и доп. - Москва ; Вологда : Инфра-Инженерия, 2024. - 328 с. : ил., табл. ISBN 978-5-9729-1803-4 Рассмотрены объекты, системы и технологии разработки нефтяных месторождений. Показаны модели нефтяных пластов, приведены методики расчетов для месторождений на естественных режимах и при искусственном воздействии на продуктивный пласт закачкой воды, теплоносителей и других веществ, а также созданием определенных внутрипластовых условий. Раскрыты способы управления процессами извлечения нефти, предложены методики экономической оценки проектных решений. Для студентов и аспирантов высших учебных заведений, обучающихся по нефтегазовым направлениям подготовки, а также специалистов в области разработки нефтяных месторождений. УДК 622.276.1/.4 ББК 33.361 ISBN 978-5-9729-1803-4 Мусин М. М., Липаев А. А., Хисамов Р. С., 2024 Издательство «Инфра-Инженерия», 2024 Оформление. Издательство «Инфра-Инженерия», 2024
ОГЛАВЛЕНИЕ
Список сокращений ......................................................................................................................
10
Предисловие к первому изданию..................................................................................................
13
Предисловие ко второму изданию................................................................................................
14
Введение ........................................................................................................................................
15
РАЗДЕЛ I. НЕФТЬ И ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЕЕ ДОБЫЧИ .......................................
18
ГЛАВА 1. Месторождения углеводородов, нефтяная залежь,
продуктивный пласт ...............................................................................................
18
1.1. Классификация месторождений по составу углеводородов
и величине запасов
.....................................................................................................
18
1.2. Качественные и количественные характеристики нефтяных залежей.
Запасы и ресурсы нефти ............................................................................................
18
1.3. Основные характеристики пласта и пород-коллекторов нефти и газа .................
20
1.4. Физические свойства нефти, пластовой воды и газа.
Классификация нефтей по вязкости и плотности ...................................................
24
ГЛАВА 2. Добыча нефти с помощью энергии пласта
и внесения энергии в него извне ...........................................................................
27
2.1. Энергия залежей нефти и газа....................................................................................
27
2.2. Коэффициент нефтеотдачи при различных режимах работы
нефтяных пластов ......................................................................................................
28
2.3. Различные подходы к добыче нефти
(классификация систем разработки месторождений) ............................................
30
2.3.1. Очистная выемка нефтебитуминозных пород .............................................
30
2.3.2. Фильтрационные методы разработки нефтяных месторождений
................
32
Контрольные вопросы к разделу I
...............................................................................................
34
РАЗДЕЛ II. ФИЛЬТРАЦИОННО-ДРЕНАЖНАЯ РАЗРАБОТКА
НЕФТЯНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ
(ПЕРВИЧНЫЕ И ВТОРИЧНЫЕ МЕТОДЫ) ..................................................
35
ГЛАВА 3. Системы и технологии разработки нефтяных месторождений
с искусственным поддержанием пластового давления ....................................
35
3.1. Многопластовые месторождения. Выделение объекта разработки
......................
35
3.2. Основные параметры фильтрационных систем разработки
..................................
37
3.3. Классификация и схемы размещения скважин систем разработки
месторождений с искусственным поддержанием пластового давления ..............
37
3.3.1. Законтурное заводнение ..................................................................................
39
3.3.2. Приконтурное заводнение
...............................................................................
40
3.3.3. Внутриконтурное заводнение .........................................................................
40
3.3.3(1). Рядные системы .................................................................................
40
3.3.3(2). Системы с площадным расположением скважин
...........................
41
3.3.3(3). Блоковое, очаговое и избирательное заводнение ..........................
43
3.4. Технологические показатели разработки нефтяных месторождений
...................
44
3.5. Ввод месторождения в разработку. Этапы разработки
..........................................
50
ГЛАВА 4. Моделирование разработки нефтяных месторождений
...................................
52
4.1. Основные типы и этапы моделирования .................................................................
52
4.2. Геологические (математические) модели пластов
..................................................
56
4.2.1. Типы моделей пластов. Степень их неоднородности ................................. 56 4.2.2. Вероятностно-статистическое описание модели слоистого и неоднородного по площади пластов ......................................................... 58 4.3. Моделирование процессов разработки нефтяных месторождений ...................... 60 4.3.1. Модели движения жидкостей в пласте .......................................................... 60 4.3.2. Использование математических методов при расчетах процесса разработки ................................................................ 62 4.3.2(1). Точные решения ................................................................................. 62 4.3.2(2). Метод эквивалентных фильтрационных сопротивлений ............... 65 4.3.2(3). Понятие о численном методе решения фильтрационных задач ... 67 ГЛАВА 5. Разработка нефтяных месторождений на естественных режимах ................. 69 5.1. Разработка нефтяных месторождений при упругом режиме ................................. 69 5.1.1. Упругий режим и применение его теории к решению различных задач ............................................................................................. 69 5.1.2. Уравнение фильтрации жидкости при упругом режиме .............................. 73 5.1.3. Упругий запас месторождения ........................................................................ 75 5.1.4. Уравнение материального баланса ................................................................. 75 5.1.5. Методика расчета давления в круговом пласте при упругом режиме в законтурной области .................................................................................... 76 5.2. Разработка нефтяных месторождений в режиме растворенного газа ................... 79 5.2.1. Механизм вытеснения нефти в режиме растворенного газа ....................... 79 5.2.2. Методика гидродинамических расчетов в режиме растворенного газа ......................................................................... 80 5.2.2(1). Смешанный режим ............................................................................ 81 5.2.2(2). Чистый режим растворенного газа ................................................... 83 5.2.2(3). Разработка пласта при образовании газовой шапки ....................... 85 ГЛАВА 6. Теоретические основы разработки нефтяных месторождений с применением заводнения .................................................................................... 87 6.1. Закономерности движения жидкости в пористой среде (закон Дарси) ................ 88 6.2. Совместное течение нефти и воды в пористых средах .......................................... 89 6.3. Поверхностное натяжение ........................................................................................ 89 6.4. Смачиваемость горных пород ................................................................................... 90 6.5. Распределение флюидов в поровом пространстве .................................................. 91 6.6. Капиллярное давление ................................................................................................ 93 6.7. Относительные фазовые проницаемости ................................................................ 95 6.8. Насыщенность связанной водой ............................................................................... 96 6.9. Методика расчета показателей разработки слоистого пласта при поршневом вытеснении нефти водой ............................................................... 97 6.10. Методика расчета распределения водонасыщенности в линейном однородном пласте по модели фронтального вытесненения (модель Бакли-Леверетта) ....................................................................................... 99 6.11. Методика расчета технологических показателей разработки по модели непоршневого вытеснения нефти водой по схеме Бакли-Леверетта ................ 103 6.12. Модель однородного пласта с осредненными относительными фазовыми проницаемостями ................................................................................................... 104 ГЛАВА 7. Численная модель многомерного течения двух несмешивающихся жидкостей ............................................................................ 107 7.1. Постановка плоской задачи фильтрации двухфазной жидкости ........................ 107
7.2. Численный метод решения плоской задачи фильтрации двухфазной жидкости .............................................................................................. 109 7.3. Пример составления разностных уравнений для плоского течения однородной несжимаемой жидкости ..................................................................... 112 ГЛАВА 8. Разработка месторождений с трудноизвлекаемыми запасами ..................... 114 8.1. Разработка трещиновато-пористых пластов при вытеснении нефти водой .......................................................................................................................... 114 8.1.1. Общие представления о трещиноватости продуктивных пластов и фильтрации жидкости в них ...................................................................... 114 8.1.2. Гидродинамическая модель процесса вытеснения нефти водой из трещиновато-пористого пласта .............................................................. 117 8.2. Разработка пластов с аномально высоким пластовым давлением ...................... 119 8.3. Разработка месторождений с неньютоновской нефтью ....................................... 121 8.4. Методы извлечения тяжелых нефтей и природных битумов .............................. 122 8.5. Проблемы и перспективы добычи нефтяных сланцев ......................................... 126 ГЛАВА 9. Разработка газонефтяных (нефтегазовых) и нефтегазоконденсантных залежей ..................................................................................................................... 127 9.1. Классификация газонефтяных (нефтегазовых) залежей ...................................... 128 9.2. Системы разработки газонефтяных (нефтегазовых) залежей ............................. 129 9.3. Разработка газонефтяных залежей на естественном режиме .............................. 131 9.4. Расчет процесса разработки нефтегазоконденсантных месторождений ............. 133 9.5. Опыт и основные проблемы разработки нефтегазовых и нефтегазоконденсатных месторождений ............................................................ 135 ГЛАВА 10. Особенности освоения (разработки) морских нефтегазовых месторождений ..................................................................................................... 137 10.1. Особенности геолого-геофизических работ ........................................................ 137 10.2. Разведочное и эксплуатационное бурение .......................................................... 138 10.3. Обустройство месторождений .............................................................................. 140 10.4. Строительство стационарных платформ и эстакад ............................................ 141 10.5. Разработка и эксплуатация морских нефтегазовых месторождений ................ 141 ГЛАВА 11. Опыт и проблемы разработки месторождений с применением заводнения ................................................................................ 144 11.1. Развитие видов и систем традиционного заводнения ........................................ 144 11.2. Интенсификация систем заводнения (гидродинамические методы увеличения нефтеизвлечения из продуктивных пластов) ...................................................... 148 11.2.1. Технология нестационарного заводнения с изменением направлений фильтрационных потоков .......................................................................... 148 11.2.2. Форсированный отбор жидкости (ФОЖ) .................................................. 151 11.2.3. Гидродинамические МУН для ввода недренируемых запасов ............... 151 11.2.4. Оптимизация плотности сетки скважин .................................................... 153 11.2.5. Модификация систем разработки нефтяных месторождений с применением горизонтальных скважин ................................................. 154 11.2.6. Геолого-физические методы ...................................................................... 156 11.3. Проблемы разработки месторождений с применением заводнения и возможные пути их решения ............................................................................. 157 Контрольные вопросы к разделу II ........................................................................................... 160
РАЗДЕЛ III. МЕТОДЫ УВЕЛИЧЕНИЯ НЕФТЕИЗВЛЕЧЕНИЯ ИЗ ПЛАСТОВ .................................................................................................... 161 ГЛАВА 12. Понятие МУН, их особенности, критерии выбора, технологическая эффективность применения .............................................. 161 12.1. Классификация методов повышения нефтеизвлечения из пластов ........... 161 12.2. Выбор МУН для применения на объекте разработки ................................. 164 12.3. Определение технологического эффекта от применения МУН ................. 166 ГЛАВА 13. Химические методы повышения нефтеизвлечения из пластов ................. 167 13.1. Классификация химических методов ................................................................... 167 13.2. Вытеснение нефти из пластов водными растворами ПАВ ................................ 167 13.3. Полимерное заводнение ........................................................................................ 170 13.3.1. Технологии полимерного заводнения в сочетании с другими химреагентами ............................................................................................. 172 13.3.2. Опыт применения полимерного заводнения ........................................... 173 13.3.3. Термополимерное воздействие на залежи высоковязкой нефти .............. 174 13.3.4. Циклическое внутрипластовое полимерно-термическое воздействие (ЦВПТВ) и расчет его технологических показателей .............................. 176 13.4. Щелочное заводнение ............................................................................................. 180 ГЛАВА 14. Газовые методы увеличения нефтеизвлечения из пластов ......................... 182 14.1. Общие сведения об использовании газовых МУН ............................................. 182 14.2. Типы вытеснения нефти газовыми агентами ...................................................... 183 14.3. Вытеснение нефти из пластов растворителями и газом высокого давления ................................................................................... 185 14.4. Циклическая закачка газа, водогазовое воздействие .......................................... 187 14.5. Разработка месторождений с использованием закачки в пласт двуокиси углерода .................................................................................... 189 ГЛАВА 15. Тепловые методы разработки нефтяных месторождений ........................... 193 15.1. Основные предпосылки применения тепловых методов добычи нефти ........... 193 15.2. Нагнетание в пласт теплоносителей...................................................................... 197 15.2.1. Виды технологий нагнетания в пласт теплоносителей ............................ 197 15.2.2. Характеристики теплоносителей ............................................................... 197 15.2.3. Непрерывная продолжительная закачка теплоносителя ......................... 202 15.2.4. Создание тепловой оторочки с последующим продвижением ее ненагретой водой ..................................................................................... 208 15.2.5. Особенности технологий разработки тяжелых высоковязких нефтей в карбонатных коллекторах путем закачки теплоносителей .................. 209 15.2.5(1). Импульсно-дозированное тепловое воздействие (ИДТВ) и импульсно-дозированное тепловое воздействие с паузами (ИДТВП) на пласт ...................................................................... 209 15.2.5(2). Теплоциклическое воздействие на нефтяной пласт (ТЦВП) и технология «больших треугольников» ................................. 212 15.2.6. Применение горизонтальных скважин для добычи высоковязких нефтей методом теплового воздействия ................................................................. 214 15.2.6(1). Технологии SAGD и Vapex ......................................................... 216 15.2.6(2). Технологии разработки нефтяных месторождений с помощью вертикально-горизонтальной системы скважин ..................... 221 15.3. Технологии МУН с выделением тепла непосредственно в пласте ................... 224
15.3.1. Технологии внутрипластового горения (ВГ) и термогазового воздействия (ТГВ) ........................................................................................ 224 15.3.1(1). Химические реакции, происходящие в пласте при высокотемпературном горении и низкотемпературном окислении .................................................................................... 224 15.3.1(2). Внутрипластовое горение и его разновидности ....................... 225 15.3.1(3). Технология внутрипластового горения в сочетании с заводнением .............................................................................. 230 15.3.1(4). Методика расчета показателей разработки при ВГ ................. 230 15.3.1(5). Модифицированные способы внутрипластового горения ........................................................................................ 232 15.3.1(6). Опыт применения, проблемы и перспективы технологий внутрипластового горения .......................................................... 236 15.3.1(7). Термогазовое воздействие на пласт ........................................... 240 15.3.2. Организация термохимического воздействия на нефтяной пласт ........................................................................................ 242 15.3.3. Электропрогрев пласта ................................................................................ 243 ГЛАВА 16. Микробиологические методы увеличения нефтеизвлечения ...................... 243 ГЛАВА 17. Физические методы воздействия на призабойную зону скважины и пласт .................................................................................................................... 247 Контрольные вопросы к разделу III .......................................................................................... 248 РАЗДЕЛ IV. РУДНИЧНЫЕ И КОМБИНИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫ РАЗРАБОТКИ НЕФТЯНЫХ И БИТУМНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ................................ 250 ГЛАВА 18. Открытая (карьерная) разработка месторождений природных битумов ............................................................................................. 250 18.1. Основные представления об открытой разработке. Понятие о карьере .................................................................................................. 250 18.2. Битуминозные породы как объект открытой (карьерной) разработки .............................................................................................................. 251 18.3. Этапы открытой разработки .................................................................................. 252 18.4. Системы открытой разработки месторождений природных битумов .............. 255 18.5. Коэффициент вскрыши и рентабельность карьерной разработки битумных месторождений ................................................................................... 256 ГЛАВА 19. Шахтные методы разработки месторождений тяжелых нефтей и природных битумов ......................................................................................... 257 19.1. Шахты: основные понятия и определения. Опыт шахтной разработки нефтяных месторождений ...................................... 257 19.2. Классификация шахтных методов разработки нефтяных и битумных месторождений ................................................................................. 260 19.3. Горно-геологические условия для применения шахтных методов разработки месторождений тяжелых нефтей и природных битумов ................................... 262 19.4. Шахтно-дренажные системы разработки нефтяных месторождений ............. 263 19.4.1. Разработка нефтяных месторождений термошахтным способом ........... 264 19.4.1(1). Анализ технологических показателей и основные системы термошахтной разработки трещиноватых залежей тяжелых нефтей ........................................................................... 264
19.4.1(2). Критерии выбора объектов и особенности проектирования термошахтной разработки месторождений тяжелых углеводородов ............................................................................ 273 19.4.1(3). Расчеты технологических показателей термошахтной разработки нефтяных месторождений ..................................... 275 19.5. Шахтные очистные системы разработки месторождений тяжелых нефтей и природных битумов ............................................................................................ 281 19.6. Перспективы применения шахтной добычи углеводородов ............................. 283 Контрольные вопросы к разделу IV .......................................................................................... 285 РАЗДЕЛ V. УПРАВЛЕНИЕ РАЗРАБОТКОЙ НЕФТЯНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ .......................................................................................... 286 ГЛАВА 20. Методы контроля за процессом разработки ................................................... 286 20.1.1. Геолого-промысловые методы ................................................................... 286 20.1.2. Гидродинамические методы ....................................................................... 287 20.1.3. Промыслово-геофизические методы ......................................................... 288 20.2. Регистрация и анализ показателей разработки (геолого-промысловая документация ......................................................................................................... 290 20.3. Компьютерное вопроизведение и постоянно действующие модели разработки нефтяных месторождений ...................................................................................... 290 ГЛАВА 21. Регулирование разработки нефтяных месторождений ................................ 293 21.1. Цели регулирования разработки .......................................................................... 293 21.2. Классификация и характеристики методов регулирования ............................. 294 21.2.1. Регулирование без изменения запроектированной системы разработки .................................................................................................... 295 21.2.2. Регулирование путем совершенствования и частичного изменения системы разработки ........................................... 296 ГЛАВА 22. Особенности контроля и регулирования тепловых процессов в нефтяном пласте, в том числе при термошахтной разработке ............... 297 Контрольные вопросы к разделу V ........................................................................................... 300 РАЗДЕЛ VI. ПРАВОВОЕ И ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ РАЗРАБОТКИ НЕФТЯНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ .................................. 300 ГЛАВА 23. Правовые условия разработки нефтяных месторождений. Виды проектных технологических документов ............................................ 301 ГЛАВА 24. Экономическая оценка проектов разработки месторождений углеводородов ....................................................................................................... 303 24.1. Методика расчёта экономических показателей проектов разработки нефтяных месторождений ....................................................................................................... 303 24.2. Исходные параметры оценки экономической эффективности проектов освоения нефтяных месторождений ................................................... 304 24.2.1. Цены на нефть, нефтепродукты, попутные компоненты ......................... 305 24.2.2. Налоги и отчисления, налоговые льготы при освоении месторождений .................................................................... 305 24.2.3. Оценочные показатели вариантов разработки .......................................... 306 24.2.4. Технико-экономические показатели вариантов разработки .................... 307
24.2.5. Анализ рисков при определении экономических показателей разработки месторождений ..................................................................................... 308 Контрольные вопросы к разделу VI .......................................................................................... 309 ПРИЛОЖЕНИЕ 1. Случайные величины ........................................................................... 310 ПРИЛОЖЕНИЕ 2. Стандартные законы распределения случайных чисел ................ 312 ПРИЛОЖЕНИЕ 3. Методика текущего планирования добычи нефти и жидкости ............................................................................................... 316 ПРИЛОЖЕНИЕ 4. Пример расчета экономических показателей проекта разработки месторождения .................................................................. 320 ПРИЛОЖЕНИЕ 5. Пример экономической оценки эффективности мероприятий, направленных на интенсификацию процессов добычи нефти ......................................................................................... 322 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ ....................................................................................................... 323
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ АГНИ - Альметьевский государственный нефтяной институт БашНИПИнефть - Башкирский научно-исследовательский и проектный институт нефти БС - боковой ствол БГС - боковые горизонтальные стволы ВБК - водобитумный контакт ВВГ - влажное внутрипластовое горение ВГ - внутрипластовое горение ВГВ - воздействие горячей водой ВГС - водогазовая смесь ВДОГ - внутрипластовый движущийся очаг горения ВНЗ - водонефтяная зона ВНИИнефть - Всероссийский нефтегазовый научно-исследовательский институт нефти им. академика А. П. Крылова ВНК - водонефтяной контакт ВНФ - водонефтяной фактор ВС - вертикальные скважины ВУС - вязко-упругий состав ГБ - горизонтальное бурение ГГРП - глубокопроникающий гидравлический разрыв пласта ГДИ - гидродинамические исследования ГИС - геофизические исследования скважин ГИС - геологическое изучение сейсморазведки ГКЗ - Государственная комиссия по запасам полезных ископаемых ГНЗ - газонефтяная зона ГОК - гелеобразующие композиции ГПЗ - газоперерабатывающий завод ГРП - гидравлический разрыв пласта ГС - горизонтальные скважины ГТМ - геолого-технические мероприятия ЕР - естественный режим ИДТВ - импульсно-дозированное тепловое воздействие ИДТВП - импульсно-дозированное тепловое воздействие с паузами КВД - кривая восстановления давления КВЧ - количество взвешенных частиц КИН - коэффициент извлечения нефти КМЦ - карбоксиметилцеллюлоза КНИ - коэффициент нефтеизвлечения КНС - кустовая насосная станция КТРКК - комплексная технология разработки залежей в карбонатных коллекторах КТРТК - комплексная технология разработки слабопроницаемых и глинистых терригенных коллекторов КТРТ КВН - комплексная технология разработки залежей в терригенных коллекторах, содержащих высоковязкие нефти КОН - гидроокись калия ЛИ - лабораторные измерения МПТ - металлопластмассовые трубы МСП - морские стационарные платформы МУН - методы увеличения нефтеизвлечения (нефтеотдачи) НБЗ - начальные балансовые запасы нефти НГДУ - нефтегазодобывающее управление