Мулявин С.Ф. Проектирование разработки нефтяных и газовых месторождений
Подождите немного. Документ загружается.
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЕГАЗОВЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
ИНСТИТУТ НЕФТИ И ГАЗА
Кафедра разработка и эксплуатация
нефтяных месторождений
Открытое акционерное общество
«Сибирский научно-исследовательский институт нефтяной
промышленности» (ОАО СибНИИНП)
Мулявин С.Ф.
ПРОЕКТИРОВАНИЕ РАЗРАБОТКИ НЕФТЯНЫХ И
ГАЗОВЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ
учебное пособие
Тюмень, 2009г.
2
Утверждено на заседании кафедры____________________________
Протокол №_____от «____» ______________20____г.
Составитель: Мулявин С.Ф., доцент, к.т.н.
©
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Тюменский государственный
нефтегазовый университет», 2009
1
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ 2
§1. Особенности современного этапа развития нефтяной и газовой промышленности 4
§2. Технологические проектные документы 7
§3. Понятия о пластовых флюидах 12
3.1. Нефть
3.2. Газ
3.3. Кристаллогидраты
3.4. Конденсат
3.5. Пластовая вода
§4. Понятие о пластовых системах 35
§5. Модели пласта и процессов вытеснения нефти 39
§6. Коллекторы нефти и газа 46
§7. Свойства пород. Подсчетные планы 54
§8. Режимы
пластов. Системы разработки нефтяных и газовых месторождений 67
§9. Технологические показатели разработки нефтяных и газовых месторождений 78
§10. Варианты разработки нефтяных и газовых месторождений 86
§11. Нефтеотдача, газоотдача и конденсатоотдача пластов. Характеристики вытеснения.
Оценки эффективности ГТМ 96
§12. Уравнения материального баланса. Объемная формула расчета запасов нефти и газа111
§13. Проектные решения для нефтяного/газового месторождения 115
§14. Лицензионная деятельность
, охрана недр и окружающей среды 127
§15. Алгоритм публичного представления результатов проектирования разработки
месторождения 130
ПРИЛОЖЕНИЯ
П.1. Модели пластов и процессов вытеснения 133
П.2. Методика составления программы ГТМ 164
П.3. Экспертная оценка перспектив месторождения 176
П.4. Единицы измерений 188
П.5. Карты для семинара 190
П.6. Вопросы к аттестации (экзамену) 196
2
ВВЕДЕНИЕ
Настоящее учебное пособие адресовано студентам очной и заочной (полной и
сокращенной) форм обучения специальности 090600 «Разработка и эксплуатация нефтяных и
газовых месторождений» и представляет собой курс лекций по дисциплине «Разработка
нефтяных и газовых месторождений», а также материалы, которые могут быть использованы
для выполнения курсовых и дипломных проектов.
В учебном пособии излагаются основные представления о современных системах
разработки нефтяных и газовых месторождений, последовательность работ по
проектированию систем разработки, методах контроля и регулирования процессов
разработки, а также рассматриваются варианты разработки и алгоритмы выполнения
различных технологических расчетов.
Пособие также будет полезно для аспирантов и ассистентов.
Цель и задачи дисциплины. Рекомендации по изучению дисциплины
Целью преподавания данной дисциплины является изучение студентами основных
технологических процессов, происходящих в пласте и скважине при разработке нефтяных и
газовых месторождений, режимов и систем разработки, основных принципов, стадийности и
методологии проектирования разработки месторождений нефти и газа, методов повышения
нефте- и газоотдачи пластов. Студент должен изучить и овладеть методиками расчетов,
принятыми в нефтедобывающей и газодобывающей промышленностях, а также методиками
технологических расчетов наиболее перспективных процессов и технических средств.
В разделах курса даются основные сведения о современных программных продуктах,
используемых в практике проектирования и анализа разработки месторождений, изучаются
способы и методы построения и применения геолого-фильтрационных моделей. Особое
внимание уделяется методикам расчета технологических показателей разработки, их
практической реализации.
Задачи изучения дисциплины включают в себя ознакомление студентов с системами и
технологиями разработки месторождений, планированием и реализацией основных
принципов разработки, проектированием и регулированием разработки месторождений,
методами контроля за разработкой месторождений, современными методами геологического
и гидродинамического моделирования процессов разработки нефтяных и газовых
месторождений, основными методиками расчета
технологических показателей разработки.
Пособие знакомит студентов с основными проектными документами на разработку
месторождений. Приведенные в пособии материалы для организации практических занятий
нацеливают студентов на освоение методик расчетов, знакомят с промысловой отчетностью,
с правилами составления проектной документации на разработку месторождений.
Таким образом, в данном пособии решаются задачи трех типов:
3
1. методологические задачи;
2. методические задачи;
3. конкретно-научные задачи, направленные на объект познания (примеры
проектирования разработки нефтяных и газовых месторождений).
Автор благодарит своих коллег за оказанную помощь при подготовке учебного
пособия: В процессе выполнения исследований автор пользовался советами,
консультациями, помощью и поддержкой со стороны коллег: Бяков А.В., Зомарев В.В.,
Кильдышев С.Н., Андреев В.А., Кравцова М.В., Назаров А.В., Дергачев Р.В. и многих
других. Всем им автор приносит слова искренней благодарности.
Написание учебного пособия основано на материалах и работах, выполненных в ОАО
«СибНИИНП», за что автор приносит слова глубокой признательности руководству
институту, и его сотрудникам. А также компаниям, которые любезно предоставили
геологические и промысловые материалы для публикации (ОАО Газпромнефть
Ноябрьснефтегаз, ООО Иркутская нефтяная компания, ООО и другие).
Автор будет признателен читателям за найденные ошибки, сделанные замечания и
предложения, которые можно высказать по телефону 8(3452) 320864, отправить факсом
8(3452) 323628 или по Email: sem@sibniinp.ru , msf-052@mail.ru.
www.sibniinp.ru
Директор департамента геологии и проектирования разработки ОАО СибНИИНП
(ул.50 лет Октября, 118, оф.411),
Член ТО ЦКР по ЯНАО, эксперт ГКЗ РФ,
Доцент кафедры "Разработка и эксплуатация нефтяных месторождений"
Института нефти и газа (ИНИГ) ТюмГНГУ,
канд. техн. наук, Мулявин Семен Федорович,
тел. 3452 320864,
факс. 3452 323628,
моб. 8 912 922 7504
4
§1. Особенности современного этапа развития нефтяной и газовой промышленности
Нефтяная промышленность России в последние годы снова находится на подъеме, т.е.
на стадии растущей добычи нефти (см. табл. 1.1, рис.1.1, 1.2.). Первый максимум был
пройден в 1987 году. В 90-е годы в переходный период добыча нефти снизилась. Но после
приватизации и перехода экономики и месторождений в частные руки добыча нефти начала
расти.
Табл.1.1. Годовая добыча нефти и газа по России
Годы Добыча нефти, млн. т Добыча газа, млрд. м
3
1987 (max) 570,0 600,0
1996 301,3 650,0
2003 421,3 620,8
2004 458,8 632,8
2005 478,0 636,0
2006 480,0 656,0
2007 491,5 653,1
2008 488,1 665,0
2009 494.2 582.3
0
100
200
300
400
500
600
1960
1963
1966
1969
1972
1975
1978
1981
1984
1987
1990
1993
1996
1999
2002
2005
2008
Добыча нефт
и
Россия, нефть ХМ А О , нефть Самотлорское ЯНАО, нефть
Мамонтовское Федоровское Ромашкинское
0
100
200
300
400
500
600
700
800
1960
1963
1966
1969
1972
1975
1978
1981
1984
1987
1990
1993
1996
1999
2002
2005
Россия, газ ЯНАО, газ Уренгойское НГК Медвежье ГК
Ямбургское ГКМ Заполярное НГК Уникальные
Рис. 1.1. Динамика добычи нефти и газа по России и уникальным месторождениям
5
Современное состояние нефтедобывающей промышленности России характеризуется
ухудшением структуры запасов нефти. Это обусловлено следующими причинами:
1. К концу 90-х гг. начальные извлекаемые запасы эксплуатирующихся
месторождений были выработаны примерно на 45 %, а по ряду наиболее крупных
месторождений эта величина достигает 70 % и более.
2. В последнее время на крупных месторождениях с большой историей
нефтедобычи возросла роль новых технологий, как в направлении интенсификации
разработки, так и повышения нефтеотдачи пластов. В сложившейся ситуации их значение
возрастает, так как стала очевидной необходимость доизвлечения остаточных запасов нефти
и газа на крупных и уникальных месторождениях, перешедших на третью и четвертую
стадии разработки. (см. рис.1.2.)
3. Вновь осваиваемые месторождения в течение последних 15-20 лет имели
тенденцию к снижению запасов по каждому вновь открываемому месторождению: если за
период 1985-90 гг. средняя величина начальных геологических запасов оценивалась
примерно в 18 млн.т., то в последнее десятилетие она снизилась примерно до 7 млн.т.
4. Рыночные отношения пробудили интерес к мелким месторождениям по той
причине, что крупные вертикально интегрированные компании нуждаются в повышении
ресурсной базы; это приводит к увеличению стоимости акций, к созданию новых рабочих
мест, бюджеты всех уровней заинтересованы в поддержании рентных платежей, в получении
платы за участие в аукционах.
5. Очевидной стала необходимость в раскрытии творческого потенциала геологов
и технологов при освоении остаточных запасов по «старым» месторождениям и на вновь
осваиваемых разведочных площадях. В этих условиях разработка нефтяных, газовых и др.
месторождений как самостоятельная учебная дисциплина приобретает решающее значение в
подготовке высококвалифицированных специалистов для нефтяной промышленности
России.
6. Большую роль приобретает контроль и выполнение проектных решений. Так
на рис.1.2. приведены показатели добычи нефти двух уникальных месторождений. Видно
что на м-нии Прадхо-Бей в течение 10 лет держали «полочку» добычи. Тогда как
Самотлорское м-ние имело пик 152 млн.т., а сейчас добывается в 7 раз меньше.
6
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
1969
1971
1973
1975
1977
1979
1981
1983
1985
1987
1989
1991
1993
1995
1997
1999
2001
Добыча нефти, млн.т.
Самотлорское
Прадхо-Бей
Рис. 1.2. Динамика добычи нефти на Самотлорское месторождении (Россия) и Прадхо-Бей (Prudhoe Bay,
США)
Всего в мире открыто 25 тыс. нефтяных месторождений. Из них гиганских и уникальных 45
месторождений с запасами нефти 70 млрд.т. В данной таблице по нефтяным
месторождениям приведены извлекаемые запасы нефти, а по газовым – геологические
запасы газа.
Табл. 1.2. Уникальные месторождения мира
Крупнейшие нефтяные месторождения Крупнейшие газовые месторождения
Россия: Самотлорское (2,5 млрд. т)
Ромашкинское (2,1 млрд. т)
США: ПрадхоБей (1,4 млрд. т)
Канада: Атабаска (60 млрд. т)
Кувейт Большой Бурган (9.13 млрд. т)
Саудовская Аравия: Гавар (8,3 млрд. т)
Саудовская Аравия: Сафания (8,3 млрд. т)
Венесуэла Боливар (4.3 млрд.т)
Северный Ирак: Киркук (2,14 млрд. т)
Северное (Катар) – 10,6 трлн. м
3
Уренгойское – 10,2 трлн. м
3
Ямбургское – 5,2 трлн. м
3
Бованенковское – 4,4 трлн. м
3
Заполярное – 3,5 трлн. м
3
Хаси Р.Мейль(Алжир)- 2.3 трлн. м
3
Панхендл (США) – 2.0 трлн. м
3
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
4500
5000
1900
1910
1920
1930
1940
1950
1960
1970
1980
1990
2000
2010
2020
Годы
Добыча нефти, млн.т
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
% добычи
Добыча нефти в мире в млн. т
Добыча нефти в России в % к мировой добыче
Добыча нефти в США в % к мировой добыче
Рис.1.3. Добыча нефти в мире, добыча в США и в России, приведеная в % к величинам мировой
нефтедобычи
1
Табл.1.3. Основные показатели по крупнейшим нефтедобывающим странам мира
Добыча нефти в
2000 г.
Максимальная
годовая добыча
нефти
ОИЗ к 01.01.2001
г.
Число
продуктивных
скважин к
01.01.2001 г.
Средняя
продуктив-
ность
скважин
Средний
ОИЗ на 1
скважину
Насе-
ление,
всего
Годовая
добыча
на душу
Страна
млн.
т
% к миру млн. т год
Годовая
добыча
нефти в
2000 г. в
% к
макси-
мальной
млрд.
т
% к миру
Крат-
ность
ОИЗ к
01.01.
2001 г.
всего
% к
миру
т/сут тыс.тонн
млн.
чел.
т/год
1. Саудовская Аравия 403.2 11.66 495 1980 81.5 35.8 25.40 88.8 1560 0.17 708 22942.0 19.5 20.6
2. Россия 317.6 9.20 569 1988 55.8 6.66 4.72 20.9 104150 11.39 8.35 63.9 146 2.18
3. США 291.2 8.43 474 1970 61.4 2.99 2.12 10.3 557592 60.99 1.43 5.4 270 1.08
4. Иран 178.4 5.16 300 1974 59.5 12.2 8.65 68.5 1120 0.12 436 10893.0 64 2.79
5. Китай 162.8 4.71 162.8 2000 100 3.29 2.33 20.2 72256 7.90 6.17 45.5 1.24 0.13
6. Норвегия 160.8 4.65 160.8 2000 100 1.29 0.91 8.0 606 0.07 727 2129.0 4.4 36.5
7. Мексика 152.5 4.41 171 1998 89.2 3.88 2.75 25.4 2991 0.33 140 1297.0 91.9 1.66
8. Венесуэла 152.0 4.40 193 1970 78.8 10.5 7.45 69.1 15580 1.70 26.7 673.9 23.6 6.44
9. Ирак 134.1 3.88 168 1979 79.8 15.4 10.92 114.9 1685 0.18 218 9139.0 22 6.1
10. Англия 126.9 3.67 137 1999 92.6 0.68 0.48 5.4 1453 0.16 239 468.0 58.5 2.16
11. ОАЭ 109.1 3.16 123 1992 91.7 13.2 9.36 121.1 2182 0.24 137 6049.0 2.5 43.6
12. Канада 100.0 2.89 119 1998 84.0 0.65 0.46 6.5 50919 5.57 5.38 12.8 30.1 3.32
13. Нигерия 99.6 2.88 112 1974 88.9 3.08 2.18 30.8 2974 0.32 91.8 1036.0 8.5 11.7
14. Кувейт 80.7 2.34 151 1975 53.4 12.9 9.15 159.3 790 0.09 280 16329.0 2.2 36.7
15. Ливия 70.4 2.03 159 1970 44.3 3.08 2.18 44.0 1470 0.16 131 2095.0 5.4 13
16. Индонезия 69.0 1.88 84 1977 77.4 0.68 0.48 10.5 8457 0.93 21.1 80.4 204 0.32
Всего в 16 странах 2.612 75.60 - - - 126.3 89.6 48.4 825578 90.3 8.67 153.0 2.19 1.19
Весь мир 3.455 100 3.455 2000 100 141 100 40.8 914127 100 10.4 154.2 ~6.000 0.58
1
§2. Технологические проектные документы
Любое месторождение имеет этапы и стадии разработки. И все они осуществляются
на основании проектных документов.
Основные этапы:1 этап: поиск месторождения. На этом этапе составляется и
реализуется «Проект поискового бурения», который составляется на площадь с выявленной
ловушкой и перспективными ресурсами категории С3. Намечается проведение сейсмики,
бурение одной или нескольких поисковых скважин, отбор керна, флюидов, испытания с
целью обнаружения залежей нефти и/или газа и открытия
месторождения.
2 этап: разведка месторождения. Месторождение
открыто, если на площади в скважине получен
промышленный приток нефти и/или газа. На этом
заканчивантся этап поиска.
После открытия м-ния составляется «Проект
разведочного бурения», с целью разведки и уточнения
геологического строения пластов месторождения.
Может составлятся еще «Проект доразведки». Этап разведки
закончен, когда на Госбаланс РФ поставлены запасы
категорий С1 и С2. Но доразведка месторождения
продолжается, пока на месторождении имеются запасы
категории С2.
Рис.2.1. Схема разведки месторождения
3 этап: подготовка к промышленной эксплуатации
- Проект (план) пробной эксплуатации разведочной(ых) скважин;
- Проект пробной эксплуатации (на 3 года);
- Тех. схема опытно-промышленной разработки (высоковязкие нефти, сложное строение и
т.д. сроком до 7лет).
Основные условия для составления ППЭ – это наличие на Госбалансе РФ запасов нефти
и/или газа категории С
1
и С
2
. Основная цель - оценка добывных возможностей скважин и
пластов.
В данных документах решаются задачи:
- выбор первоочередного участка;
- сетка скважин, система воздействия;
--количество первоочередныхе скважин;
- программа НИР и доразведки;
- оценка добычи на полное развитие.