что такое площадь дренирования скважины (6 видео)

Содержание

Разработка месторождений горизонтальными скважинами
системой горизонтальных и вертикальных скважин
Особенности разработки месторождений нефти горизонтальными скважинами
Особенности конструкции горизонтальных скважинам
Готовые работы на аналогичную тему
Особенности использования горизонтальных скважин и область их применения
🔥 Видео

Видео:Общие понятия о скважине и ее строительствеСкачать

Разработка месторождений горизонтальными скважинами

В последнее время большое внимание уделяется совершенствованию бурения горизонтальных скважин. Увеличение длины горизонтального ствола и снижение стоимости бурения этих скважин сделало реальным эффективное их использование при разработке нефтяных месторождений, имеющих пласты с низкими коллекторскими свойствами. Самостоятельное применение горизонтальных скважин не является методом повышения нефтеотдачи, а способом интенсификации добычи нефти. Основной целью бурения горизонтальных добывающих скважин является увеличение контакта с пластом и коэффициента продуктивности скважин. В нагнетательных горизонтальных скважинах большая площадь контакта с объектом воздействия позволяет повысить приемистость. Проектирование конструкции горизонтальной скважины отличается от вертикальной, поскольку продуктивность скважины определяется длиной забоя L в первом случае и толщиной пласта h – во втором. В свою очередь длина забоя горизонтальной скважины изменяется в широких пределах и в зависимости от техники, применяемой при бурении скважин (табл.7.15).

Длина забоя горизонтальной скважины

Длина горизонтальной скважины	Диаметр ствола, дюйм	Радиус отклонения от вертикали, м	Длина забоя, м
Зарегистрированная	Ожидаемая
короткая	3 3/4	9-12	125-270	75-145
средняя	4 1/2	150-300
300-600
8 1/2	120-240	300-900
9 7/8
длинная	8 1/2	300-900
12 1/4	300-750

Важным фактором, влияющим на показатели эксплуатации горизонтальных скважин, является схема заканчивания их горизонтального забоя. В зависимости от геологических условий пласта горизонтальная скважина может быть закончена открытым стволом с установкой лайнера-хвостовика, лайнера с пакером или обсаженным стволом с последующей перфорацией колонны.

Область применения. Горизонтальные скважины могут быть эффективно использованы в следующих условиях:

1. В естественных трещиноватых коллекторах для сообщения и вовлечения в единую дренажную систему имеющихся в пласте трещин.

2. В пластах, в которых существует возможность конусообразования воды и газа.

3. При эксплуатации газовых залежей в низкопроницаемых и высопроницаемых коллекторах.

В залежах с высокопроницаемыми коллекторами, которым присущи высокие скорости в стволе скважин, горизонтальные скважины могут использоваться для снижения этих скоростей, являющихся причиной турбулизации газового потока при увеличении дебита скважин.

Недостатки применения горизонтальных скважин. Основной недостаток заключается в том, что посредством горизонтальной скважины может быть дренирован только один нефтенасыщенный пласт. Известны случаи, когда горизонтальные скважины были использованы для дренирования многопластовых месторождений (НГДУ «Ямашнефть»). Это достигается двумя методами:

1. «ступенчатое» бурение, при котором горизонтальные стволы проводятся более чем на один пласт.

2. обычное бурение горизонтальной скважины с последующим созданием трещин.

Другой недостаток горизонтальных скважин – их стоимость. Типичная стоимость горизонтальной скважины примерно в 1,4-3 раза больше, чем вертикальной. Таким образом, в связи с большей стоимостью горизонтальных скважин экономическая успешность использования их зависит не только от того, что при этом извлекаемые запасы разрабатываемой залежи должны быть пропорционально выше, но и сроки извлечения этих запасов должны быть короче.

Площадь дренирования. Для вертикальной скважины дренажная область представляет собой цилиндрический объем, в то время как для горизонтальной – эллипсоид. Поэтому очевидно, что область дренирования для горизонтальной скважины больше, чем для вертикальной. Расчеты показывают, что при длине ствола горизонтальной скважины L=300 м площадь ее дренирования примерно в 2 раза выше площади дренирования вертикальной скважины. Аналогично можно показать, что при L=700 м площадь дренирования для горизонтальной скважины в 3 раза больше вертикальной.

Толщина пласта. Влияние толщины пласта на продуктивность горизонтальной скважины достаточно значительно. Для данной длины горизонтальной скважины отношение L/h представляющее собой элементарное приращение площади контакта скважины, для пласта меньшей толщины намного больше, чем для пласта большей толщины. Расположение скважины. Тип пласта определяет допустимые глубинные отклонения при бурении горизонтальной скважины. Так, в пластах с непроницаемыми кровлей и подошвой (отсутствуют подошвенная вода и газ у кровли) идеальной является скважина, пробуренная по центру вертикального плана пласта. Использование горизонтальных скважин эффективно в пластах небольшой толщины, в то время как наклонно направленные скважины высокоэффективны в пластах большой толщины. Основными особенностями разработки месторождений горизонтальными скважинами являются:

1. кратное увеличение площади дренирования для горизонтальных скважин по сравнению с вертикальными;

2. приращение площади контакта скважины L/h для пласта меньшей толщины намного больше, чем для пласта большей толщины;

3. снижение проницаемости пласта в вертикальном направлении значительно уменьшает продуктивность горизонтальной скважины;

4. при малых L/h расположение скважины вне центра пласта уменьшает ее продуктивность, причем потери продуктивности снижаются с увеличением отношения L/h;

5. для достижения наибольшего охвата запасов (при равных условиях) сетка горизонтальных скважин должна быть разреженной по сравнению с сеткой вертикальных скважин;

6. величина снижения давления в скин-зоне для горизонтальных скважин меньше, чем для вертикальных.

Видео:Абиссинская Скважина. Что такое Абиссинская Скважина Или Абиссинский Колодец?Скачать

системой горизонтальных и вертикальных скважин

Как правило, при проектировании разработки нефтяных месторождений предусматриваются регулярные сетки размещения скважин. Это в равной мере относится как к разработке месторождения вертикальными скважинами, так и с применением горизонтального бурения.

В строгой постановке математическое моделирование процесса разработки месторождения в системе вертикальных и горизонтальных скважин является чрезвычайно сложной задачей. Причина не только в трудностях численной реализации модели фильтрации, но и в отсутствии необходимой геолого-физической информации для моделирования. Последнее обстоятельство является основной причиной, из-за которой на этапе проектирования (в технологических схемах разработки) применяют упрощенные схемы оценки технологических показателей.

В данном разделе нами предлагается один из вариантов приближенной методики расчета показателей разработки месторождения с регулярными системами размещения вертикальных и горизонтальных скважин.

Продемонстрируем схему реализации методики на примере разбуривания залежи по пятиточечной площадной схеме размещения скважин. На рис. 14 представлен фрагмент участка с пятиточечной схемой размещения скважин на залежи.

В центре рисунка выделен пятиточечный элемент, в котором центральная скважина является вертикальной, а горизонтальные скважины размещены на сторонах квадрата. При разработке месторождения одними вертикальными скважинами добывающие скважины размещались бы в вершинах квадрата (белые кружочки).

Меняется и соотношение добывающих и нагнетательных скважин на площади. Для пятиточечного элемента с вертикальными скважинами оно составляет 1 : 1, а для того же элемента с добывающими горизонтальными скважинами — 2 : 1.

При стороне квадрата, равной а метрам, площадь дренирования добывающей вертикальной скважины равнялась бы S = a 2 , а в схеме с горизонтальными скважинами площадь дренирования одной горизонтальной скважины (заштрихованная область) равна S = a 2 /2, т.е. в два раза меньше.

Если заменить дренируемые площади равновеликими кругами, то радиус дренирования добывающей скважины в обычном пятиконечном элементе составляет , а для горизонтальной добывающей скважины — .

Организуем расчеты технологических показателей разработки пятиточечного базисного элемента таким образом, чтобы можно было сравнить между собой системы разработки вертикальными скважинами и с применением горизонтальных скважин.

Пятиточечный элемент с вертикальными скважинами

1. По формуле Дюпюи, полагая в ней , определяем расчетный стационарный дебит добывающей скважины

. (8.1)

2. При наличии данных о фактических дебитах скважин (например, по данным пробной эксплуатации) расчетный дебит корректируется умножением на коэффициент .

3. Полагая, что в процессе разработки должно соблюдаться условие компенсации отбора закачкой, и учитывая соотношение скважин 1 : 1, темп нагнетания в центральную скважину принимаем равным дебиту добывающей скважины

4. Задаемся коэффициентом охвата вытеснением для пятиточечного элемента К_охв (по данным из литературных источников).

5. Производим расчеты показателей разработки пятиточечного элемента по методике «Расчет технологических показателей разработки базисных элементов при вытеснении нефти паром, горячей или холодной водой для площадных и рядных схем размещения скважин». Методика неоднократно апробирована, рекомендована в методическом руководстве [14]. Алгоритм методики реализован на ПЭВМ. Результаты расчетов представляются в табличном и графическом видах, в которых отражается динамика дебитов, суммарных отборов и закачки, нефтеотдачи, обводненности по годам разработки.

Пятиточечный элемент с горизонтальными добывающими скважинами

1. По формуле (1.5), полагая , определяем расчетный стационарный дебит горизонтальной скважины с заданной длиной ствола L.

2. Расчетный дебит корректируется с тем же коэффициентом a, что и для вертикальной скважины, т. е. полагаем

3. Учитывая, что в данном случае соотношение добывающих и нагнетательных скважин равно 2 : 1, для соблюдения баланса отбора и закачки темп нагнетания должен составить

4. Определяем коэффициент охвата. Ясно, что при L = а охват вытеснением в элементе разработки был бы равен 1. С другой стороны, известен охват К_охв для обычной пятиточечной схемы с вертикальными скважинами. Для схемы с горизонтальными скважинами с длиной стволов L

5. Используя полученные данные, обращаемся к программе расчета технологических показателей в базисном элементе.

Укажем на одну особенность. Методика и программа ранее были созданы для разработки месторождений вертикальными скважинами. Для случая, когда отбор осуществляется через горизонтальные скважины, в алгоритме необходимо уточнить внутреннее фильтрационное сопротивление батареи добывающих скважин.

Используем для этого понятие эквивалентного радиуса. Под эквивалентным радиусом понимается такой радиус вертикальной скважины, при котором ее дебит был бы равен дебиту горизонтальной скважины. Из условия равенства дебитов по формулам (1.1) и (1.14) следует

(8.3)

Аналогично, из условия равенства дебитов по формулам (1.3) и (1.14) будем иметь

(8.4)

Формулы (8.3) и (8.4) дают близкие значения r_экв, но (8.3) значительно проще.

Таким образом, в алгоритме расчета технологических показателей разработки с применением горизонтальных скважин при расчете внутренних фильтрационных сопротивлений радиус вертикальной скважины r_cследует заменить на эквивалентный радиус r_экв.

Сделаем некоторые общие заключения.

1. Применение горизонтальных скважин приводит к интенсификации разработки базисного элемента, а, следовательно, и залежи в целом. Это непосредственно следует из того, что в случае горизонтальных добывающих скважин возникает необходимость увеличения темпов нагнетания вытесняющего агента.

2. Применение горизонтальных скважин должно привести и к некоторому увеличению коэффициента нефтеизвлечения за счет увеличения охвата (формула (8.2)).

Изложенная методика будет применена для расчетов технологических показателей разработки Верх-Тарского месторождения горизонтальными скважинами при составлении технологической схемы.

На данном этапе выполняются сравнительные расчеты дебитов вертикальных и горизонтальных скважин в условиях данного месторождения.

По вышеизложенной схеме реализуются расчеты и при других системах размещения скважин.

На рис. 15 представлен фрагмент размещения скважин по обращенной семиточечной системе.

Вертикальные добывающие скважины располагались бы в вершинах шестиугольника (белые кружочки), горизонтальные добывающие скважины расположены на сторонах элемента.

Отношение добывающих скважин к нагнетательным в обычной семиточечной системе составляет 2:1, с применением горизонтальных скважин — 3:1.

Пусть расстояние от центральной нагнетательной скважины до горизонтальной добывающей равно «а» метрам. Тогда радиус дренирования для горизонтальной скважины определяется из условия равенства площади круга площади заштрихованного на рисунке ромба

Радиус дренирования для вертикальной добывающей скважины при обычной семиточечной схеме определяется из равенства площадей круга и заштрихованного на рисунке треугольника

Определив таким образом радиусы дренирования, сравнительные расчеты разработки семиточечных базисных элементов вертикальными скважинами и с применением горизонтальных скважин осуществляются по пунктам 1-5 методики.

Учитываем следующие особенности.

1) В пункте 3 для схемы с вертикальными скважинами темп нагнетания равен

а для схемы с горизонтальными скважинами

2) В пункте 4 коэффициент охвата К_охвпринимается для условий семиточечной системы.

3) В пункте 5 расчета динамики технологических показателей разработки внутреннее фильтрационное сопротивление батареи добывающих скважин должно определяться с учетом изменения числа скважин и расстояний между ними.

Как уже было сказано выше, методика может быть применена к расчетам показателей разработки и при других регулярных системах размещения вертикальных и горизонтальных скважин по площади залежи.

Видео:3d анимация бурения нефтяной скважиныСкачать

Особенности разработки месторождений нефти горизонтальными скважинами

Вы будете перенаправлены на Автор24

Видео:Идеальное место для бурения скважины на водуСкачать

Особенности конструкции горизонтальных скважинам

Горизонтальная скважина — это скважина, имеющая протяженную фильтровую зону, которая практически равна вертикальной части ствола и пробурена вдоль напластования между кровлей и подошвой нефтяной (или газовой) залежи в определенном азимутальном направлении.

Виды горизонтальных скважин изображены на рисунке ниже.

Рисунок 1. Виды горизонтальных скважин. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

А — скважина с пятиинтервальным профилем:

1 — вертикальная часть; 2 — участок набора отклонения от вертикали; 3 — участок стабилизации; 4 — увчасток входа в пласт и выхода на горизонтальный участок; 5 — горизонтально окончание.

Б — скважина с четырехинтервальным профилем:

1 — вертикальная часть; 2 — участок набора кривизны; 3 — точка начала горизонтальной скважины; 4 — горизонтальный участок.

Конструкция горизонтальной скважины зависит от геологических условий на месторождении. Высокая продуктивность горизонтальных скважин достигается при помощи бурения скважины просто конструкции породоразрушающим инструментом. Горизонтальные скважины рекомендуется сооружать в коренных горных породах. При выборе конструкции руководствуются принципами безопасности. От этого выбора также зависят конечная стоимость сооружения и объема расхода материалов. На выбор конструкции искривленной и вертикальной части скважины влияет также условие, согласно которого должно обеспечиваться удовлетворительно забойное давление. Существуют два основных требования, которые предъявляются к конструкции скважины и от которых зависит степень ее надежности. Требования, следующие:

Готовые работы на аналогичную тему

Конструкция горизонтальной скважины должна обеспечивать безопасный и свободный доступ к забою.
Конструкция горизонтальной скважины не должна допускать разрушения стен.

Основными элементами конструкции горизонтальной скважины являются наклонная выработка, вертикальная выработка, цементные оболочки, обсадная колонна.

Видео:Технологии в многоствольном заканчивании скважинСкачать

Особенности использования горизонтальных скважин и область их применения

В залежах нефти с высокопроницаемыми коллекторами, которым свойственны высокие скорости в стволе скважин, горизонтальные скважины могут применяться для снижения этих скоростей, которые являются причиной турбулизации газового потока при увеличении дебита скважины.

Турбулизация — это физическое явление, при котором в потоке жидкости или газа самопроизвольно возникают линейные и фрактальные волны различных размеров.

Основной недостаток применения горизонтальных скважин заключается в том, что с их помощью может быть дренирован только один нефтенасыщенный пласт. Еще одним недостатком является их стоимость. В среднем горизонтальная скважина дороже вертикальной в 2,2 раза. Таким образом при разработке нефтяных месторождений горизонтальными скважинами экономическая эффективность зависит от скорости добычи и объема полезного ископаемого.

Площадь дренирования горизонтальной скважины имеет форму элипсоида, которая значительно больше, чем цилиндрическая площадь вертикальной скважины. Например, при длине в 300 метров площадь дренирования горизонтальной скважины примерно в два раза больше, чем у вертикальной, а уже при длине в 700 метров она больше в 3 раза. Значительное влияние на продуктивность горизонтальной скважины оказывает толщина пласта. Использование горизонтальных скважин эффективно в условиях небольшой толщины пласта. Основными особенностями разработки месторождений нефти горизонтальными скважинами являются:

Величина снижения давления в околоскважинной зоне пласта у горизонтальных скважин меньше, чем у вертикальных.
При использовании горизонтальных скважин площадь дренирования увеличивается кратно ее длине, по сравнению с вертикальными
Для достижения небольшого охвата запасов нефти сетка горизонтальных скважин должна быть разреженной по сравнению с сеткой вертикальной.
Приращение площади контакта горизонтальной скважины для меньшей толщины пласта больше, чем для пласта большей толщины.
При расположении горизонтальной скважины не в центре пласта, способствует снижению ее продуктивности.
При снижении проницаемости пласта в вертикальном направлении способствует снижению продуктивности горизонтальной скважины.

К преимуществам использования горизонтальных скважин при разработке месторождений нефти можно отнести: высокую производительность при фиксированном давлении на забое скважины, которое равно критическому давлению смятия обсадной колонны ( в случае разработки месторождений с аномальным пластовым давлением); равномерное стягивания контура нефтеносности и увеличение коэффициента заводнения; снижение градиента скорости в призабойной зоне; высокий охват пласта вытеснением; высокие показатели безгазового и безводного дебитов ( в случае разработки залежи с газовой шапкой и активной водой в подошве).