опыт ^
ОБ ОПТИМАЛЬНОМ РАСПОЛОЖЕНИИ ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ СКВАЖИН ПРИ РАЗРАБОТКЕ НЕФТЯНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ
Оптимальное размещение добывающих и нагнетательных скважин, оптимизация и рациональное уплотнение сетки скважин на отдельных участках залежи, экономически и технологически обоснованное выделение самостоятельных объектов разработки остаются наиболее эффективным средством как поддержания уровня добычи, так и достижения высокой нефтеоотдачи. Проведенные опытно-промышленные работы и эксперименты по применению горизонтальных скважин в различных системах разработки во многих регионах России (Удмуртия, Татарстан, Башкортостан, Тюменская область) доказали технологическую и экономическую эффективность разработки месторождений нефти с применением горизонтально-направленных скважин. Пройден путь от бурения отдельных горизонтальных скважин взамен вертикальных в традиционных схемах разработки до проектирования принципиально новых систем разработки с горизонтальными добывающими и нагнетательными скважинами.
Однако следует отметить, что большинство реализуемых схем расположения скважин нерационально. Это видоизмененные пло-
щадные системы разработки с заменой добывающих вертикальных скважин горизонтальными и вертикальными нагнетательными скважинами.
В статье рассматривается эффективность различных сеток расположения скважин на основании данных гидродинамического моделирования. Рассматривается механизм охвата и дренирования пласта в зависимости от протяженности горизонтальных стволов.
Усложнение линий тока в площадных системах разработки приводит к неравномерности вытеснения, образованию зон низких градиентов давления, а следовательно, к достижению низкого коэффициента охвата. Так, в случае применения нерядных схем размещения горизонтальных скважин возрастает вероятность образования целиков нефти — невырабо-танных участков даже в зонально однородном пласте. Рассматривая карты градиентов давлений на рисунке 1, легко обнаружить зоны пониженных градиентов в углах элемента.
Карты градиентов давлений через полгода после начала заводнения, полученные на гидродинамической модели двухфазной фильтрации для «пятиточечного» и «де-
вятиточечного» элементов, представлены на рисунке 1.
Только приближение протяженности горизонтального ствола к линейным размерам элемента позволяет уменьшить площади потенциальных целиков в таких системах. Достижение 100% охвата элемента вытеснением не может произойти даже при равенстве линейных размеров элемента и длины горизонтального ствола.
Рядные же схемы расположения горизонтальных скважин лишены подобного недостатка, и высокий охват возможен при протя-женностях горизонтальных стволов, меньших линейных размеров элемента.
Зависимость коэффициента охвата при однорядной и «пятиточечной» схемах расположения скважин в зависимости от средней относительной длины горизонтальных стволов представлена на рисунках 2, 3. Коэффициент охвата определялся по площади застойных зон, в которых градиент давления ниже градиента сдвига нефти (рис. 2). Расчеты на гидродинамической модели проводились для условий зонально-однородного пласта и низкой вязкости нефти.
Полученные результаты показывают, что однорядная схема рас-
Д.А. СУГАИПОВ, В.А. САВЕЛЬЕВ, А.Я ВОЛКОВ, О.М МИРСАЕТОВ,
Удмуртский
Государственный
университет
Рис. 1.
Карты градиентов давлений для
а) «пятиточечного» и
б) «девятиточечного» элементов разработки
^ опыт
Рис.2.
Карты градиентов давлений в различных схемах размещения в зависимости от длины
Рис.3.
Зависимость коэффициента охвата элемента разработки при различных схемах расположения скважин от протяженности горизонтального ствола
положения скважин позволяет существенно снизить протяженность горизонтального ствола для достижения необходимого коэффициента нефтеоотдачи, а следовательно, уменьшить капиталовложения. Наиболее выгодно использование рядных сеток с шахматным расположением горизонтальных стволов. Даже при относительной протяженности горизонтального ствола 0,1, коэффициент охвата около 0,82, такое значение достигается в «пятиточечной» сетке расположения ГС при четырехкратном увеличении протяженности горизонтального ствола, а в рядном лобном расположении скважин — лишь при более чем трехкратном увели-
чении протяженности. Шахматное расположение горизонтальных стволов имеет значительное преимущество перед лобным при относительной длине горизонтального ствола менее 0,6, т.е. при протя-женностях ГС, соответствующих сегодняшнему уровню строительства скважин. Подчеркнем, что при незначительной относительной длине горизонтального ствола в «пятиточечной» сетке ГС и однорядной лобной сетке ГС коэффициент охвата может быть даже ниже, чем при «пятиточечной» сетке расположения вертикальных скважин.
Качественно новые условия фильтрации в однорядных схемах
расположения скважин создаются при увеличении относительной длины горизонтальных стволов более 0,6, что связано с уменьшением искривлений линий тока между скважинами. Это подтверждается средним градиентом давления в элементе — параметром, характеризующим степень дренирования (рис. 4).
Показано также, что в «пятиточечной» схеме расположения ГС увеличение относительной протяженности более 0,3 - 0,4 приводит к снижению отборов из горизонтальных скважин, но значительно увеличивает охват пласта.
Важно отметить бесперспективность использования многорядных
36
12/ 2003
опыт ^
схем расположения скважин. При трехрядном и тем более пятиряд-ном размещении скважин ближайший к линии нагнетания ряд ГС может практически полностью перехватить фильтрационный поток. В результате дебиты скважин внутренних рядов могут уменьшаться по сравнению с дебитами вертикальных скважин. Чем больше добывающих рядов, тем сильнее сказывается эффект экранирования на центральные скважины. Гидродинамическая картина вытеснения при трехрядной схеме расположения ГС, даже в наиболее благоприятных условиях коэффициента подвижности, представлена на рис. 5.
Низкие дебиты горизонтальных скважин внутренних рядов доказывают ограниченность возможности приведения системы разработки к оптимальному режиму работы пласта по соотношению добывающих и нагнетательных скважин путем применения многорядных схем расположения горизонтальных скважин. Дебиты скважин внутренних рядов как при трехрядной, так и пятирядной системах практичес-
ки равны нулю. Напор, создаваемый на линии нагнетания, полностью перехватывается первым рядом ДГС. Этот вывод является весьма важным и предопределяет применение однорядных систем размещения ГС.
Достижение высоких технологических показателей за счет разуплотнения сетки скважин является главным преимуществом горизонтально-направленных скважин. Так, применив однорядную шахматную схему расположения скважин при расстоянии между скважинами 600 м, возможно достижение КИН — 0,54, это означает возможность увеличения КИН за счет более полного охвата воздействием при разработке месторождения направленными скважинами при увеличении расстояния между скважинами в 1,5 раза. Опытно-промышленные работы показали, что при уменьшении количества скважин удалось не только сохранить, но и увеличить темпы отбора по сравнении с вертикальным вариантом с 4,2 до 4,8 % в год. Таким образом, за
счет разуплотнения можно сетки снизить общее количество скважин более чем в 2,3 раза, т.е. снизить капитальные вложения в 1,8 раза, при этом увеличить как конечный коэффициент нефтеиз-влечения, так и темпы разработки.
Сегодня необходимо изменить установившееся представление о критериях применимости горизонтальных скважин. Проектирование и реализация принципиально новых систем разработки с применением как горизонтальных добывающих, так и нагнетательных скважин, отдельно или в сочетании с вертикальными, позволит повысить эффективность капитальных вложений и рационально использовать создаваемые мощности, и, как следствие, увеличить окупаемость проектов, что позволит говорить о горизонтальном бурении как единственной на сегодняшний день технологии, способной существенно повысить привлекательность, казалось бы, низкоперспективных залежей и перевести их в разряд высокорентабельных.
Рис. 4.
Зависимость среднего градиента давления в элементе разработки (темпа отбора) от относительной длины
горизонтального ствола при различных схемах расположения скважин
Рис.5.
Гидродинамическая картина разработки элемента трехрядной схемы размещения ГС при М = 5,8
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.