Режимы газовых месторождений

Режимом газоносного пласта называется проявление доминирующей формы пластовой энергии в процессе разработки.

Применительно к газовым и газоконденсатным месторожде­ниям характерными являются два режима: газовый (или газонапорный) и водона­порный.

При газовом режиме приток газа к скважинам происходит за счет потенциальной энергии расширения газа при снижении дав­ления в залежи. В этом случае контурные или подошвенные воды практически не вторгаются в пределы газовой залежи и можно считать, что объем порового простран­ства газовой залежи во времени также практически не изменя­ется.

При водонапорном режиме приток газа к скважине происхо­дит как за счет продвижения пластовых вод в пределах газовой залежи, так и за счет энергии газа, расширяющегося при паде­нии пластового давления. Вследствие вторжения пластовых вод в газовую залежь при водонапорном режиме происходит умень­шение объема порового пространства во времени. Водонапорный режим в зависимости от граничных условий на контуре питания водонапорной системы разделяют на упруго-водонапорный и водонапорный режимы. Из-за большей сжимаемости газа по сравнению с сжимае­мостью пористой среды при разработке залежей эффектом уменьшения объема пористой среды при снижении пластового давления можно практически пренебречь.

Рисунок 3.9- Характерные зависимости Водонапорный режим: I—полное замещение отобранного газа водой; II, III — частичное замещение отобранного газа водой; IV — газовый ре­жим

При газовом режиме, т. е. когда , средневзвешенное пластовое давление будет определяться из выражения

(3.1)

Коэффициентом газоотдачи называется отношение объема извлекаемого из пласта газа к его начальным геологическим запасам:

(3.2)

где Q_доб – добытое количество газа, Q_з — запасы газа, Q_ocт — остаточное количество газа. Коэффициент газоотдачи может быть выражен в долях единицы и в процентах. Различают конечный и текущий коэффици­енты газоотдачи. Под конечным коэффициентом газоотдачи понимается отношение количества газа, добытого к моменту достижения конечного давления в пласте, соответствующего давлению на устье скважины 0,1 МПа, к начальным запасам газа. екущий коэффициент газоотдачи представляет собой отношение объема добытого в данный момент газа к его начальным запасам в пласте.

Факторы, влияющие на коэффициент газоотдачи:

- режим разработки месторождения;

- средневзвешенное по объему порового пространства конечное давление в залежи;

- неоднородность фациальных свойств пласта по площади и по разрезу;

- тип месторождения (пластовое или массивное); темп отбора газа.

Для газового режима коэффициент газоотдачи

, (3.3)

где p_К — конечное давление в пласте, определенное по баромет­рической формуле при р_у = 0,1 МПа. При газовом режиме коэффициенты газоотдачи могут составлять 85—95%. При водонапорном режиме коэффициенты газоотдачи значительно ниже и находятся в пределах 50 –80%, что объясняется защемлением части газа пластовой водой

Коэффициентом конденсатоотдачи называется отношение суммарной добычи конденсата к его потенциальным запасам в пласте.

(3.4)

Конечные коэффициенты конденсатоотдачи колеблются в ши­роких пределах (30—75%) и зависят от многих факторов.

В настоящее время, когда пластовый газ рассматривается как сырье для химической промышленности и источник энергии, важное значение принимает правильная оценка объемов извлечения целевых компонентов природного газа сухого газа (СН₄, С₂Н_6, следы С₃Н₈, С₄Н₁₀) и неуглеводородных компонентов. Коэффициентом объемной компонентоотдачи называется отношение объема извлекаемого из пласта целевого компонента к его начальным геологическим запасам.

3 Режимы эксплуатации газовых залежей.

3.1 Водонапорный режим

При этом режиме фильтрация нефти происходит под действием давления краевых или законтурных вод, имеющих регулярное питание (пополнение) с поверхности за счет талых или дождевых вод или за счет непрерывной закачки воды через систему нагнетательных скважин.

Условие существования водонапорного режима

,

где Pпл — среднее пластовое давление, Pнас — давление насыщения.

При этом условии свободного газа в пласте нет и фильтруется только нефть или нефть с водой. Проницаемый пласт 2 (рис. 2.3) обеспечивает гидродинамическую связь области отбора нефти 1 с областью питания 3, которой может служить естественный водоем — русло реки. В результате процессов складкообразования пористый и проницаемый пласты могут получить выход на дневную поверхность в районе, например, речного русла 3, из которого происходит непрерывная подпитка пласта водой при отборе нефти через скважины 4. Пласт-коллектор должен иметь достаточную проницаемость на всем протяжении от залежи до мест поглощения поверхностных вод. Это и обусловливает активность законтурной воды.

Как правило, пластовое давление в подобных залежах равно гидростатическому давлению столба воды высотой, равной глубине залегания пласта. Причем давление после некоторого снижения в начальной стадии разработки остается в дальнейшем практически постоянным при установленных темпах отбора жидкости (2 — 8 % от извлекаемых запасов в год).

При водонапорном режиме извлечение нефти сопровождаются ее замещением законтурной или нагнетаемой водой, что объясняет достаточно стабильные во времени дебиты скважин,

пластовое давление и газовый фактор. Стабильность газового фактора обусловлено еще и тем, что при Pпл Pнас выделения газа в пласте не происходит, поэтому с каждой тонной нефти добывают только то количество газа, которое было в ней растворено при пластовых условиях (рис. 2.4). Обводнение скважины происходит относительно быстро. Однако при сильной слоистой неоднородности пласта обводнение скважин может растягиваться во времени, так как по хорошо проницаемым прослоям пластовая вода быстро достигает забоев скважин, а по плохо проницаемым — медленно. При водонапорном режиме происходит достаточно эффективное вытеснение нефти и достигаются наиболее высокие коэффициенты нефтеотдачи.

В отличие от естественного водонапорного режима при искусственном непрерывный напор воды, вытесняющей нефть, создают ее нагнетанием с поверхности через систему нагнетательных скважин. В таком случае пласт-коллектор не обязательно должен иметь выход на дневную поверхность для получения непрерывного питания.

При водонапорном режиме количество отобранной жидкости из залежи (нефть, вода) всегда равно количеству вторгшейся в залежь законтурной воды в пластовых термодинамических условиях.

Перераспределение давления в пласте, которое происходит при изменении отборов жидкости из скважин, должно при этом режиме происходить быстро (теоретически мгновенно), поэтому этот режим еще называют жестким. Депрессионная воронка вокруг скважины устанавливается также мгновенно. Этот режим теоретически изучен наиболее полно. В настоящее время более 80 % всей добываемой нефти получается из месторождений, разрабатываемых в условиях водонапорного режима (главным образом искусственного).