Системы с площадным расположением скважин

Площадное заводнение применяют при разработке пластов с очень низкой проницаемостью.

Рассмотрим наиболее часто используемые на практике системы разработки нефтяных месторождений с площадным расположением скважин: четырёх-, пяти -, семи - и девятиточечную. Схемы отличаются не только расположением скважин, но и соотношением между числом добывающих и нагнетательных скважин.

Рисунок 3.13 – Четырёхточечная схема площадного заводнения: 1 – добывающие скважины; 2 – нагнетательные скважины

Так, в четырёхточечной системе (см. рис. 3.13) соотношение между нефтедобывающими и нагнетательными скважинами , , т.е. на две нагнетательные скважины приходится одна добывающая.

Пятиточечная система. Пятиточечная система расположения скважин представлена на рисунке 3.14. Элемент системы представляет собой квадрат, в углах которого находятся добывающие скважины, а в центре – нагнетательная. Для этой системы отношение нагнетательных и добывающих скважин составляет , .

Рисунок 3.14 – Расположение скважин при пятиточечной системе разработки:

1 – условный контур нефтеносности; 2, 3 – скважины соответственно нагнетательные и добывающие

Семиточечная система. Семиточечная система расположения скважин представлена на рисунке 3.15. Элемент системы представляет собой шестиугольник с добывающими скважинами в вершине и нагнетательной в центре. Добывающие скважины расположены в углах шестиугольника, а нагнетательная – в центре. Параметр , т.е. на одну нагнетательную скважину приходятся две добывающие.

Рисунок 3.15 – Расположение скважин при семиточечной системе разработки: 1 – условный контур нефтеносности; 2, 3 – скважины соответственно нагнетательные и добывающие		Рисунок 3.16 – Расположение скважин при девятиточечной системе разработки: 1 – условный контур нефтеносности; 2, 3 – скважины соответственно нагнетательные и добывающие

Девятиточечная система. Девятиточечная система расположения скважин представлена на рисунке 3.16. Соотношение нагнетательных и добывающих скважин составляет , так что .

Самая интенсивная из рассмотренных систем с площадным расположением скважин пятиточечная, наименее интенсивная девятиточечная. Считается, что все площадные системы «жесткие», поскольку при этом не допускается без нарушения геометрической упорядоченности расположения скважин и потоков движущихся в пласте веществ использование других нагнетательных скважин для вытеснения нефти из данного элемента, если нагнетательную скважину, принадлежащую данному элементу, нельзя эксплуатировать по тем или иным причинам. В самом деле, если, например, в блочных системах разработки (особенно в трёх- и пятирядной) не может эксплуатироваться какая-либо нагнетательная скважина, то её может заменить соседняя в ряду. Если же вышла из строя или не принимает закачиваемый в пласт агент нагнетательная скважина одного из элементов системы с площадным расположением скважин, то необходимо либо бурить в некоторой точке элемента другую такую скважину (очаг), либо осуществлять процесс вытеснения нефти из пласта за счёт более интенсивной закачки рабочего агента в нагнетательные скважины соседних элементов. В этом случае упорядоченность потоков в элементах сильно нарушается.

В то же время при использовании системы с площадным расположением скважин по сравнению с рядной получают важное преимущество, состоящее в возможности более рассредоточенного воздействия на пласт. Это особенно существенно в процессе разработки сильнонеоднородных по площади пластов. При использовании рядных систем для разработки сильнонеоднородных пластов нагнетание воды или других агентов в пласт сосредоточено в отдельных рядах. В случае же систем с площадным расположением скважин нагнетательные скважины более рассредоточены по площади, что дает возможность подвергнуть отдельные участки пласта большему воздействию. В то же время, как уже отмечалось, рядные системы вследствие их большей гибкости по сравнению с системами с площадным расположением скважин имеют преимущество в повышении охвата пласта воздействием по вертикали. Таким образом, рядные системы предпочтительны при разработке сильнонеоднородных по вертикальному разрезу пластов.

В поздней стадии разработки пласт оказывается в значительной своей части занятым вытесняющим нефть веществом (например, водой). Однако вода, продвигаясь от нагнетательных скважин к добывающим, оставляет в пласте некоторые зоны с высокой нефтенасыщенностью, близкой к первоначальной нефтенасыщенности пласта, т.е. так называемые целики нефти. На рисунке 3.17 показаны целики нефти в элементе пятиточечной системы разработки. Для извлечения из них нефти в принципе можно пробурить скважины из числа резервных, в результате чего получают девятиточечную систему.

Рисунок 3.17 – Элемент пятиточечной системы, превращаемый в элемент девятиточечной системы разработки: 1 – «четверти» основных добывающих скважин пятиточечного элемента; 2 – целики нефти; 3 – дополнительно пробуренные добывающие скважины; 4 – обводнение области элемента; 5 – нагнетательная скважина

Очаговое заводнение – это дополнение к уже осуществленной системе законтурного или внутриконтурного заводнения. При этой системе заводнения группы нагнетательных скважин размещаются на участках пласта, отстающих по интенсивности использования запасов нефти. В отдельных случаях при хорошо изученном геологическом строении продуктивного пласта очаговое заводнение можно применять как самостоятельную систему разработки месторождения.

Избирательная система заводнения является разновидностью площадного заводнения и применяется на залежах нефти со значительной неоднородностью.

При системе избирательного заводнения разработка залежи осуществляется в следующем порядке. Залежь разбуривают по равномерной треугольной или четырёхугольной сетке, и затем все скважины вводят в эксплуатацию как нефтедобывающие. Конструкция скважин подбирается таким образом, чтобы любая из них отвечала требованиям, предъявляемым к нефтедобывающим и нагнетательным скважинам. Площадь залежи нефти (месторождения) обустраивают объектами сбора нефти и газа и объектами поддержания пластового давления так, чтобы можно было освоить любую скважину не только как нефтедобывающую, но и как водонагнетательную.

Детальным изучением разреза в скважинах по данным каротажа, проведением в скважинах гидропрослушивания из числа нефтедобывающих выбирают скважины под нагнетание воды. Такими скважинами должны быть скважины, в которых нефтепродуктивный разрез вскрывается наиболее полно. Прослеживается гидродинамическая связь выбранной скважины с соседними.

Избирательная система с успехом применена на месторождениях Татарстана.

Существует ещё барьерное заводнение. При разработке газонефтяных месторождений с большим объёмом газовой шапки может ставиться задача одновременного отбора нефти из нефтяной оторочки и газа из газовой шапки. В связи с тем, что регулирование отбора нефти и газа, а также пластового давления при раздельном отборе нефти и газа, не приводящем к взаимным перетокам нефти в газоносную часть пласта, а газа в нефтеносную часть весьма затруднено, прибегают к разрезанию единой нефтегазовой залежи на отдельные участки самостоятельной разработки. Водонагнетательные скважины при этом располагают в зоне газонефтяного контакта, а закачку воды и отборы газа и нефти регулируют таким образом, чтобы происходило вытеснение нефти и газа водой при исключении взаимных перетоков нефти в газовую часть залежи, а газа в нефтяную часть.

Впервые барьерное заводнение внедрялось на газонефтяном месторождении Карадаг Азербайджана.

Рисунок 3.18 – Схема расположения скважин для разработки пласта с изменением направления вытеснения нефти: 1 – нагнетательные скважины; 2 – добывающие скважины

В особых случаях для разработки пластов, например, с заранее запланированным изменением направления вытеснения, могут использоваться специальные схемы расположения скважин. Одна из таких схем показана на рисунке 3.18, где направление вытеснения можно менять на 90°, выключая и включая, соответственно, ряды нагнетательных скважин.

При использовании наклонно-направленных скважин, особенно при разработке месторождений морского шельфа, наклонные стволы должны, по возможности, вскрывать всю разрабатываемую толщу пласта. Скважины бурят с одной или нескольких морских платформ. Для того чтобы «покрыть» всю площадь месторождения скважинами, их стволы делают сильно искривленными (рисунок 3.19). Схему расположения наклонных скважин, пробуренных с морской платформы можно считать «рядной».

Рисунок 3.19 – Схема расположения скважин, буримых и эксплуатируемых с морской платформы: 1 – морская платформа; 2 – уровень моря; 3 – морское дно; 4 – стволы скважин; 5 – перфорированные части стволов скважин, вскрывших пласт; 6 – пласт

3. Скважинно-трещинные системы разработки. Использование скважин с горизонтальными стволами при разработке сильнослоистых пластов, особенно таких, где отдельные проницаемые прослои отделены друг от друга непроницаемыми перемычками, может привести к значительному снижению нефтеотдачи ввиду того, что горизонтальными стволами вскрываются в лучшем случае лишь отдельные прослои пласта, а из остальных нефтенасыщенных слоев нефть не извлекается.

Одним из выходов из этой трудности является применение таких наклонно-направленных скважин, стволы которых, будучи не вполне горизонтальными, вскрывают все прослои пласта. Однако эффективность таких скважин по сравнению с обычными вертикальными скважинами невелика, так как площади дренирования ими отдельных прослоев останутся небольшими.

Преодолеть описанную выше трудность позволяет массовое проведение на месторождении гидравлического разрыва пласта (ГРП) как в вертикальных, так и в наклонно-направленных скважинах. В этом случае на месторождении будет создана особая система разработки, которую можно назвать скважинно-трещинной системой разработки.

ГРП – это специальная технологическая операция по воздействию, в первую очередь, на прилегающую к стволу скважины зону пласта («призабойную зону»), при осуществлении которой в скважине, в пределах продуктивного пласта, создается высокое давление путем закачки в пласт загущенной жидкости. Под действием высокого давления в породах пласта образуются трещины. В большинстве случаев при этом создаются трещины, рассекающие пласт в вертикальном направлении («вертикальные трещины»), имеющие значительную протяженность (порядка 100 м и более) в горизонтальной плоскости. В процессе гидравлического разрыва пласта обычно получает наибольшее распространение одна вертикальная трещина, развивающаяся в две стороны от скважины.

Ориентация такой трещины в горизонтальной плоскости зависит от направления главных компонент естественного напряжения в горных породах пласта. Эти направления обычно сохраняются (остаются неизменными во времени) на значительных площадях в пределах месторождений.

В настоящее время известны методы инструментального определения ориентации трещин. Это позволяет, в свою очередь, создавать системы разработки, при которых осуществляется прямолинейное вытеснение нефти водой.

На рисунке 3.20а показана схема продвижения водонефтяного контакта на некотором участке с однорядной схемой расположения скважин, а на рисунке 3.20б – то же, но при наличии вертикальных трещин, распространившихся в обе стороны от скважин перпендикулярно к направлению вытеснения нефти водой, т.е. в скважинно-трещинной системе разработки. Охват пласта воздействием, а, следовательно, и конечная нефтеотдача (рисунок 3.20б) будут выше, чем в случае, представленном на рисунке 3.20а.

Рисунок 3.20 – Схемы обычной однорядной (а) и скважинно-трещинной (б)систем расположения скважин: 1 – добывающие скважины; 2 – оставшаяся в пласте нефть; 3 – обводненная область пласта; 4 – нагнетательные скважины; 5 – вертикальные трещины