Содержание к диссертации
ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ
РАЗРАБОТКИ МЕТОДИКИ ОБОСНОВАНИЯ ПРОФИЛЯ
МНОГОЗАБОЙНОЙ И ГОРИЗОНТАЛЬНОЙ СКВАЖИН 13
1.1. Фации, благоприятные для формирования залежей
нефти и газа 14
1.2. Морские фации 14
Мелководные морские среды 15
Континентальный склон 16
Глубоководные морские среды - дно абиссальное 17
1.3. Фации переходного типа 18
Дельты 18
Острова, бары, барьеры и рифы 20
Лагуны и лиманы 22
Континентальные фации 22
Геолого-геофнзическая изученность дельты р. Пигер 23
Преобразование органического материала и миграция нефти 25
Геология и нефтематеринские породы дельты Нигера 26
Стратиграфия пород дельты Нигера 28
Литологический состав нефтематеринских пород 28
Характеристика пород-коллекторов 28
Потенциал нефтематеринских пород 30
1.6. Ловушки нефти и газа в дельте Нигера 30
1.6.1. Основные типы ловушек 31
1.7. Описание коллекторов дельты Нигера (Нигерия) 32
Дельтообразный бар 32
Приливно-отливные каналы 33
Распределение нефти 33
Характеристика нефтяных месторождений 34
Свойства нефти и газа 34
1.8. Литологическая характеристика отложений 35
Литология по данным анализа бурового шлама 36
Литология по данным анализа керна 36
Литология по данным геофизических исследований скважин 38
1.9. Использование данныж морской сейсморазведки при
нефтегазопоисковых работах на шельфе 40
1.10.Методическая схема обоснования профиля морской
многозабойной и горизонтальной скважин 41
1.11. Обсуждение и выводы „ 44
ГЛАВА 2. ПРИМЕНЕНИЕ ПРОГРАММЫ VIP LANDMARK С
УЧЁТОМ ОСОБЕННОСТЕЙ ГЕОЛОГИЧЕСКОГО СТРОЕНИЯ
МОРСКИХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ НИГЕРИИ 45
2.1, Разбиение лицензионного блока при моделировании
профилей скважин 45
2.2. Типы сетки 48
Прямоугольная сетка 49
Повернутая прямоугольная сетка 49
2.2.3- Граничная сетка 50
2.2.4. Поточечная сетка 50
23, Геометрия сеточных блоков 50
Создание прямоугольной сетки коллектора 50
Определение параметров сетки 51
Проектирование сетки в «z» направлении 51
2.4. Формирование структуры и ориентации сетки 52
Ориентация сетки , 54
Проблемы использования прямоугольных сеток 54
2.4.3. Окружающая геологическая среда сеточных блоков 54
Оптимизация расположения скважины 55
Некоторые проблемы описания коллектора 56
Проблемы проектирования профилей
многозабойных скважин на месторождении 57
Типы профилей многозабойных скважни 59
Профили многозабойных скважин на плоскости 61
2.10.Применение трехмерных (3D) и четырехмерных (4D)
Моделей для структур дельты Нигера 62
2.П.Обсуждение и выводы 67
ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА ГЕОЛОГО-МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ
ПЛАСТА С УЧЕТОМ ОСОБЕННОСТЕЙ СТРОЕНИЯ МОРСКИХ
МЕСТОРОЖДЕНИЙ НИГЕРИИ 68
Получение уравнения модели скважины 68
Развитие общего уравнения потока жидкости 70
33. Развитие общего уравнения потока жидкости для
горизонтальной скважины 74
Модели гидравлических потерь в скважине 77
Потеря давления в многозабойных скважинах 78
Определение структуры пластовой сетки н инициализация исходных данных при моделировании скважины и коллектора 80
Требования к вводу массивов данных. 81
Сеточная структура 82
Массивы данных сеточных блоков 84
3.7. Типы профилей скважин 87
3.7Л Проектирование профиля горизонтальных скважин 87
Больший радиус горизонтальной скважины 89
Выбор радиуса кривизны траектории 90
3.8. Структуры рассматриваемых скважин и коллектора 90
3.8.1 Структура варианта 1: один диагональный ствол
(устье в углу блока на море) 91
3.8.2 Структура варианта 2: один диагональный ствол
(устье в углу блока на суше) 93
3.8.3 Структура варианта 3: два боковых ствола на
одной диагонали (устье в центре диагонали на море)....... 94
3.8.4 Структура варианта 4: один диагональный основный
горизонтальный и два боковых ствола
(устье в углу блока на море) 95
3.8.5 Структура варианта 5: четыре боковых ствола на двух
диагоналях (устье в центре блока на море) 96
3.9. Обсуждение н выводы 97
ГЛАВА 4. АПРОБАЦИЯ РАЗРАБОТАННОЙ МЕТОДИКИ ОБОСНОВАНИЯ ПРОФИЛЯ МОРСКИХ МНОГОЗАБОЙНЫХ И
ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ СКВАЖИН 100
4.1 Компьютерное проектирование профиля скважины
(устье скважины на море и на суше) 100
4 Л Л Компьютерная модель варианта 1:
один диагональный ствол
(устье в углу блока на море) 101
4.1.2 Компьютерная модель варианта 2:
один диагональный ствол
(устье в углу блока на суше) 102
4.1.3 Компьютерная модель варианта 3:
два боковых ствола на одной диагонали
(устье в центре диагонали на море) 103
4.1.4 Компьютерная модель варианта 4:
один диагональный горизонтальный и
два боковых ствола (устье в углу блока на море) 104
4.1.5 Компьютерная модель варианта 5:
четыре боковых ствола на двух диагоналях
(устьев центре блока на море) 105
Определение накопленной добычи нефти и чистого дохода по смоделированным вариантам за период 1 год и 25 лет 106
Сравнение накопленных объемов нефти за 25 лет по
всем моделям скважин 112
4.4 Определение оптимальных длин смоделированных
горизонтальных и боковых многозабойных скважин
с учетом разных цен нефти 115
4ЛI Расчет затрата и чистого дохода 115
4.4.2 Определение оптимальных длин (L) для варианта 1:
один диагональный ствол (устье в углу блока) 117
4.4.3 Определение оптимальных длин для варианта 3:
два боковых стволов на одной
диагонали (устье в центре диагонали) 118
4.4.4 Определение оптимальных длин для варианта 4:
один диагональный основный два боковых стволов (устье в
углу блока) 119
4.4.5 Определение оптимальных длин для варианта 5:
четыре боковых стволов на двух диагонали
(устье в центре блока) 120
4.5 Сравнение расчетных оценок с прогнозируемыми данными
освоения морских месторождений на шельфе Нигерии 122
4-6 Анализ результатов моделирования профилей горизонтальных
и многозабойных скважин , 122
Сравнение накопленной добычи нефти всех вариантов и прибыли при расположении буровой установки на море и буровой установки на суше 123
Влияние длины ствола скважины на потери
давления и добычи нефти для вариантов 1 иЗ 125
4.6.3 Влияние длины ствола скважины на потери
давления и добычи нефти для вариантов 4 и 5 , 126
4.6.4 Влияние длины ствола скважины на потери
давления и добычи нефти для варианта 2 126
Анализ эффекта изменения депрессии в стволе 128
Влияние вязкости нефти и изменения депрессии на накопленную добычу нефти 133
4.7 Оценка экономической эффективности разработанной
методики проектирования профилей морских
многозабойных и горизонтальных скважин 135
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 137
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ 140
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 144
Введение к работе
Актуальность темы
В настоящее время, большинство эксплуатируемых нефтяных месторождений в Нигерии, расположены в море (в дельте реки Нигера и глубоководной части гвинейского залива). На суше имеется небольшое количество нефтяных месторождений.
Исследования, положенные в основу данной работы, направлены на повышение эффективности освоения морских месторождений нефти в дельте реки Нигер в Нигерии и океанической части Западной Африки с учетом максимизации накопленной добычи нефти с наименьшими затратами.
Технология освоения морских месторождений, как правило, базируется на строительстве многозабойных и горизонтальных скважин (МЗС и ГС). Многозабойные скважины широка используются для эксплуатации нефте-и газонасыщенных коллекторов. Эти скважины имеют значительный потенциал для усовершенствования экономических показателей работы скважины и управления коллектором.
Техническая цель бурения горизонтальной скважины, среди других, заключаются в необходимости пересечь системы трещин в пределах коллектора и избежать преждевременного прорыва в нее воды или газа. Ствол горизонтальной скважины дренирует значительно большую часть коллектора, чем в случае вертикальной скважины с достижением более высокого экономического эффекта
В настоящее время технология бурения горизонтальных и многозабойных скважин интенсивно развивается. Технология бурения горизонтальных скважин достигла коммерческой жизнеспособности в течение конца 1980-х годов. Длины горизонтальных участков быстро росли, но это было связано только с усовершенствованием технологии бурения, а не с методическим обоснованием протяженности горизонтального интервала. Поэтому оптимизация длины горизонтальной скважины,
протяженности боковых стволов является актуальной проблемой. Еб решение позволяет продлить коммерческую жизнь коллектора. Однако до настоящего времени этот вопрос остается не окончательно решенным.
Целью диссертацией вой работы является разработка методики обоснования профиля морской многозабойной и горизонтальной скважин при различных вариантах расположения стволов горизонтальных и многозабойных скважин в продуктивном пласте и определение оптимальных длин горизонтальных стволов с учетом свойств коллектора, гидравлических потерь, накопленной добычи нефти и цены нефти на мировом рынке.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи.
Разработать методическую схему обоснования профиля морской многозабойной и горизонтальной скважин как научно-методическую основу работы.
Обобщить данные разноуровневых геолого-геофизических исследований на шельфе Нигерии и построить геолого-геофизическую модель отложений для лицензионного блока в районе дельты р. Нигер.
Разработать варианты моделирования горизонтальных многозабойных скважин при различном расположении боковых стволов в пределах лицензионного блока с учетом горногеологических условий месторождений на шельфе Нигерии.
Использовать программу VIP Landmark с учетом разработанной геолого-геофизической модели и вариантов моделирования ГС и
мзс.
Определить чистый доход от реализации добываемой нефти за I год и 25 лет при различных ценах на нефть на мировом рынке.
Определить оптимальные длины горизонтальных участков скважин и боковых стволов.
Методы исследования
Методы исследования, использованные в ходе выполнения диссертационной работы, включали анализ литературных данных по вопросам современного состояния проблемы решенных в диссертации задач, использование компьютерной программы УЇР для моделирования эксплуатации нефтяных коллекторов с учетом геологических особенностей строения морских месторождений в Нигерии, расчеты с применением компьютерной программы VIP для моделирования пяти вариантов рассматриваемых профилей горизонтальных и многозабойных скважин и анализ полученных результатов.
Защищаемые научные положения
Определение оптимальной длины горизонтальных и боковых стволов горизонтальных и многозабойных скважин на основе технико-экономического подхода.
Методическая схема проектирования профилей морских многозабойных горизонтальных скважин.
Использование геолого-геофизической информации для выбора типа проектируемой горизонтальной скважины.
Технология адаптации программы VIP Landmark к конкретным горногеологическим условиям района работ.
Научная новизна
Научная новизна диссертации заключается в следующем.
На основе анализа геолого-геофизической информации выявлены типы неструктурных ловушек, с которыми связаны крупные морские месторождения нефти и газа в Нигерии. Эта информация использована при адаптации программы VIP с целью проектирования профиля скважин и разработки модели коллектора.
Доказана целесообразность расположения горизонтальных интервалов ГС и МЗС по диагонали лицензионного блока месторождения и произведены расчеты по этой схеме с помощью программы УГР (по
желанию компании-оператора буровая может находиться на морской платформе или на суше). В результате этих расчетов получена большая накопленная добыча с меньшими затратами.
Разработаны модели расположения буровой установки на суше при эксплуатации продуктивного пласта на шельфе.
Произведено сравнение различных типов горизонтальных и многозабойных скважин с точки зрения получения максимальной накопленной добычи нефти и прибыли, выявлены наиболее перспективные типы этих скважин.
Предложен способ определения оптимальных длин горизонтальных участков скважины и боковых стволов (для МЗС) на основе прогноза накопленной добычи нефти (при разных длинах стволов) и получения максимальной прибыли при различных ценах на нефть.
Практическая ценность
Добыча нефти в Нигерии, которая занимается первое место в Африке и седьмое в мире по запасам, играет важную роль в национальной экономике. Поэтому результаты исследования этой работы могут быть рекомендованы к внедрению при эксплуатации месторождений нефти в дельте реки Нигера.
Тип модели многозабойных скважин по варианту 5 может применяться при эксплуатации нефтяных месторождений глубоководной части Западной Африки.
Определение оптимальных длин горизонтальных и боковых стволов (свыше которые не стоит тратить ресурсы на строительство скважин) значительно снизит затраты на разработку месторождений нефти в Нигерии.
В диссертации показано, что бурение с суши для добычи нефти на шельфе может значительно снизить затраты на разработку. Применение предложенных профилей скважин при эксплуатации нефтяных месторождений дельты реки Нигера в Нигерии позволяет снизить затраты на бурение и добычу нефти.
Апробация работы в публикации
Результаты диссертации опубликованы в четырех печатных работах, доложены на 6-й Научно-технической конференции «Актуальные проблемы состояния и развития нефтегазового комплекса Росси». 26-27 января 2005г. и на 7-ой Международной конференции и выставке по освоению ресурсов нефти и газа Российской Арктики и континентального шельфа СНГ, сент. 2005 г.
Структура и объём диссертации
Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов, заключения. Общий объем работы составляет 156 страницы, в том числе 74 рисунок, 15 таблиц. Список литературы содержит 125 наименования.
Автор благодарен научному руководителю профессору В.В. Стрельченко и консультанту доценту В.П. Балицкому за их постоянную помощь и внимание к работе. Автор также благодарен профессору В.И. Крылову, профессору Е.Г. Леонову, профессору З.С. Алиеву, профессору В.А.Сахарову, доц. Т.Б. Бравичевой за их советы и ценные замечания.
Автор выражает признательность всем сотрудникам кафедр «Освоения морских нефтегазовых месторождений», «Разработки и эксплуатации нефтяных месторождений», «Бурения нефтяных и газовых скважин» за обсуждение работы и полезные советы в ходе её выполнения.
;
