Содержание к диссертации
ВВЕДЕНИЕ 6
1 ОБЗОР НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ В ОБЛАСТИ ПРАКТИЧЕСКОЙ
ГЕОЛОГИИ, ПРОЕКТИРОВАНИЯ, АНАЛИЗА И УПРАВЛЕНИЯ
РАЗРАБОТКОЙ МЕСТОРОЖДЕНИЙ УГЛЕВОДОРОДНОГО
СЫРЬЯ 11
-
Геологическое моделирование, как фактор эффективной эксплуатации нефтяных и газовых месторождений 11
-
Принципы рациональной разработки нефтяных и газовых залежей 17
-
Математическое моделирование нефтяных и газовых месторождений 25
-
Принципы системного подхода к моделированию залежей углеводородов 31
-
Опыт промысловых исследований в области разработки газовых месторождений Западной Сибири 34
-
Проблемы повышения качества эксплуатации газовых скважин 36
-
Выводы 40
2 ГЕОЛОГО-ГЕОФИЗИЧЕСКИЕ ПРЕДПОСЫЛКИ РАЦИОНАЛЬНОГО
УПРАВЛЕНИЯ РАЗРАБОТКОЙ ГАЗОВЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ И
АНАЛИЗ ТЕКУЩЕГО СОСТОЯНИЯ РАЗРАБОТКИ 42
-
История геологической изученности региона 42
-
Геологическое строение района 45
-
Макрогеологические характеристики месторождений 45
-
Общие закономерности изменения состава и свойств пород -коллекторов 55
2.3 Влияние особенностей геологического строения на разработку
месторождений 61
-
Геолого-промысловая характеристика Медвежьего месторождения в связи с разработкой 62
-
Особенности геологического строения сеноманской залежи Комсомольского месторождения 66
2.4 Основные выводы по второй главе 73
3 МЕТОДОЛОГИЯ ОПЕРАТИВНОЙ ОБРАБОТКИ ГЕОЛОГО-
ГЕОФИЗИЧЕСКОЙ И ПРОМЫСЛОВОЙ ИНФОРМАЦИИ ПРИ
ПРОЕКТИРОВАНИИ И РАЗРАБОТКЕ ГАЗОВЫХ ЗАЛЕЖЕЙ 75
3.1 Новые методы получения геолого-промысловых данных для целей
рационального управления разработкой 75
-
Принципы рационального управления разработкой 75
-
Анализ статистических связей между геофизическими и геолого-промысловыми параметрами 77
-
Методика оценки коэффициентов пористости и газонасыщенности коллекторов сеноманских отложений 84
3.2 Исследование представительности и достоверности геолого-
промысловых параметров, используемых при управлении разработкой 93
-
Технологические погрешности параметров 93
-
Достоверность результатов исследования газовых скважин 102
-
Погрешности параметров, обусловленные геологической неоднородностью залежи 107
-
Оценка оптимального уровня изученности залежи 110
-
Методика геолого-экономической оценки изученности залежей для проектирования рациональной разработки 113
3.3 Новые методы повышения эффективности разработки газовых
месторождений и эксплуатации скважин 123
3 3.1 Горизонтальное бурение как способ повышения производительности
скважин 123
3.3.2 Методика оперативной оценки потенциальной продуктивности
скважин с горизонтальными забоями 131
3.4 Оценка влияния механических свойств горных пород на
продуктивность добывающих скважин 135
-
Теоретические основы оценки разрушения пород-коллекторов газа в эксплуатационных скважинах 135
-
Экспериментальные исследования механических свойств горных пород 139
3.5 Методологические основы уточнения технологических параметров при
управлении разработкой месторождения 141
-
Статистические методы моделирования динамических параметров разработки 141
-
Новый метод обработки результатов исследований газовых скважин при стационарных режимах фильтрации 146
-
Оптимизация рабочих дебитов газовых и газоконденсатных скважин. 152
-
Методика расчета показателей разработки газового месторождения
в период падающей добычи газа 154
3.6 Основные выводы по главе 3 158
4. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОБЛЕМЫ ОЦЕНКИ НАЧАЛЬНЫХ И ТЕКУЩИХ
ЗАПАСОВ ГАЗА ПО МАТЕРИАЛАМ АНАЛИЗА РАЗРАБОТКИ 162
4.1. Особенности и методы оценки запасов газа на месторождениях
севера Западной Сибири 162
4.1.1 Учет объемных и динамических характеристик залежи при
уточнении запасов газа 162
4.1.2 Оценка запасов газа и уточнение параметров залежи по материалам
анализа истории разработки 164
4.2. Проблемы оценки начальных и дренируемых запасов свободного газа
Медвежьего месторождения 172
-
Влияние величины запасов газа на основные технические решения.. 172
-
Анализ динамики начальных и остаточных запасов газа Медвежьего месторождения 176
4.3 Уточнение запасов газа сеноманской залежи Вынгапуровского
месторождения по материалам истории разработки 179
-
Уточнение начальных запасов свободного газа Западно-Таркосалинского месторождения 193
-
Уточнение начальных запасов свободного газа Уренгойского
j месторождения 204
4.5.T Оценка дренируемых запасов газа по кустам эксплуатационных
("скважин >. 204
4.5.2' Оценка дренируемых запасов газа по участкам
месторождения 209
4 5.3 Анализ динамики оценок начальных запасов газа во времени по
материалам истории разработки 221
4.5.4 Минимизация погрешностей параметров подсчета начальных
запасов газа методом материального баланса 225
4.6. Оценка начальных и текущих запасов газа на газодинамической
сеточной модели сеноманской газовой залежи Уренгойского ГНКМ 232
-
Общее описание сеточной аппроксимации газовых залежей 232
-
Алгоритм оценки запасов газа по данным падения пластового давления 236
-
Оценка начальных и дренируемых запасов газа на сеточной
модели 247
4.6.4 Сопоставление оценок начальных и дренируемых запасов газа,
выполненных различными методами 261
4.7. Оценка объемов и перспективы использования низконапорного газа в
Надым-Пур-Тазовском регионе 270
4.8 Основные выводы и предложения по четвертой главе 273
5 РАЗРАБОТКА НОВЫХ МЕТОДОВ ГЕОЛОГОГИДРОДИНАМИЧЕСКОГО
МОДЕЛИРОВАНИЯ ГАЗОВЫХ ЗАЛЕЖЕЙ 276
5.1 Системный подход к стратегии эффективной разработки газовых
залежей 276
-
Принципы рационального моделирования разработки 276
-
Влияние неопределенности параметров водонапорного бассейна
на показатели разработки 279
-
Критерии оптимизации размещения кустов эксплуатационных скважин 282
-
Оптимизация схемы дифференцированного размещения газовых скважин в кусте 292
5.2 Совершенствование методов газогидродинамического моделирования
режимов работы газовых скважин 294
-
Теоретические аспекты моделирования газогидродинамических систем 294
-
Принципы построения и инициализации газогидродинамических моделей сеноманских залежей 301
-
Особенности моделирования газовых скважин 302
-
Сопоставление фактических и модельных режимов работы газовых скважин 312
-
Особенности моделирования и управления технологическими режимами работы газовых скважин 316
5.3 Математическое моделирование особенностей разработки
Комсомольского месторождения 323
5.3.1. Анализ технического состояния аварийной скважины 382 323
> 5.3.2. Анализ материалов контроля за разработкой сеноманской газовой
залежи 326
-
Оценка характера флюида, движущегося по стволу скважины 330
-
Эмпирические модели обводнения куста 103 331
-
Создание и адаптация газогидродинамической модели сеноманскои залежи Комсомольского месторождения 342
-
Математическое моделирование обводнения сеноманскои газовой залежи Комсомольского месторождения в районе куста 103 346
5.4 Основные выводы по главе 5 ., 356
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 359
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 367
Введение к работе
Представленная ниже работа посвящена решению важнейшей хозяйственной проблемы - оптимизации разработки газовых месторождений севера Западной Сибири на основе системного изучения геологического строения залежей с целью достижения высокой текущей и конечной газоотдачи. Повышение эффективности разработки невозможно без знаний о природе, истории формирования и геолого-промысловых особенностях продуктивных горизонтов. Геологическая модель залежи, возникающая как реализация системного подхода, служит основой для решения научных и прикладных задач промысловой геологии и проведения прогнозных газогидродинамических расчетов. Специфичность методов обработки геологической информации, как в ходе разведки, так и в процессе разработки месторождений, состоит в том, что результаты наблюдений носят дискретный характер, в связи с чем, при переносе их на весь объект исследования, необходимо применение современных математических методов обработки больших объемов информации.
В настоящее время отборы газа из сеноманских газовых залежей месторождений севера Западной Сибири составляют 78% в балансе общероссийской добычи. Ближайшие перспективы развития отечественной газовой промышленности также, в первую очередь, связаны с изучением и разработкой сеноманских отложений, поскольку они характеризуются достаточно большими геологическими запасами газа, сравнительно небольшой глубиной залегания, высокой потенциальной продуктивностью, а следовательно и приоритетными условиями освоения.
Эффективность разработки месторождений углеводородного сырья в значительной мере зависит от достоверного знания особенностей геологического строения залежей. В условиях газовых месторождений Крайнего Севера проблема геологического изучения стоит особенно остро, что связано с огромными размерами структур, значительной изменчивостью физических свойств по площади и разрезу, высокой активностью водонапорного бассейна. В сочетании с недостатком информации, вызванным ускоренной разведкой и освоением месторождений данная проблема приобретает еще большее значение. j История освоения газовых месторождений Западно-Сибирской нефтегазоносной провинции включает в себя три основных этапа. Первый этап начался с открытия в начале 50-х годов прошлого века сравнительно небольших по размерам газовых залежей в Березовской нефтегазоносной области (Пунгинского, Похромского и др.). Начало второго этапа (70-е годы) характеризуется ускоренной разведкой и вводом в разработку уникальных по размерам и геологическому строению месторождений на севере Ямало-Ненецкого автономного округа (Медвежьего, Уренгойского, Ямбургского). Но время уникальных и гигантских месторождений уходит в прошлое и на первый план выдвигаются проблемы разработки средних, по меркам Западной Сибири, залежей, что связано с началом третьего этапа. Сегодня в разработке находятся Вынгапуровское, Комсомольское, Ямсовейское и ряд других месторождений. В ближайшей перспективе намечается начало четвертого этапа - освоение месторождений Ямальского и Гыданского полуостровов, морских месторождений (Бованенковское, Харасавейское, Крузенштернское).
Каждому из указанных этапов присущи свои особенности, связанные с геологическим строением. Изучение этих особенностей и опыта разработки газовых месторождений Крайнего Севера позволило автору выделить важнейшие проблемы, на решение которых следует в первую очередь направить научные исследования. На стадии первичного проектирования разработки месторождений основные проблемы связаны с необходимостью принятия управленческих решений в условиях неопределенности исходной геолого-промысловой информации. В таких условиях создание способов надежной оценки фильтрационно-емкостных параметров залежей углеводородов является весьма актуальной задачей.
Важнейшим критерием, определяющим стратегию и тактику освоения месторождений, являются начальные и дренируемые запасы углеводородного сырья и их распределение по площади и разрезу. Об актуальности этой проблемы свидетельствует тот факт, что оценки полученные в разное время разными методами, могут отличаться от первоначальных в два и более раза. Отсюда вытекает вторая проблема геолого-промыслового обоснования рациональной разработки, - объективная оценка запасов углеводородного сырья на разных стадиях освоения месторождений.
Уровень представительности геолого-промысловой информации еще большее значение приобретает в процессе разработки месторождений. Опыт эксплуатации сеноманских газовых залежей севера Западной Сибири показывает, что геологическая неоднородность оказывает существенное влияние на динамические процессы, происходящие в продуктивных пластах. Активность водонапорного бассейна проявляется уже на начальных стадиях добычи газа. В то же время достоверной информации о влиянии изменчивости геологических свойств в продуктивных и водоносных горизонтах на процесс разработки обычно не достаточно. Исходя из этого, можно сформулировать третью проблему рациональной разработки, - необходимость совершенствования методов геологического и гидродинамического моделирования процессов, протекающих в залежах при нарушении равновесия пластовой системы. Современные возможности комплексного моделирования позволяют решать задачи разработки месторождений совместно с задачами оптимизации работы систем сбора и подготовки газа.
Решению указанных проблем посвящена настоящая работа. Целью работы является создание методологии геологического обоснования рациональной разработки сеноманских газовых залежей на основе системного анализа геолого-промысловой и технологической информации на разных стадиях освоения месторождений Крайнего Севера.
Для достижения поставленной цели в рамках исследования решаются следующие задачи: - обобщение опыта научных исследований в области промысловой геологии и разработки крупных газовых месторождений и систематизация основных направлений совершенствования геологического изучения и разработки месторождений газа на Крайнем Севере; - оценка влияния особенностей геологического строения продуктивных горизонтов на динамические процессы, происходящие в газовых залежах и обоснование геолого-промысловых критериев, определяющих эффективную разработку крупных газовых месторождений; \, - создание новых методов получения геологической и промысловой информации на различных стадиях освоения и экрплуатации сеноманских газовых залеже'й, направленных на повышение объективности получаемых результатов; - исследование уровня представительности геолого-промысловых параметров газовых месторождений севера Западной Сибири и разработка новых способов определения геологических, дренируемых и остаточных запасов газа, с учетом конкретных особенностей сеноманских залежей; - уточнение геологического строения и прогноз показателей разработки крупных газовых залежей на основе системного анализа и современных методов геологического и гидродинамического моделирования.
По мнению автора, научная новизна проведенных исследований состоит в следующем:
1. Предложена методология и разработаны новые методы системного анализа геолого-промысловой информации для эффективного управления разработкой сеноманских газовых залежей, включающие получение первичных данных, их стандартизацию, оценку уровня достоверности, оптимизацию степени изученности залежей на основе технико-экономических критериев.
2. Предложены способы уточнения геологических, дренируемых и остаточных запасов газа с учетом комплекса объемных и фильтрационных характеристик залежей и водоносных горизонтов, анализа динамики показателей разработки, построения цифровых геологических и гидродинамических моделей.
3. Созданы эффективные постоянно действующие двух- и трехмерные геолого-технологические модели крупных газовых месторождений севера Западной Сибири, учитывающие как геолого-промысловые особенности залежей, так и функционирование систем сбора, подготовки и транспорта газа.
Основой практической ценности работы является обобщение особенностей геологического строения и разработки сеноманских газовых залежей Западно-Сибирских месторождений, выявление и систематизация основных проблем, стоящих перед недропользователями. Автором предложен комплекс новых методов обработки геолого-технологической информации и получены принципиально новые результаты, позволяющие, на качественно более высоком уровне, решать практические задачи, связанные с проектированием технологических процессов и управлением разработкой месторождений. В рамках работы уточнены начальные, дренируемые и остаточные запасы газа в сеноманских залежах Медвежьего, Уренгойского, Вынгапуровского, Западно- и Восточно - Таркосалинского, Губкинского, Заполярного и других месторождений. На основе комплексного использования принципов двух- и трехмерного геолого-гидродинамического моделирования, уточнены показатели разработки и дан прогноз добычи газа на ближайшую и отдаленную перспективу по сеноманским залежам всех разрабатываемых месторождений севера Западной Сибири. На базе созданной модели газовой залежи Комсомольского месторождения даны практические рекомендации по предотвращению обводнения эксплуатационных скважин, позволившие обеспечить выполнение проектных решений по разработке и плановых заданий по добыче газа.
По теме диссертации автором опубликованы 83 работы, включая три монографии. Результаты работы прошли апробацию на восьми всесоюзных, всероссийских и международных конференциях, заседаниях комиссий по разработке месторождений различного уровня.
Авторские исследования, направленные на совершенствование разработки газовых месторождений севера Тюменской области, нашли свое применение в 23 проектных документах, утвержденных Комиссиями по разработке месторождений Минприроды РФ, Роснедра, ОАО «Газпром».
Похожие диссертации на Совершенствование разработки газовых месторождений севера Западной Сибири на основе системного анализа геолого-промысловой информации
