способ увеличения пластового давления нефти или газа

Формула изобретения

Способ увеличения пластового давления нефти или газа, включающий оборудование нагнетательных скважин, отличающийся тем, что нагнетательные скважины размещают равномерно по площади месторождения нефти или газа над кровлей продуктивного нефтяного или газового пласта, подают воду через эти нагнетательные скважины в водоприемный пласт, расположенный над кровлей продуктивного пласта нефтяного или газового месторождения, создают дополнительную весовую нагрузку на кровлю продуктивного нефтяного или газового пласта, а увеличение пластового давления нефти или газа определяют по следующей зависимости:

,

где Р _Г - увеличение пластового давления нефти или газа;

С - коэффициент приливной эффективности, изменяющийся от 0 до 1;

Р ₀ - дополнительная весовая нагрузка на кровлю нефтяного или газового пласта.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности и может быть использовано для разработки нефтяного или газового месторождения.

Обычно разработка нефтяного или газового месторождения с поддержанием пластового давления нефти или газа проводится путем закачки воды через нагнетательные скважины непосредственно в нефтяной или газовый пласт [1, 2]. Из-за закачиваемой воды в нефтяной или газовый пласт происходит обводнение продуктивного нефтяного [1] или газового [2] пласта, эксплуатационных скважин [1, 2] и изменение свойств пластовой нефти или газа.

Цель изобретения - предотвращение обводнения продуктивного нефтяного или газового пласта, эксплуатационных скважин и сохранение свойств пластовой нефти или газа при разработке нефтяного или газового месторождения.

Это достигается тем, что нагнетательные скважины размещают равномерно по площади месторождения нефти или газа над кровлей продуктивного нефтяного или газового пласта, подают воду через эти нагнетательные скважины в водоприемный пласт, расположенный над кровлей продуктивного пласта нефтяного или газового месторождения, создают дополнительную весовую нагрузку на кровлю продуктивного нефтяного или газового пласта, а увеличение пластового давления нефти или газа определяют по следующей зависимости:

где Р _г - увеличение пластового давления нефти или газа;

С - коэффициент приливной эффективности, изменяющийся от 0 до 1;

Р ₀ - дополнительная весовая нагрузка на кровлю нефтяного или газового пласта.

Предлагаемый способ увеличения пластового давления нефти или газа основан на закономерностях, вытекающих из уравнений подземной гидростатики. Напряжение, возникающее на площади контакта продуктивного пласта с перекрывающей его водоупорной толщей, под действием вышележащих пород (Р_л ), уравновешивается внутренними силами этого пласта: реакцией минерального скелета (интергранулярным давлением Р_и ) и поровой жидкостью (гидростатическим или пластовым давлением Р_г).

Равновесие внешних и внутренних сил системы: литостатическое давление - продуктивный пласт описывается уравнением

где P_л - постоянная нагрузка на кровлю продуктивного пласта нефтяного или газового месторождения, численно равная весу пород, залегающих над кровлей продуктивного пласта (литостатическое или геостатическое давление);

Р_и ^н - начальное интергранулярное давление скелета пород продуктивного пласта;

Р_г ^н - начальное поровое или пластовое давление жидкости или газа продуктивного пласта.

Различные внешние силы, периодически или непериодически изменяющиеся во времени, создают дополнительные нагрузки на кровлю продуктивного горизонта. Возвращение в положение равновесия системы: «внешние силы - внутренние силы» после каждого импульса, вызванного дополнительными внешними силами (Р_о), приводит к балансу этих сил

где Р_о - дополнительные внешние силы, как природные (вариации атмосферного давления, лунно-солнечное притяжение), так и техногенные (водохранилища, объекты гражданского и промышленного строения, подземные водохранилища);

Р_и - интергранулярное давление в продуктивном пласте после приложения дополнительных внешних сил;

Р_г ^н - поровое или пластовое давление жидкости или газа в продуктивном пласте после приложения дополнительных внешних сил.

Равновесие системы «внешние силы - внутренние силы» продуктивного пласта, описываемые уравнением (1), под влиянием вариаций дополнительных внешних сил (Р _о) нарушается. Общее напряжение, возникающее на кровле продуктивного пласта, в этом случае создается суммой сил, равных весу вышележащих пород, которые сохраняются постоянно (Р _л=const), и дополнительной переменной во времени внешней силой (Р_о не является постоянной силой), представленной весом воды, закачиваемой через нагнетательные скважины выше кровли продуктивного пласта (подземное водохранилище).

Для поддержания равновесия системы, уравнение (2), нарушаемого дополнительной внешней силой, необходимо, чтобы соблюдалось условие:

где dP_o - прирост дополнительной внешней нагрузки, представленной весом закачиваемой жидкости,

dP_н - прирост интергранулярного давления в скелете продуктивных пород;

dP_г - прирост порового или пластового давления нефти или газа.

Из уравнения (3) следует, что изменение дополнительной внешней нагрузки компенсируется в пределах любого продуктивного пласта приростом интергранулярного и порового или пластового давления жидкости или газа этого пласта.

Равенство (3) предполагает, что изменение внешней нагрузки вызывает численно равное по величине напряжение на кровлю любого продуктивного пласта, залегающего ниже области начального возмущения системы: литостатическое давление - кровля продуктивного пласта. Область начального возмущения системы равна области приложения дополнительной внешней нагрузки, равномерно распределенной по площади нефтяного или газового месторождения, размеры которой в десятки раз превышают глубину залегания продуктивного пласта. Поэтому при равномерных возмущениях продуктивного пласта нефтяного или газового месторождения граничные условия объекта возмущения можно рассматривать как неограниченные или с заранее известными границами, как, например, природный водонефтяной контакт или водогазовый контакт. Распределение напряжений, возникающих в продуктивном пласте (закрытая система) под влиянием дополнительной региональной внешней нагрузки (искусственное подземное водохранилище), осуществляется путем энергопереноса. Предельно возможный охват водоприемного пласта заводнением может быть достигнут при повышении давления нагнетания воды до величины литостатического давления. Так как дополнительная весовая нагрузка (подземное водохранилище, вызывающее перераспределение напряжения в продуктивном нефтяном или газовом пласте), не сопровождается изменением тепловых полей в нем, можно принять, что этот процесс происходит в условиях изотермического режима.

Для оценки взаимосвязи пластового давления с дополнительной внешней нагрузкой использовано уравнение Раиса и Клэри, связывающее общее напряжение ( _Z) с поровым или пластовым давлением в условиях фильтрующейся жидкости (массоперенос)

где К - коэффициент фильтрации пород продуктивного пласта; Р_г - пластовое давление продуктивного пласта, - коэффициент упругоемкости продуктивного пласта, С - коэффициент приливной эффективности; _(Z) - полное нормальное напряжение, представленное литостатическим давлением (Р литостатическое) и дополнительной внешней нагрузкой (Р_о), как, например, подземное водохранилище.

Так как в момент приложения дополнительной внешней нагрузки (Р_о), действующей равномерно по площади месторождения, не происходит изменения движения жидкости в продуктивном пласте в горизонтальной плоскости, то величина . При этом из уравнения (4) следует, что пластовое (Р_г ) давление изменяется прямо пропорционально внешней весовой нагрузке. ( _(Z)) и

Увеличение пластового давления нефти или газа (P _Г), которое происходит в результате приложения дополнительной весовой нагрузки (P ₀) по кровле продуктивного пласта нефтяного или газового месторождения, находят из выражения (6).

Предлагаемый способ увеличения пластового давления нефти или газа путем создания дополнительной весовой нагрузки на кровлю продуктивного нефтяного или газового пласта обеспечивает по сравнению с существующим способом возможность изолировать продуктивный нефтяной или газовый пласт от технической воды, что предотвратит обводнение нефтяного или газового месторождения, эксплуатационных скважин и сохранит пластовые свойства нефти или газа.

Источники информации

1. Амерханов И.М. Закономерности изменения свойств пластовой жидкости при разработке нефтяных месторождений. Обзорная информация. Серия нефтепромыслового дела. ВНИИОЭНГ, 1980 г. с.32.

2. Вяхирев Р.И. Коротаев Ю.П. Теория и опыт разработки месторождений природных газов. М.: Недра, 1999, с.412.