30493

Основные технико-технологические проблемы разведки, освоения и эксплуатации нефтегазовых месторождений

Лекция

География, геология и геодезия

Чтобы управлять технологическими процессами представляющими собой различные этапы (ступени) эксплуатации нефтегазовых месторождений, необходимо сначала изучить закономерности их поведения, а затем на основе имеющихся данных, которые характеризуют различные свойства изучаемого объекта (нефтегазового месторождения)

Русский

2014-11-30

74 KB

3 чел.

Лекция №1

Основные технико-технологические проблемы разведки, освоения и эксплуатации нефтегазовых месторождений.

  1.1. Увеличение удельного веса трудноизвлекаемых запасов, приуроченных к сложно-построенным, малопроницаемым неоднородным коллекторам, представленным малоамплитудными, малопротяженными ловушками углеводородов стратиграфического, тектонического и литологического типа.

1.2. Возрастание требований к разведочным методам по точности, разрешенности (чувствительности), и достоверности определения местоположения и протяженности ловушек углеводородов и оценки содержащихся в них запасов нефти и газа.

1.3. Возрастание требований к  технологии бурения разведочных и  эксплуатационных скважин с точки зрения наведения их (геолокация, геонавигация) ствола на конкретный геологический  объект и удержание в его пределах;

1.4. Возрастание требований к технологии извлечения углеводородов из  малопроницаемых, сложнопостроенных коллекторов, из коллекторов насыщенных высоковязкой нефтью,  из высокообводненных коллекторов на завершающей стадии их эксплуатации и т.д. и т.п.

Моделирование, как средство изучения прогноза поведения и управления  сложными  многопараметровыми  системами и  процессами.

Чтобы управлять технологическими процессами представляющими собой различные этапы (ступени) эксплуатации нефтегазовых месторождений, необходимо сначала изучить закономерности их поведения, а затем на основе имеющихся данных, которые характеризуют различные свойства изучаемого объекта (нефтегазового месторождения) изменяющиеся как во времени так и в  пространстве, принимать соответствующие обстоятельствам (адекватные) технические и технологические решения.

Поскольку в этом случае мы имеем дело со сложными многопараметровыми системами, описать совокупное поведение которых невозможно с помощью простых аналитических выражений, то и принятие управляющих и, что более важно, прогнозных решений невозможно без представления такого сложного объекта, как нефтегазовое месторождение в виде объемной, трехмерной модели включающей в себя основные информационные пространства: геологическое петрофизическое, геофизическое, гидрогеологическое и промысловое.

Существуют следующие виды моделирования:

  1.  Натурное (физическое) моделирование.

Применяется, как правило, для изучения поведения многопараметровых систем в случае невозможности рассчитать их реакцию на внешнее воздействие с помощью математических выкладок. Так, например, в 60-е годы уточнялись параметры гидротехнических сооружений, когда строились их миниатюрные модели (копии) в уменьшенном масштабе.

  1.  Физико-математическое моделирование. 

Известно, что существуют законы подобия между механическими и электрическими процессами,  которые описываются дифференциальными уравнениями. Многие физические процессы описываются не одиночными, а системами дифференциальных уравнений, решение которых находится с помощью расчета матриц состоящих из соответствующих коэффициентов при неизвестных переменных величинах. В этом случае также может быть использована аналогия например между электрическими и гидродинамическими процессами. В частности с помощью этой аналогии можно решить задачу регулирования отбоора из скважин на нефтяных и газовых месторождениях.

При эксплуатации скважин между ними наблюдается сложное взаимодействие, которое определеяется перепадами давления на контуре месторождения и забойным давлением на каждой скважине, а также параметрами проницаемости ПЗП. Поэтому задача регулирования отбора в соответствии с планом добычи нефти является сложной инженерной задачей. Ее решение может быть найдено при помощи аналогии между электрическими и гидродинамическими процессами.

3.  Моделирование решения краевых задач для уравнений в частных производных.

Рассмотренные способы физико-математического моделирования для нахождения решений систем алгебраических и обыкновенных дифференциальных уравнений относятся к исследованию дискретных устройств и процессов.

Однако на практике чаще приходится сталкиваться с изучением свойств физических полей (тепловых, электромагнитных, фильтрационных) которые имеют непрерывный характер.

Изучение поведения физических полей осуществляется на основе уравнений в частных производных математической физики с учетом известных краевых (пограничных) условий.

Можно, например, изучить законы фильтрации воды под платиной и сконструироать на их основе искусственную преграду определенной глубины и протяженности.

 4. Математическое моделирование.

Недостаток расчетов неустановившихся, меняющихся во времени процессов, например, таких, как разработка нефтегазовых месторождений, когда изменение режимов закачки или отбора в одних скважинах существенно влияет на аналогичные режимы в других скважинах, имеющих с первыми гидродинамическую связь (сообщаемость), на электрических (аналоговых) интеграторах заключается в их громоздкости, большой продолжительности во времени, и как следствие, значительным запаздыванием по отношению к меняющимся граничным условиям.

Значительное быстродействие при решении подобных задач может быть    достигнуто с помощью цифровых электронно-вычислительных машин, благодаря замене вычисления непрерывных функций какого-то процесса на вычисление его дискретных значений на малых интервалах времени.

Причем по мере роста быстродействия и оперативной памяти этих вычислительных устройств удается решить наиболее сложные многопараметрические зависимости на основании применения к ним методики вычисления конечных разностей или наименьших квадратов.

Благодаря высокому быстродействию все математические операции в цифровых ЭВМ удалось свести к двум арифметическим действиям: сложению и вычитанию.

ЭВМ нового поколения позволяют работать оператору с машиной в диалоговом режиме, что дает возможность своевременно вмешиваться в процесс решения задачи, либо менять ее условия, если решение по каким-то причинам не удовлетворяет оператора.

  Возможности гравиразведки и магниторазведки для изучения свойств геологической среды непосредственно в массиве

горных пород

Магниторазведка определяет напряженность магнитного  поля  в конкретной точке  на  поверхности  земли в виде полного вектора Т или его составных компонент - вертикальной (Z)  и  горизонтальной(Н) составляющих, либо в виде приращения полного вектора  Т.

Прямая задача магниторазведки определяет конфигурацию и  параметры магнитной  аномалии  от магнитовозмущающих масс известной нормы и размера.

Обратная задача магниторазведки состоит в определении размеров, формы и положения в пространстве  магнитовозмущающих масс.     

Наиболее ценной является геологическая интерпретация магниторазведки, которая должна привязать магнитовозмущающие объекты к объектам геологическим, которыми являются магматогенные и метаморфические комплексы в составе фундамента.

Магниторазведка на этапе региональных нефтепоисковых исследований решает следующие задачи:     

  •  тектоническое районирование территорий,
  •  картирование поверхности фундамента,
  •  выделение зон мощного осадконакопления,
  •  выяснение простирания геологических структур (рис. 9,10).     

(Примеры исследования тектоники РБ и РТ на рис. 11)     

Карты поверхности рельефа фундамента, построенные только по результатам интерпретации магниторазведки, воспроизводят более сглаженную картину.     

В большинстве случаев простирания магнитных аномалий  согласуется с  простиранием геологических структур,  которые учитывают при прокладке профилей сейсмических, электрических гравиметрических. исследований, как правило, поперек простирания магнитных аномалий.    

Гравиразведка изучает  изменение величины ускорения силы тяжести на поверхности земли и влияние на  него геологических тел.    

Обычно измеряют вертикальную производную гравитационного потенциала. В некоторых случаях оценивают величину второй производной. Гравитационного потенциала по координатным осям.

Обычно определяют аномалии  силы  тяжести,  которые  являются разницей между измеренными значениями (qн) и нормальными значениями (q0 ) рассчитанными для данной местности:

                                      q = qнq0                                                                                       (17)

Гравитационные аномалии возникают там, где имеется изменение плотности горной породы в  горизонтальном  направлении,  т.е. когда происходит   отклонение  от  горизонтально-слоистой  модели строения среды.  Интенсивность гравитационных аномалии зависит от перепада плотности  на плотностных границах и степени отклонения их от горизонтального положения.     

В любой точке наблюдения гравитационная аномалия обусловлена влиянием нескольких плотностных границ и гравитирующих  масс,  воздействие которых накладывается друг на друга и суммируется:   

                            qн = qi                                                                  (18)      

qi - рельеф плотностных границ;  

qii - рельеф поверхности фундамента;

qiii - плотностные неоднородности в верхней  мантии и в нижней части земной коры;

qiv - литологические и петрофизические  неоднородности пород фундамента;         

qv - изменение плотности пород в  горизонтальном  направлении;        

qvi - рельеф плотностных границ и латеральная изменчивость плотности пород осадочного покрова.   

Прямая задача  гравиразведки - определение элементов (параметров) гравитационного поля вне возмущающих гравитационных масс.

Обратная задача гравиразведки - определение плотности,  глубины залегания и формы возмущающих гравитационных масс по известным значениям поля аномалий силы тяжести.     

Гравиразведка на этапе региональных нефтепоисковых исследований решает следующие задачи: изучение общих закономерностей геологического строения осадочных бассейнов, выявление перспективных структур.     Практика гравиразведочных работ на нефть и газ  свидетельствует, что  с  их помощью наиболее эффективно выделяются локальные поднятия  в осадочной толще (антиклинали, куполовидные структуры), соляные купола и рифовые массивы (рис.12).     

Гравиразведка может применяться для прямых поисков  нефти  и газа. Это основано на эффекте дефицита плотности нефтегазонасыщенной структуры по отношению к вмещающим водонасыщенным пластам (рис. 13).     Точно также  гравиразведка  может выделять рифовые массивы в толще горной породы,  которые в зависимости от соотношения  плотностей рифа  и  породы могут отмечаться максимумом либо минимумом  q (рис. 14, 15, 16).


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

17684. Принцип Ферма. Закон заломлення 49.85 KB
  Принцип Ферма. Закон заломлення. Світло при поширенні з однієї точки в іншу вибирає шлях якому відповідає найменший час поширення. Припустимо що показник заломлення середи змінюється у просторі неперервно і достатньо повільно так що умови використання геометричної о
17685. Принципи дії поляризаторів двопроменезаломлюючі, відбиваючі, інтерференційні дихроїчні 323.4 KB
  Принципи дії поляризаторів: двопроменезаломлюючі відбиваючі інтерференційні дихроїчні. Поляризатори виділяють лінійну складову ел. маг. хвилі. Якість поляризатора визначається за степеню поляризації p=ImaxImin/ImaxImin. Двопроменезаломлюючі. Двоякопреломля...
17686. Роздільна здатність телескопу та мікроскопу 523.26 KB
  Роздільна здатність телескопу та мікроскопу. Границі роздільної здатності оптичних приладів. Роздільна здатність оптичних приладів обмежується дифракцією Фраунгофера на їх вхідній апертурі оскільки при цьому кожна точка об’єкта зображується дифракційною карти
17687. Розсіювання світла в мутних середовищах (αλ, α ~λ, αλ,) 88.38 KB
  Розсіювання світла в мутних середовищах. Мутне середовище – середовище в якому містяться завислі частинки. Розсіювання світла у мутному середовищі можна описати на основі теорії дифракції світла на діелектричних частинках. Розглянемо три випадки відн
17688. Розсіяння Мендельштама-Брілюена 25.17 KB
  Розсіяння МендельштамаБрілюена Розсіюванням Мандельштама Брілюена називають розсіювання оптичного випромінювання конденсованими середовищами твердими тілами і рідинами в результаті його взаємодії з власними пружними коливаннями цих середовищ. Воно супроводжує...
17689. Самофокусування світла 33.92 KB
  Самофокусування світла Самофокусування світла – це ефект самовпливу що виникає при розповсюдженні в нелінійному середовищі інтенсивного світлового пучка що має обмежений поперечний переріз. Розглянемо феноменологічне матеріальне рівняння де – поляризованість...
17690. Скін-ефект. Аномальний скін-ефект 18.65 KB
  Скінефект. Аномальний скінефект Проникнення єлектронномагнітної хвилі в тонкий поверхневий шар металу є частковим випадком скінефекту. Сам шар у який проникає електромагнітне поле називається скіншаром. Напруженість поля в скіншар зменшується експоненційно таки
17691. Теорія випромінювання Ейнштейна 19.17 KB
  Теорія випромінювання Ейнштейна Це по суті новий теоретичний вивід формули Планка. Нехай значення енергії які може набувати атом чи будьяка атомна система. Розглянемо багато однакових атомів у світловому полі яке є ізотропним і неполяризованим. Нехай і – кіль...
17692. Товсті та тонкі голограми 96.74 KB
  Товсті та тонкі голограми. Голографія набір технологій для точного запису відтворення і переформатування хвильових полів. Це спосіб одержання обємних зображень предметів на фотопластинці голограми за допомогою когерентного випромінювання лазера. Голограма фік