Элементы гидрогеологического режима.

Низкий коэффициент охвата пласта воздействием

Образование водяных и газовых конусов.

В условиях статического равновесия, т.е. до начала процесса вытес­нения, газ, нефть и вода в пластах распределены в соответствии с их плотностями. В случае наличия свободного газа он располагается в верхней части структуры, образуя так называемую газовую шап­ку, за которой следует нефтенасыщенная часть пласта или нефтя­ная зона, подстилаемая подошвенной водой.

В процессе добычи это равновесие нарушается из-за создания гра­диентов давления, принимающих особенно высокие значения в призабойной зоне добывающих скважин. Наличие высоких гради­ентов давления приводит к изменению формы условных границ разделов фаз (т.е. водо-нефтяного и газо-нефтяного контактов), заставляя их изгибаться в сторону перфорационных отверстий сква­жины, через которые осуществляется добыча. При превышении градиентами давления (или перепадом давления между скважиной и пластом) определенного уровня может наступить прорыв воды и/или газа в скважину, в результате которого дебит нефти может резко сократиться, а добыча газа и/или воды стать неоправданно большой. Рис. 3 может служить в качестве иллюстрации подоб­ного процесса образования водяного конуса.

Из-за более высокой подвижности газа и воды по сравнению с нефтью конусообразование может привести к дальнейшему сокра­щению охвата пласта процессом вытеснения и ухудшению условий добычи нефти (высокий газовый фактор, высокая обводненность добываемой продукции, низкий дебит по нефти и т.п.).

Как уже было отмечено выше, сочетание неоднородности фильтрационно-емкостных свойств пласта с неблагоприятным соотно­шением подвижностей и плотностей фильтрующихся в нем фаз приводит к низкому охвату пласта воздействием и не позволяет, как правило, добиться высоких показателей разработки.

Лекция №3. Поисково-разведочные работы на шельфе (геофизика).

Сложные в техническом отношении, весьма дорого­стоящие и связанные со значительным риском операции по раз­работке месторождений нефти и газа шельфовых зон морей и океа­нов включают целый комплекс взаимосвязанных этапов.

Разведочные работы. Проводимые с целью определения место­нахождения геологических структур, в которых возможно скопле­ние нефти и газа, разведочные работы осуществляют в три фазы:

-региональные исследования с целью выделения перспективных геологических информаций;

-изучение общих черт геологического строения, оценка пер­спектив нефтегазоносности и подготовка площадей геологогеофизическими методами к поисковому бурению;

-подготовка месторождений (залежей) к разработке с подсчетом запасов по промышленным категориям.

В первый фазе используют методы гравиметрической и магнит­ной разведки, включая фотографирование поверхности Земли со спутников и измерения при помощи средств инфракрасной техники.

Во второй фазе производят поисковые и. детальные геолого-геофизические работы. Для этих целей используют другие методы разведки — сейсмические исследования, изучение проб, взятых со дна моря. Вторая фаза включает также структурное и парамет­рическое бурение.

Третья фаза разведочных работ является завершающей и ведет к открытию месторождения (глубокое разведочное бурение). При этом производят оконтуривание месторождения, испытание сква­жин и подсчет запасов нефти и газа.

Элементы гидрогеологического режима.

Освоение морских нефтяных и газовых месторождений ко­ренным образом отличается от разведки и разработки их на суше. Большая сложность и специфические особенности про­ведения этих работ в море обусловливаются окружающей сре­дой, инженерно-геологическими изысканиями, высокой стоимо­стью и уникальностью технических средств, медико-биологиче­скими проблемами, вызванными необходимостью производства работ под водой, технологией и организацией строительства и эксплуатации объектов в море, обслуживанием работ и т. п.

Особенностью континентального шельфа нашей страны явля­ется то, что 75% акваторий расположено в северных и аркти­ческих районах, которые продолжительное время покрыты льда­ми, а это создает дополнительные трудности в промышленном освоении. Окружающая среда характеризуется гидрометеороло­гическими факторами, определяющими условия проведения работ в море, возможность строительства и эксплуатации нефтепро­мысловых объектов и технических средств.

Основные из них:

§ температурные условия

§ ветер

§ волнения

§ течения

§ уровень воды

§ ледовый покров морей

§ химический состав воды и др.

Учет этих факторов дает возможность оценить их влияние на эконо­мические показатели поисково-разведочных работ и морской до­бычи нефти и газа. Строительство морских нефтепромысловых сооружений требует проведения инженерно-геологических изы­сканий морского дна. При проектировании фундаментов неф­тепромысловых сооружений особое внимание уделяют полноте и качеству инженерно-геологических изысканий грунтов на месте и в лабораториях. Достоверность и полнота данных в значитель­ной мере определяют безопасность эксплуатации сооружения и экономичность проекта.

С увеличением глубин моря резко возрастает стоимость раз­работки месторождений. На глубине 30 м стоимость разработки в 3 раза выше, чем на суше, на глубине 60 м — в 6 раз и на глубине 300 м — в 12 раз.

В последние годы проводятся большие научно-исследователь­ские работы и опытно-промышленная эксплуатация, как отдель­ных узлов, так и целых комплексов оборудования подводной эксплуатации скважин. Особого внимания заслуживает подвод­ная эксплуатация морских месторождений в ледовых условиях. Это обусловлено устранением возможных действий льдов на тех­нические средства, уменьшаются навигационная опасность, пожароопасность и обеспечивается экономичность разработки мес­торождения.

Проблемой пока являются прокладка и особенно обследова­ние, и ремонт подводных трубопроводов в межледовый период. Эксплуатация морских технических средств, и в основном тех­ники для подводных методов разработки, требует обеспечения безопасного ведения подводно-технических работ при ремонте и осмотре подводной части плавучих средств и гидротехнических сооружений. Наряду с решением технических вопросов необхо­димо решать ряд задач по медико-биологическому обеспечению жизнедеятельности человека, в том числе в экстремальных усло­виях, а также задач медико-технических аспектов тепловой за­щиты жизнедеятельности человека при проведении работ под водой.

Разведка и разработка морских нефтяных и газовых место­рождений — сложные в техническом отношении операции, весьма дорогостоящие и связанные со значительным риском. Основ­ные проблемы при освоении этих месторождений — проблемы техники и технологии производства этих работ.

Работы по разведке и разработке морских месторождений обычно ведутся в два этапа:

Ø На первом этапе производятся гео­логоразведочные работы в межледовый период, и в этом случае, возможно, применять технику, которая работает в умеренных зонах.

Ø На втором этапе, при разработке месторождений, т. е. добыче, подготовке и транспорте нефти и газа, вследствие не­прерывного производственного цикла, при котором процесс дол­жен вестись круглый год, в том числе зимой, когда море по­крыто льдом, требуется уникальная и надежная техника, техни­ческие и технологические параметры и конструктивные решения которой обусловливаются требованиями высокой надежности, долговечности, обеспечивающими безопасность работ в каждом конкретном районе.

Одно из основных условий успешного решения проблемы обустройства- наличие достаточной по объему и качеству информации об окружающей среды. Темпы роста данных наблюдений в мировом океане весьма высоки, что обеспечивает удвоение объема накапливаемой информации каждые 5-6 лет. Благодаря быстрому развитию космических средств наблюдений ожидается, что в ближайщем будущем продолжительность увеличения информации, возможно, несколько уменьшится.

Тщательное изучение гидрометеорологических условий наиболее необходимо при осовении нефтяных и газовых месторождений. Это обусловлено тем, что гидротехнические сооружения строятся и эксплуатируются в незащищенных акваториях в тяжелых погодных условиях. В экстремальных условиях окружающей среды сооружения должны выстоять и не разрушиться от воздействий стихии и обеспечить надежность в работе на весь период эксплуатации месторождения (25-30 лет).

На разных этапах проектирования разработки нефтяных и газовых месторождений требуются различные объемы гидрометеорологической информации.

На этапе проектирования морских нефтепромысловых сооружений требуются более детальные и в больших объемах данные для определения мест и схемы размещения на площади месторождения гидротехнических сооружений и степени воздействия среды на них. Сюда входят следующие исходные данные:

- максимальная высота волн и соответствующий им период;

- максимальные значения скорости ветра и течений;

- экстремальные изменения уровня воды с учетом приливов и штормовых нагонов;

- ледровые условия;

- режимные распределения высот, периодов и параметров волн, волн по румбам, скорости и направления ветров и течений;

- профили течений, спектра ветра и волн, групповые свойства волн;

- ход скорости ветра и параметры волн в типовых и наиболее жестких штормах.

Ветровой режим – основной метеорологический фактор, влияющий на такие гидрологические элементы , как волнение , течение, дрейф льда и т.д. Силу ветра и влияние ее на гидрометеорологическое состояние водного бассейна принято определять по шкале Бофорта.

Морские течения - поступательное движение масс новой суши и т.д. Морские течения, оказывающие большое влияние на циркуляцию атмосферы и климат в различных частях земного шара, вызваны трением ветра о поверхность моря, неравномерным распределением солености (а, следовательно, и плотности) воды, изменением атмосферного давления, происходящем за счет притока и оттока морских вод. Различаются морские течения по степени устойчивости: изменчивые, временные, периодические (сезонные), устойчивые; по расположению: глубинные поверхностные, придонные; по физико- химическим и температурным свойствам.

Волной именуется распространение колебаний (возмущений) в любой деформированной среде. Из много численных типов волн существенно роль играют ветровые и гравитационные. Наиболее важными для расчетов параметрами являются их длина, высота и частота.

Исследования окружающей среды ведутся по специальным методикам и рекомендациям, разработанным специальными организациями, обществами и ведомствами с учетом требований отраслей. Фундаментальными исследованиями занимаются государственные организации, ассоциации и т.п.