12 марта 2016г.
Интенсивная добыча нефти и газа в крупных нефтегазоносных районах нарушает природную и геологическую среду, значительно перестраивает гидрогазодинамические и геодинамические процессы в земной коре на значительных глубинах и площадях. Высокая плотность месторождений углеводородов (далее УВ) и интенсивная их разработка обусловили техногенные изменения в геологической среде.
В результате интенсивной эксплуатации месторождений газа и нефти в связи с уменьшением пластового давления значительно изменяются давление в подземных водах, направления и скорости их движения. Это приводит к формированию опасных геодинамических процессов и многократному увеличению количества и интенсивности сейсмических событий в районах добычи УВ.
Извлечение больших объемов газообразного и жидкого вещества при добыче УВ приводит к падению давления в газожидкостной системе месторождения, что увеличивает опасность проседания земной поверхности и землетрясений.
Наиболее серьезные экологические и социально-экономические последствия (как правило, необратимые) сильных техногенно-индуцированных движений земной поверхности и землетрясений:
- повреждение инфраструктуры нефтегазоперерабатывающих производств, которые проектировались без учета возрастания уровня геодинамической и сейсмической активности на разрабатываемых месторождениях УВ;
- разрушения наземных коммуникаций, которые приводят к разливу нефтепродуктов и выбросам газа;
- загрязнение геологического разреза и водоисточников в результате разрушения скважин;
- увеличение проницаемости части геологического разреза, расположенного выше резервуара, с последующим усилением миграционных процессов и выходом газов в атмосферу.
Основные и наиболее опасные формы этих последствий – сильные деформации наземных сооружений, разрыв коммуникаций, слом обсадных колонн эксплуатационных скважин, порывы промысловых трубопроводных систем, заболачивание и затоплений опускающихся участков земной поверхности, региональное проявление оползневых процессов [1, 2, 3].
Существуют подходы к расчету ожидаемых деформаций земной поверхности на разрабатываемых месторождениях нефти и газа, основанных на данных о пластовом давлении в продуктивных горизонтах. Однако, на практике информация о пластовом давлении не полная и часто не достоверная в связи с необходимостью использования для замеров специальных пьезометрических скважин, сеть которых очень редкая даже на крупных месторождениях. Нередко используют для замеров пластового давления рабочие скважины, что приводит к грубым ошибкам.
В связи с этим актуальным является моделирование и прогноз развития гидродинамической воронки на разрабатываемых месторождениях углеводородов (УВ).
Целью данной работы является проектирование и реализация программного средства для моделирования и прогноза развития гидродинамической воронки в эксплуатируемых месторождениях нефти и газа.
Результатом проводимой работы стало автоматизированное программное средство для расчета времени восстановления пластового давления после прекращения разработки месторождения УВ. После ввода и обработки данных программой мы можем получить такой график (Рисунок 1).
Поставленные задачи решаются с помощью графика,
как основного средства отображения зависимости изменения давления
с течением времени. По введенным
данным программа проходит
4 этапа:
1)
ввод данных;
2)
проверка данных на ошибки;
3)
расчет точек для графика с использованием формул [1. стр 88];
4)
вывод графика
и значений давления
на экран.
При необходимости данный программный
продукт может
совершенствоваться путем
добавления различных
элементов.
Приведем описание результата работы
программы. Для этого численно
строится функция пластового давления во времени
(Рисунок 1) по формуле [1]:
где h2,i - величина напора
пластовых вод после i –того года восстановления;
h1 – напор пластовых
вод в естественных условиях,
м;
h2 –
напор пластовых вод в техногенно-нарушенных условиях, м; L – радиус депрессионной воронки, м;
k – коэффициэнт фильтрации, м/год;
𝑞′ - изменение величины перетока через породы покрышек,
м/год.
Так для
Зайкинского месторождения нефти Оренбургской области при k = 8,395,
𝑞′ = 10,
ℎ1 = 4740 м, ℎ2 =3850, L = 5000 м получаем, что восстановление давления
с 38,5 до 45 МПа произойдет приблизительно за 1000 лет, до 46 МПа – за 1200 лет (рисунок 1).
Так как уменьшение времени вычислений при больших объемах данных востребована, то считается, что разработка такой программы актуальна. Изменения
в геологически сложившейся сплошности осадочных пород при добыче УВ сырья могут приводить к сейсмическим событиям, обусловленным накоплением упругих деформаций выше предела характерного для определенных типов
структур земной
коры.
Таким образом,
данная программа может быть использована для мониторинга и прогноза техногенных последствий
разработки нефтегазовых месторождений.
Список литературы
1. Нестеренко М.Ю. Геоэкология недр нефтегазоносных районов
Южного Предуралья. - Екатеринбург: УрО РАН, 2012. – 135 с.
2. Чугаев Р.Р. Гидравлика: учебник для вузов. – 4-е изд., доп. и перераб. – Л.: Энергоиздат. ленинг. отд-ние, 1982. – 672 с.
3.
Щелкачев В.Н., Лапук Б.Б. Подземная Гидравлика. – Москва,
1949. – 525 с.
