книги / Основы разработки нефтяных и газовых месторождений

РШОАМЕЫТАЬЗ ОР

КЕ5ЕКУ01К

ЕЫСШЕЕКШС

Ь.Р . О а к е

УДК 622.32 ББК 33.36

Д27

Это издание опубликовано по соглашению с Е1зеу1ег и ТесЬпоргезз Ш .

Дейк Л. П.

Д27 Основы разработки нефтяных и газовых месторождений / Перевод

санглийского. - М.: ООО «Премиум Инжиниринг», 2009. - 570 с., ил. - (Промышленный инжиниринг).

15ВЫ 978-5-903363-10-0

Книга «Основы разработки нефтяных и газовых месторождений», выдержавшая двадцать переизданий, создана на основе курсов лекций, прочитанных автором в учебном центре компании 5Ье111п1егпа1:юпа1е Ре1го1еит Маа!$сЬаррц В.У. (51РМ).

В издании освещен широкий круг вопросов, связанных с разработ­ кой нефтяных и газовых месторождений. Характерной особенностью книги является ее практическая направленность. Физические основы разработки месторождений представлены с помощью простых и удоб­ ных для практического применения математических методов. Помимо теоретических материалов, почти в каждой главе приведены задания для развития практических навыков специалистов нефтегазовой от­ расли. Для специалистов ценным дополнением будет приведенная в книге методика пересчета численных коэффициентов в формулах при переходе от одной системы единиц измерения к другим системам.

Рекомендуется для широкого круга специалистов нефтегазовой от­ расли, преподавателям и студентам вузов.

УДК 622.32 ББК 33.36

ТЫз ес!Шоп оГРипсктепЫз оГКезегуоп Еп§теепп§ Ьу Ь. Р. Ваке 1$ риЬНзЬес!

Ьу аггап§етеп! угЬЬ Е1зеу1ег, Кас1ате§ 29, РО Вох 211, 1000 АЕ Ат$1егс1ат, ТЬе №1Ьег1апс1$.

ТЬе пф1 о! Ь. Р. Ваке 1о Ье 1с1еп1Шес1 аз аиОюг о! 1Ыз \уогк Ьаз Ьееп аззеПес! т ассогс1апсе \уИ:Ь1Ье СорупдЬ*, Вещрх&апс! Ра1еп1 Ас! 1988.

ТЫз 1гапз1аИоп Ьаз Ьееп ипскНакеп Ьу ТесЬпоргезз Ыс1.

Все права защищены. Никакая часть данной книги не может быть воспроизведена в какой бы то ни было форме без письменного разрешения владельцев авторских прав.

Посвящается Грейс

ПРЕДИСЛОВИЕ

Это учебник по разработке нефтяных и газовых месторождений, который был создан на основе лекций, прочитанных автором во время его работы в учебном центре компании 5Ъе11 1п1егпа1:юпа1е Ре1го1еит Маа1зсЬаррц В.У. (51РМ) в Гааге с 1974 по 1977 гг.

Главной целью книги является представление физических основ разработки месторождений с помощью простых и удобных для прак­ тического применения математических методов. Только полностью понимая физику процессов инженер может решать сложные задачи разработки месторождений в своей практической деятельности.

Главы с 1 по 4 представляют собой введение в предмет и содержат материалы, которые изучают в базовых учебных курсах компании 5Ье11. Поэтому они должны быть интересны всем, имеющим даже от­ даленное отношение к разработке и эксплуатации запасов нефти и газа.

В главах с 5 по 8 рассматриваются более специальные вопросы. В них описана теория и практика исследования скважин и методы об­ работки результатов исследований - возможно, самые важные аспек­ ты всего предмета разработки нефтяных и газовых месторождений. Применяется общий подход, согласно которому применение прин­ ципа суперпозиции к расчету безразмерного давления или псевдо­ давления позволяет выполнять анализ любой графической зависи­ мости дебит-давление-время, построенной по данным исследования скважины, для любого пластового флюида. Чтобы оценить степень обобщенности подхода, читателю рекомендуется предварительно ознакомиться с разделом 8.13, и лишь затем приступить к детальному

изучению этих глав. Автор надеется, что это поможет читателю под­ готовиться к прочтению недавно опубликованной монографии 5РЕ «АсЬгапсез т \Уе11 Тез! Апа1уз18», Ьу КоЬег! С. Еаг1ои§Ьег 1г., при напи­ сании которой предполагалось, что читатель хорошо знаком с теоре­ тическими материалами, представленными в этих главах.

В главе 9 рассмотрено искусство моделирования законтурной во­ доносной области пласта. Предметом рассмотрения последней, деся­ той, главы является несмешивающееся вытеснение при фильтрации несжимаемых жидкостей. Здесь делается вывод о том, что существу­ ет только одна теория вытеснения, созданная С. Бакли и М. Левереттом. Все остальное - продукт «модификации» кривых относитель­ ных фазовых проницаемостей (известной среди специалистов, как «научная доработка») для учета характера распределения насыщен­ ности в направлении, нормальном к линии падения пласта. Такие кривые можно использовать совместно с одномерным уравнением Бакли-Леверетта для расчета добычи. Раскрывая физические аспек­ ты процессов, которые учитываются при построении кривых отно­ сительных фазовых проницаемостей, и показывая их роль в числен­ ном моделировании, автор надеется, что эта глава поможет тем, кто занимается «научной доработкой».

Кроме этого, книга содержит практические упражнения, ил­ люстрирующие теорию. В ней отсутствует глубокое исследование особенностей поведения углеводородных фаз, поскольку это уже было сделано в ряде специальных монографий, в частности в рабо­ те Ашух, Вазз, Б.М., апб \\/ЪШп§, К.Ь. 1960, «Ре1го1еит Кезегуок Еп§теепп§ - РЬуз1са1 Ргорегйез», МсСга\у-НШ, на которую автор ча­ сто ссылается в настоящей книге.

ВЫРАЖЕНИЕ ПРИЗНАТЕЛЬНОСТИ

Автор желает выразить свою признательность компании 81РМ за легко полученное разрешение опубликовать эту работу. В частности, автор благодарен Н.Ь. Оошуез Беккег, Р.С. Кок и С.Р.М. Неск за их серьезный личный интерес, проявлявшийся на протяжении всего времени работы над книгой и ее публикации и глубоко воодушев­ лявший автора.

Из тех, кто давал мне технические советы, я хотел бы поблагода­ рить за помощь С.]. Напшеп, Ь.А. ЗсЫррег, V. Ьецпзе, ]. уап бег Виг§Ь, Ь. ЗсЬепк, Н. уап Еп§еп и Н. Вгитте1кашр. Все они работали в разное время в отделе разработки месторождений компании 8Ье11 в Гааге. Я благодарен за техническую помощь следующим членам лаборатории К8ЕЬ (КоптЫуке 8Ье11 ЕхрЬгайе еп Ргобисйе ЬаЪога1опит) в Р и с в и - ке, Нидерланды: ]. ОЯепп§а, Н.К уап ОотзеЬаг, 1.М. Оитогё, }. уап Ьоокегеп А.8. \\йШ ат80 п. Далее, я выражаю благодарность все быв­ шим преподавателям разработки месторождений в учебном центре 8Ье11, а также сменившему меня на этой должности А б е 1а Маг за его многочисленные полезные предложения. Я искренне признате­ лен также 8.Н. СЬпзйапзеп (Р.Э., Оман) за его добросовестную кор­ ректорскую обработку текста в течение нескольких месяцев, и 1.М. ШШей8 (8Ье11 Ехро, Абердин) В.1.Ш Шообз (ИАМ) за их усилия.

Что касается подготовки текста, я очень признателен Об.\У. Ргап82 за его координаторскую деятельность, и особенно благодарен Уега А. Кшрегз-Вейсе за ее самоотверженную трудную работу по окончатель­ ной подготовке текста. Готовили и размещали рисунки и графики 1.С. 1ап8е, С.Ь. 81оойуе§, 1.Н. Вог и 8.0. Рга8ег-Маскеп21е, которым я также выражаю свою благодарность.

И, наконец, я признателен всем тем, кто терпеливо сидел на моих лекциях в период с 1974 г. по 1977 г., за их многочисленные предложе­ ния, использованные мной при работе над этой книгой.

77.П. Дейк Учебный центр 8Не11 Гаага Октябрь 1977

ВПАМЯТЬ О ЛОРЕНСЕ П. ДЕЙКЕ

Всреде инженеров-нефтяников и газовиков и специалистов по разработке месторождений нефти и газа всегда было так естественно

ипривычно поговорить о «Лори» (это короткое имя предпочиталось его официальному имени Лоренс Патрик Дейк), о его взглядах и его отношении к определенным концепциям и методам. Сегодня, сидя перед чистым листом бумаги, я впервые понимаю, как трудно, как печально и просто невозможно для всех нас, его друзей, говорить о Лори в прошедшем времени. Сейчас мы вспоминаем его жизнь, его вклад в нефтегазовую науку и его исключительный творческий дух.

Вмоей памяти всплывают наши незабываемые беседы долгими зимними вечерами 1985 г. в офисе компании Ыогзк Нубго в Осло, ког­ да Лори работал над важнейшей задачей разработки месторождений - возможностью “развернуть зеркало времени”, чтобы воспроизве­ дение истории разработки обеспечило достоверное прогнозирова­ ние поведения нефтяного месторождения, которое, в свою очередь, помогло бы понять состояние этого месторождения в любой момент времени и добиться того, чтобы любое утверждение о поведении за­ лежи в будущем не сопровождалось длинной чередой “если” и “но” и лавиной “может быть”.

Именно в этот период Лори начал использовать такой подход при создании основных положений книги «Практические аспекты раз­ работки нефтяных и газовых месторождений» («ТЬе Ргасйсе оГ Ке§- егуо1г Еп§тееп倫).

Лоренс Дейк родился 11 марта 1941 г. на о.Мэн. Он получил об­ разование сначала в колледже Кинг Уильямз, а затем на факультете естественных наук университета Глазго в 1964 г.

Втом же 1964 г. он начал свою карьеру в компании 5Ье11 1п1егпа1юпа1 в должности инженера-нефтяника. Пройдя серьезный курс в учебном центре 8Ье11 в Гааге, Дейк проработал в качестве инженеранефтяника на различных месторождениях в Австралии, Брунее, Тур­ ции, и сноба в Австралии до 1971 г., после чего был приглашен на преподавательскую работу в гаагский учебный центр. Втечение семи лет, с 1971 по 1978 годы, он преподавал разработку нефтяных и газо­ вых месторождений сотрудникам ЗЬе11.

В1978 г. Лоренс Дейк ушел из 5Ье11, прослужив этой компании 14 лет. В это время он сделал два важных шага, определивших его даль­ нейшую карьеру.

Во-первых, он поступил во вновь образовавшуюся компанию 51а1е ОН Сотрапу ВТчЮС (ВгШзЬ ЫаИопа1 ОН СоорегаИоп) на должность заведующего отделом разработки нефтяных и газовых месторожде­ ний. В этом качестве Дейк участвовал в работах по поиску, разработ­ ке и изучению крупных месторождений Северного моря. Его вклад в развитие британской морской нефтегазодобычи в первые годы ее су­ ществования был так велик, что в 1978 г. он бы награжден Орденом Британской империи 4-ой степени (ОБЕ). Эта награда была призна­ нием не только его выдающейся деятельности, но и, опосредованно, роли специалистов по разработке месторождений в успехах, достиг­ нутых нефтегазовой отраслью Соединенного Королевства.

Во-вторых, в 1978 г. Лоренс Дейк опубликовал свою первую книгу по разработке в издательстве Е18еу1ег под названием “Основы разра­ ботки нефтяных и газовых месторождений”. В этой работе он пред­ ставил современный взгляд на разработку месторождений, основан­ ный на синтезе строгой физики и прикладной науки, необходимой для выполнения любых работ на месторождениях. Необычайно большой успех этой книги во всем нефтегазовом мире обусловлен следующим:

•ее практическая ценность для инженеров-нефтяников и газови­ ков, применяющих упрощенные методы решения сложных задач разработки залежей нефти и газа;

•ее ценность как фундаментального труда для студентов почти каждого университета, где научные основы разработки нефтяных

игазовых месторождений дополняются практическими приложе­ ниями и примерами.

В1982 г. Лоренс Дейк ушел из ВЫОС в период ее приватизации и стал независимым консультантом в Эдинбурге. Его обширная дея­ тельность охватывала:

•непосредственное консультирование средних и крупных компа­ ний. В этой роли Лоренс внес значительный вклад в оценку и раз­ работку более 150 нефтяных и газовых месторождений во всем мире (в период с 1982 по 1994 годы). Он стал одним из самых авто­ ритетных международных консультантов в нефтегазовой отрас­ ли. К его услугам обращались очень крупные компании (ВР, А§1р,