Исследовательская работка по физике "Разработка нефтяного месторождения"

X Городская научно-практическая конференция

«Старт - 2022»

Исследовательская работа «Разработка нефтяного месторождения»

Выполнили: ученики 10 В класса

Тимофеев Илья

Туптова Виктория

ученик 10 Б класса

Деменчук Егор

МАОУ СОШ №68 г. Тюмени

Руководитель:

Леснова Е.Ю.

Российская Федерация, г. Тюмень

2022г.

Содержание:

1.     Введение3

2.     Теоретическая часть 4

2.1.          Геология4

2.2.          Процессы, определяющие местоположение залежи4

2.2.1.    Сейсморазведка4

2.2.2.    Бурение скважины4

2.2.3.    Отбор керна4

2.2.4.    Геофизическое исследование скважины [ГИС] 5

2.2.5.    Отбор проб, испытание пласта5

2.3.          Геологические запасы5

2.4.          Извлекаемые запасы5

2.5.          Формулы6

3.      Практическая часть 7

4.      Заключение 10

5.      Список информационного материла 11

6.      Приложение 12

Разработка нефтяного месторождения»

Тимофеев Илья

Туптова Виктория

Деменчук Егор

МАОУ СОШ №68 города Тюмени, 10 «Б», 10 «В» класс

ВВЕДЕНИЕ

Тюменская область всегда была известна как нефтедобывающий край. Продолжается разработка новых нефтяных месторождений. Тюменская область может снабжать страну и продавать нефть другим странам, становясь всё более значимым регионом, тем самым зарабатывая деньги и привлекая всё больше инвестиций. В настоящее время разрабатываются новые эффективные методы добычи нефти. Поэтому в этой работе нами будут изучены способы выбора места для создания ресурсодобывающих объектов, методы подсчёта запасов нефти, рентабельности способов ее добычи.

Цель работы - Найти месторождение нефти по заданным характеристикам местности. Определить местоположения нефтяного пласта и по результатам исследований спрогнозировать рентабельность добычи нефти из данного месторождения.

Достижение поставленной цели предполагает решение следующих задач;

- выбрать территорию, на которой будут производиться геологические исследования;

-определить более рациональный и менее затратный вид геологической разведки

- произвести подсчёт количества полезных ископаемых на данном участке

- рассчитать количество скважин, которые будут открыты на том участке и подсчитать стоимость данного действия;

- определить рентабельность проекта;

Объект исследования: нефтяной пласт.

Предмет исследования: определение количества нефти и способ ее добычи.

Методы: расчёты, анализ, изучение научных материалов (журналы, статьи в интернете, книги), просмотр видеоматериалов, изучение сайтов, содержащих информацию по теме.

«Разработка нефтяного месторождения»

Тимофеев Илья

Туптова Виктория

Деменчук Егор

МАОУ СОШ №68 города Тюмени, 10 «Б», 10 «В» класс

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

2.1. Геология

Геология – совокупность наук о строении Земли, её происхождении и развитии, основанных на изучении геологических процессов, вещественного состава, структуры земной коры и литосферы всеми доступными методами с привлечением данных других наук и дисциплин.

Процессы, определяющие местоположение залежи

2.2.1. Сейсморазведка

Сейсморазведка – это раздел разведочной геофизики, основанный на регистрации искусственно возбуждаемых упругих волн и извлечении из них полезной геолого-геофизической информации. При помощи сейсморазведки изучается глубинное строение Земли, выделяются месторождения полезных ископаемых (в основном нефти и газа). Сейсморазведка бывает двух видов 2D и 3D.

2.2.2. Бурение скважин

Бурение скажин – это процесс сооружения направленной цилиндрической горной выработки в земле, диаметр которой мал по сравнению с её длиной по стволу, без доступа человека на забой. Начало скважины на поверхности земли называют устьем, дно — забоем, а стенки скважины образуют её ствол.

2.2.3. Отбор керна

Отбор керна – это образец горной породы, извлечённый из скважины посредством специально предназначенного для этого вида бурения. Часто представляет собой цилиндрическую колонку (столбик) горной породы достаточно прочной, чтобы сохранять монолитность.

2.2.4. Геофизические исследования скважин[ГИС]

Геофизичечкие исследования скважин [ГИС] – это комплекс методов разведочной геофизики, используемых для изучения свойств горных пород в околоскважинном и межскважинном пространствах. А также для контроля технического состояния скважин.

2.2.5 Отбор проб, испытания пласта

Отбор проб – это процедура по выделению или составлению пробы, включающая не основанный на статистике случайный - эмпирический или точечный отбор проб, используемая для принятия решения о соответствии лота продукции установленным требованиям.

Испытание пласта – это технологический комплекс работ в скважине, связанный со спускоподъёмными операциями инструмента, созданием глубокой депрессии на пласт, многоцикловым вызовом притока пластовой жидкости и отбором глубинных проб с регистрацией диаграмм изменения давления и температуры на забое и в трубах автономными манометрами.

2.3. Геологические запасы

Геологические запасы – это количество нефти, газа, конденсата и содержащихся в них компонентов, которое находится в недрах в изученных бурением залежах, наличие которых в недрах доказано пробной или промышленной эксплуатацией, или испытанием скважин или обосновывается геолого-геофизическими исследованиями.

2.4 Извлекаемые запасы

Извлекаемые запасы – это часть геологических запасов, которая может быть извлечена из недр при рациональном использовании современных технических средств и технологии добычи с учетом допустимого уровня затрат.

2.5 Расчетные формулы

Формула геологических запасов

𝑄геол = 𝐹 ∗ эн ∗ 𝑚 ∗ 𝑘н ∗ 𝜌н ∗ 𝜃, тонн

Где:

F – Площадь нефтеносности – площадь залежи внутри внешнего контура нефтеносности.

hэн – Эффективная нефтенасыщенная толщина – средняя толщина породы-коллектора выше ВНК.

m – Коэффициент пористости – показатель, характеризующий то, какую долю занимает пустотное пространство в объеме породы.

kн – Коэффициент нефтенасыщенности – показатель, характеризующий какую долю занимает нефть в пустотном пространстве.

𝝆н – Плотность нефти – показатель для перевода из м3 в тонны.

 𝜽 – Перерасчетный коэффициент – обратно пропорционален объемному коэффициенту нефти.

Формула извлекаемых запасов:

Qизв=Qгеол*КИН

Где:

КИН – коэффициент извлечения нефти.

Формула максимального количества скважин:

𝑛скв =𝑄извл/𝑃

Где:

P - Определяется из критериев экономической эффективности.

«Разработка нефтяного месторождения»

Тимофеев Илья

Туптова Виктория

Деменчук Егор

МАОУ СОШ №68 города Тюмени, 10 «Б», «В» класс

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

3.1 Геология

Цель:

Потратить как можно меньшее количество средств и произвести наиболее точный подсчет запасов. (Бюджет, который можно потратить – 55 млн. рублей)

Ход работы:

Для начала мы решили заказать 2D сейсморазведку для того, чтобы определить расположение месторождений нефти. Мы выбрали первоначально профили 3, 5, 7, 9, C, D, E, F, G, для того, чтобы охватить большую площадь.

См. приложение рис. 1

После мы пробурили 2 скважины (C₅, F₅), дополнительно к ним заказали отбор керна, ГИС и отбор проб, для того, чтобы определить плотность нефти, газосодержание, объёмный коэффициент, пористость, проницаемость и нефтенасыщенность.

См. приложение рис. 2, 3, 4, 5

После полученных данных мы поняли, что скважина F₅ содержит нефть, а скважина C₅ не имеет нефти. После полученных результатов мы предположили, что рядом со скважиной F₅ существует залежь нефти, поэтому мы захотели пробурить еще одну скважину (E₅) и заказать для нее также отбор керна, ГИС и отбор проб.

См. приложение рис. 6, 7

После мы сделали вывод, что скважины F₅ и E₅ почти полностью идентичны. Чтобы получить более точную информацию по пласту, мы заказали еще 2D профили (4:6).

См. приложение рис. 8, 9

По профилям мы построили карту кровли и вычислили контур нефтеносности (данный контур мы отметили на высланной рельефной карте).

См. приложение рис. 10

Исходя из полученных данных, мы определили все составляющие формулы геологических запасов и подсчитали запасы нефти.

Qгеол= 6000 тыс. м2* 0,021 км * 0,18 * 0,65 * 0,8 т/м3*1/1,2= 9828 тыс. т

После получения результата геологических запасов мы начали расчёт извлекаемых запасов по формуле: 𝑄извл = 𝑄геол* КИН (КИН в РФ в среднем 0,3)

В итоге у нас вышло: Qизвл = 9828*0,3=2948,4 тыс. т

Вывод:

В ходе выполнения этого задания мы пришли к следующим выводам. Нами были найдены залежи нефти по результатам разведки. После построения кровли, мы определили контур нефтеностности, и, исходя из полученных данных, мы подсчитали запасы нефти в данном месторождении. Нами была допущена ошибка, которая повлияла на потраченный бюджет. Вместо бурения скважин нами было приобретено большое количество 2D разрезов. Мы смогли определить по формуле сначала геологические запасы и извлекаемые запасы.

Qгеол = 9828 тыс.т Qизвл = 2948,4 тыс. т

3.2 Разработка скважин

Цель:

Посчитать и расставить скважины в соответствии с ограничениями кейса.

Ход работы:

В первую очередь мы определили максимальное количество скважин по формуле: 𝑛скв =𝑄извл/𝑃

После этого мы всё подставили и получили результат: 𝑛скв = 2948,4 тыс. т/127,2 тыс. т = 23,18 скв

Сразу после этого мы начали расставлять добывающие и нагнетающие скважины.

См. приложение рис. 11

После этого мы начали расчёт дохода и продажи. (Полная таблица предоставлена в файле Excel)

См. приложение рис. 12

Вычислили мы это благодаря формуле: добыча жидкости в год*(1-(обводнённость/100)) = добыча нефти в год.

Благодаря этим данным мы построили график добычи  нефти.

См. приложение рис. 13

Этот график разделён на 3 стадии:

1 стадия - характеризуется ростом добычи нефти за счет разбуривания объекта, ввода в эксплуатацию скважин.

2 стадия - характеризуется поддержанием максимальных уровней добычи нефти.

3 стадия - характеризуется резким снижением текущей добычи нефти и ростом обводненности (самая сложная стадия в разработке). На третьей стадии начинают применять методы увеличения нефтеотдачи, чтобы замедлить темп снижения добычи нефти.

Вывод:

В ходе выполнения расчетов у нас получилось максимальное количество скважин равное 23. Мы смогли рационально распределить данное количество скважин на нагнетающие и добывающие. Определили год экономического предела добычи нефти - 15 лет.

3.3 Экономика

Цели:

Определить экономические показатели проекта (NPV, PI) для разных вариантов сдачи продукции. Сделать выбор в пользу наиболее привлекательного варианта. Представить обоснование решения.

Ход работы:

Для подсчёта мы использовали формулы:

(1+r)^n= Коэффициент дисконтирования

Где:

r – ставка дисконтирования (0,12)

n- год

Денежный поток/ Коэффициент дисконтирования= Дисконтированный денежный поток

Чтобы получить сумму дисконтированных денежных потоков нужно суммировать все дисконтированные денежные потоки.

Чтобы получить индекс рентабельности инвестиций / profitability index (PI) нужно сумму дисконтированных денежных потоков разделить на капитальные затраты CAPEX.

У нас получилось следующее:

См. приложение рис. 14

Вывод:

Для наглядности картины нами был построен график добычи нефти. После особых вычислений мы сделали вывод, что 2 вариант является более рентабельным, так как в этом варианте индекс рентабельности инвестиций больше, чем в 1 варианте.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате выполненной работы нами была изучена теоретическая литература по данному вопросу, обнаружена залежь нефти, разработан рациональный вид геологической разведки, произведён подсчёт количества полезных ископаемых Qгеол = 9828 тыс.т Qизвл = 2948,4 тыс.т, подсчитано оптимальное количество скважин (23 скважины), их расположение  и определена рентабельность проекта. Все полученные результаты нами были представлены наглядно в виде таблиц и графиков. (см приложения 11, 12, 13, 14).

Список  литературы.

1.                  Добыча нефти / Форест Г. – Издательство: Пер. с англ. – М.: ЗАО «Олимп –Бизнес» «Серия для профессионалов и неспециалистов», 2001 – 390 с. –Электронный ресурс: https://bookree.org/reader?file=595434.html

2.                  Основы геологии нефти и газа: учебное пособие / О.С. Чернова. – Томск: Издательство Томского политехнического университета, 2008 – 372 с.- Электронный ресурс: https://libr.link/geologiya_1480/osnovyi-geologii-nefti-gaza-uchebnoe.html

3.                  Бурение нефтяных и газовых скважин: Учебник для нач. проф. образования / Ю.В. Вадецкий. – М.: Издательский центр «Академия», 2003. – 352 с. – Электронный ресурс: https://bookree.org/reader?file=636768.html

Приложение.

Рис. 1.

Рис. 2.

Рис. 3.

Рис. 4.

Рис. 5.

Рис. 6.

Рис. 7.

Рис. 8.

Рис. 9.

Рис. 10.

Рис. 11.

Рис. 12.

Рис. 13.

Рис. 14.

«Разработка нефтяного месторождения»

Тимофеев Илья

Туптова Виктория

Деменчук Егор

МАОУ СОШ №68 города Тюмени, 10 «Б», 10 «В» класс

Аннотация

Тюменская область всегда была известна как нефтедобывающий край. Продолжается разработка новых нефтяных месторождений. Тюменская область может снабжать страну и продавать нефть другим странам, становясь всё более значимым регионом, тем самым зарабатывая деньги и привлекая всё больше инвестиций. В настоящее время разрабатываются новые эффективные методы добычи нефти. Поэтому в этой работе изучены способы выбора места для создания ресурсодобывающих объектов, методы подсчёта запасов нефти, рентабельности способов ее добычи.

      Цель работы: Найти месторождение нефти. Определение местоположения нефтяного пласта по результатам исследований и спрогнозировать рентабельность добычи нефти из данного месторождения.

Достижение поставленной цели предполагает решение следующих задач;

- выбрать территорию, на которой будут производиться геологические  исследования;

-определить более рациональный и менее затратный вид геологической разведки

- произвести подсчёт количества полезных ископаемых на данном участке

- рассчитать количество скважин, которые будут открыты на том участке и подсчитать стоимость данного действия;

- определить рентабельность проекта;

     В результате выполненной работы нами была изучена теоретическая литература по данному вопросу, обнаружена залежь нефти, разработан рациональный вид геологической разведки, произведён подсчёт количества полезных ископаемых Qгеол = 9828 тыс.т Qизвл = 2948,4 тыс.т, подсчитано оптимальное количество скважин (23 скважины), их расположение  и определена рентабельность проекта. Все полученные результаты нами были представлены наглядно в виде таблиц и графиков.