Исследование процессов разработки нефтяных месторождений на упругом режиме и начальной стадии режима растворенного газа

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ НЕФТИ И ГАЗА

Им. И.М. ГУБКИНА

К.А. Бравичев, Загайнов А.Н.

Планирование, проведение и анализ результатов численных исследований процессов разработки пластов с трудноизвлекаемыми запасами

Объем - 122 стр.

Тираж -100 экз.

Москва 2013

Аннотация

На основе применения секторного компьютерного моделирования дано обоснование технологий разработки и технологических решений, направленных на рациональное использование природной энергии залежей с трудноизвлекаемыми запасами.

Рассмотрены механизмы влияния управляющих воздействий на фильтрационные процессы, в том числе на процессы конусообразования, капиллярной пропитки, деформационные. Гидродинамические расчеты на секторных моделях проведены с использованием программного продукта Desktop-VIP (компания Landmark). Даны рекомендации по планированию, проведению и анализу результатов численных исследований для получения закономерностей влияния природных факторов и технологических параметров на удельные показатели эффективности разработки.

Учебное пособие предназначено для магистрантов по направлению 131000 “Нефтегазовое дело” при выполнении семестровых работ.

Введение

Для создания модели пластовой системы используются обширные сведения из геологии и геофизики, гидромеханики и теории упругости, физики пласта, теории и практики разработки месторождений¸ а также математики, численных методов и программирования.

Геологическая модель пласта позволяет в каждой геологической ячейке определить все необходимые для расчетов параметры пласта в количественном виде. В основе построения геологической модели лежит комплекс петрофизических, керновых, геофизических и гидродинамических исследований пластов и скважин, в том числе результаты интерпретации геофизических исследований в скважинах (РИГИС). Для уменьшения размерности исходной геологической модели проводится процедура укрупнения (upscaling).

Учитывая вышеизложенное, геологическая модель есть результат измерений и обработки, т.е. имеет некоторую степень неопределенности. Параметры укрупненных расчетных блоков определяются путем усреднения и масштабирования. Например, пористость усредняется по объему, насыщенность – по поровому объему. Естественно, что при этом степень неопределенности модели повышается.

При построении гидродинамической модели осуществляется непрерывная взаимосвязь со специалистами в проведении и интерпретации петрофизических и гидродинамических исследований и специалистами по гидродинамическим расчетам.

Эффективные параметры укрупненных расчетных блоков и, в первую очередь, эффективная проницаемость, строятся на основе выборки значений параметров совокупности геологических ячеек. Поэтому для повышения достоверности расчета показателей разработки параметры укрупненных расчетных блоков подлежат уточнению в процессе адаптации гидродинамической модели. Следует отметить, что попытка адаптации модели с укрупненными расчетными блоками при восстановлении истории разработки может не дать положительный результат, поскольку в этом случае трудно выявить истинный механизм фильтрации.

По гидродинамической модели рассчитываются показатели разработки залежей для различных предлагаемых и технологических решений, т.е. решается прямая задача.

Если имеются результаты наблюдения за объектом моделирования, т.е. история разработки, необходима адаптация модели путем воспроизведения истории разработки. Адаптация модели к реальным условиям - это оценка характеристик модели, которые оставались неопределенными (обратная задача). На основе адаптации возможна модернизация модели – переход к более совершенной модели. При адаптации модели возможно уточнение геологического строения и физических свойств пласта.

Прямая и обратная задачи гидродинамического моделирования решаются с использованием полномасштабной (вся залежь) гидродинамической модели.

Оценка эффективности различных технологий и технологических решений с учетом особенностей конкретного объекта (пласта) целесообразно осуществлять с помощью предварительного моделирования на подробных гидродинамических моделях, т.е. решать исследовательские задачи. Для этого используются подробная секторная гидродинамическая модель, которая отличается небольшими геометрическими размерами, т.е. представляет собой фрагмент пласта. В случае естественных режимов секторная модель включает как минимум одну добывающую скважину; при заводнении – две скважины (добывающая и нагнетательная).

К исследовательским задачам фильтрации относятся:

· создание моделей течения в неоднородных и трещинно-поровых средах;

· изучение механизмов воздействия на пласт и моделирование новых технологий;

· исследование процессов конусообразования;

· исследование притока к горизонтальным скважинам и трещинами гидроразрыва и т.п.;

· уточнение фильтрационно-емкостных свойств пласта при воспроизведении гидродинамических исследований скважин;

· обоснование режимов работы добывающих и нагнетательных скважин с учетом техногенных процессов.

Именно решению исследовательских задач теории фильтрации при заводнении неоднородных коллекторов посвящено настоящее учебное пособие.

Секторное моделирование находит все большее распространение в теории и практике разработки месторождений нефти и газа. Созданию научных основ секторного моделирования посвящены работы С.Н. Закирова, Р.В. Баишева, Е.В. Теслюка, Х. Азиза, Э. Сеттари, А.И. Брусиловского, Р.Д. Каневской и других исследователей /2, 3, 13 -16/.

Основной целью исследований на основе секторного моделирования является обоснование новых и совершенствование существующих технологий разработки или технологических решений применительно к конкретной залежи. Это достигается при выявлении закономерностей влияния на удельные показатели разработки совокупности природных факторов и управляющих воздействий (технологических параметров). Как указывалось, секторная модель предполагает достаточно подробную сеточную аппроксимацию выбранного элемента пласта для более точного воспроизведения реальных фильтрационных течений и работы добывающих и нагнетательных скважин.

Задание скважины в секторной модели производится с использованием сеток с мелкими ячейками, неравномерных сеток, и (или) локальное измельчение скважинных ячеек. Такая размерность сетки от скважины распространяется до соответствующих флюидальных контактов. Так, если секторная модель примыкает к внешнему контуру ВНК (ГНК), то она должна включать в себя адекватную часть водонапорной (газонапорной) системы.

Подробная сеточная аппроксимация особенно необходима в следующих случаях:

1. Неоднородность коллектора, вследствие которой при укрупнении расчетного блока в процессе построении гидродинамической модели возможна существенная потеря информации о фильтрационно-емкостных параметрах пласта.

2. Разработка пластов на естественных режимах и при нестационарном заводнении, когда имеет место изменение фильтрационно-емкостных (ФЕС) и физических свойств системы от внутрипорового пластового давления во всем объеме пласта.

3. Близость (по вертикали) ГНК и ВНК в скважине, приводящая к возможному образованию газовых и водяных конусов.

4. Необходимость снижения забойного давления добывающих скважин ниже давления насыщения пластовой нефти газом.

5. Необходимость учета реальных геометрических характеристик скважин, параметров трещин гидроразрыва и т.п.

Результаты исследований на секторных моделях используются при переходе на полномасштабную 3D-модель рассматриваемой залежи, чтобы выявить ожидаемые эффекты в макрообъеме. Основная проблема исследований при переходе на полномасштабную модель – необходимость учета перетоков пластовых флюидов, т.е. связана с граничными условиями выделенного элемента пласта.

Таким образом, 3D секторная модель пригодна для оценочных расчетов при обосновании новых технологий и технологических решений. Учет работы соседних скважин, особенно в пласте с неоднородными коллекторскими свойствами, повышает степень достоверности расчетов. В случае, например, пятиточечной сетки скважин достаточной является модель из 3x3 элементов.

Исследование процессов разработки нефтяных месторождений на упругом режиме и начальной стадии режима растворенного газа

Основные положения

Упругий режим характеризуется изменением упругой энергии пласта, вследствие сжимаемости пород коллекторов и насыщающих их флюидов. Протекающие при этом деформационные процессы влияют на динамику показателей разработки.

Поскольку на режимах истощения имеет место падение внутрипорового пластового давления, необходимо учитывать зависимость ФЕС от изменения эффективного давления

Эффективность разработки нефтяной залежи определяется достигаемой величиной коэффициента извлечения нефти (КИН), т.е. долей начальных геологических запасов, которые могут быть извлечены из недр. Как правило, для упругого режима характерны невысокие значения КИН.

С уменьшением пластового давления в интервале от давления насыщения пластовой нефти газом до некоторого критического значения режим пласта изменяется - упругий режим переходит в начальную стадию режима выделившегося газа, при котором продолжают протекать деформационные процессы, а добычные возможности скважин по нефти уменьшаются с ростом газонасыщенности пласта.

В интервале забойных давлений от давления насыщения до критического газовый фактор скважины остается примерно постоянным. Критическое забойное давление оценивается на основе обобщения результатов экспериментальных, теоретических и промысловых исследований и обычно не ниже 0.85 от давления насыщения пластовой нефти газом (Рнас).

Эффективность разработки на начальной стадии режима выделившегося газа определяется существенным увеличением сжимаемости флюида.

При разработке неоднородных коллекторов из-за разности пьезопроводностей слоев активизируется приток нефти из низкопроницаемых слоев в высокопроницаемые – выравнивание давлений в слоях. Поэтому механизм извлечения углеводородов определяется комплексным влиянием гидродинамических, капиллярных, гравитационных, упругих сил, а также деформационными процессами и ростом газонасыщенности пласта.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: