Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Гидродинамические исследования при разработке месторождений с плотной сеткой скважин

ВАК РФ 25.00.17, Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений

Содержание диссертации, кандидата технических наук, Пьянкова, Елена Михайловна

Введение.

1. Постановка задач исследования.

1.1. Состояние современной теории проведения ГДИ. Краткий обзор и анализ работ в области разработки методов ГДИ.

1.2. Особенности применения методов ГДИ в нефтяных компаниях (на примерах Ноябрьского и Няганского регионов)

1.2.1. Охват скважин гидродинамическими методами исследований на месторождениях ОАО "Сибнефть-Ноябрьскнефтегаз".

1.2.2. Охват скважин гидродинамическими методами исследований на Красноленинском месторождении (ОАО "ТНК - Нягань").

1.3. Проблемы применения методов ГДИ. О принципах исследования скважин при разработке нефтяных месторождений с плотной сеткой скважин.

2. Методика исследования процессов фильтрации на основе численного моделирования.

2.1. Применение ПК при интерпретации результатов исследования скважин.

2.2. Исходные уравнения, описывающие процесс исследования скважин.

2.3.Методика численного моделирования процесса исследования

3. Моделирование различных процессов фильтрации (контроль за разработкой).

3.1. Влияние послеприточного эффекта на КВД.

3.2.Моделирование исследований скважин методом КВД с длительной, кратковременной отработкой и без отработки

3.3. Влияние скин-эффекта на КВД.

3.3.1. Анализ промысловых данных.

3.3.2. Исследование влияния скин-фактора на КВД.

3.4. Выводы по разделу 3.

4. Разработка методик исследования скважин.

4.1. Методика исследований скважин с созданием скачка депрессии на пласт.

4.2. Методика исследований горизонтальных скважин.

4.3. Методика исследований пластов гидропрослушиванием

4.4. Апробация результатов выполненных исследований и разработанных методик в промысловой практике.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Гидродинамические исследования при разработке месторождений с плотной сеткой скважин"

Актуальность работы

Несмотря на то, что проблема гидродинамических исследований скважин (ГДИ) изучается учеными-нефтяниками во всем мире многие годы, опубликована не одна сотня монографий, посвященных разнообразным вопросам нестационарной фильтрации, анализу динамики изменения давления в скважине при ее работе (притоке) и восстановлении давления после остановки, методам интерпретации получаемых диаграмм давления и определения параметров пластов, тем не менее остается множество неясных вопросов при обработке промысловых результатов исследований.

Среди них следует выделить неопределенности в оценке качества получаемых кривых восстановления давления (КВД), в возможности определять по ним параметры пласта, либо относить некоторые КВД к категории недоисследованных скважин (недовосстановившихся КВД).

Одна из главных проблем состоит в том, что при насосной эксплуатации скважин исследования, как правило, сводятся к замеру кривых восстановления уровня в скважине. Необходимо учесть, что в наклонно направленных скважинах следует считаться с накоплением жидкости в искривленных частях скважины, поэтому становится весьма важным изучение и выяснение особенностей получаемых таким образом КВД (или КВУ - кривых восстановления уровня).

В настоящее время нет четких критериев учета влияния близкорасположенных соседних скважин на КВД в изучаемой скважине.

Поэтому существует объективная необходимость выполнения специальных исследований по ГДИ на месторождениях с плотной сеткой скважин.

Цель работы

Повышение информативности гидродинамических исследований в процессе разработки нефтяных месторождений с плотной сеткой наклонно-направленных и горизонтальных скважин.

Научная новизна

1. Обоснована методика и разработаны программы численного моделирования нестационарной фильтрации, позволившие исследовать разнообразные процессы, связанные с движением жидкости в системе "пласт - скважина" во время проведения гидродинамических исследований скважин.

2. В результате моделирования исследованы особенности выполнения ГДИ в процессе разработки месторождений с плотной сеткой скважин: показано, что при записи КВУ существенное влияние на процесс перераспределения давления в пласте оказывают емкостный (послеприточный) эффект скважины и скин-эффект, искажающие начальный участок КВД. Установлена и оценена реальная продолжительность послеприточного эффекта и получены рекомендации по выбору оптимального времени восстановления давления.

3. Разработана методика интерпретации диаграмм давления, полученных при компрессировании, учитывающая влияние прискважинных факторов и границ пласта на процесс их исследования методами ГДИ.

4. Обоснован метод анализа КВД при исследовании горизонтальных скважин. Доказана целесообразность проведения гидропрослушивания скважин в комплексе гидродинамических методов изучения процессов разработки нефтяных месторождений.

Практическая ценность работы

1. На основе выполненной работы составлено "Методическое руководство по интерпретации результатов гидродинамических исследований, проводимых при контроле за разработкой месторождений в Тюменской нефтяной компании".

2. Методика интерпретации КВУ, предусматривающая использование палеток эталонных кривых, применялась в ЗАО "ТННЦ" при обосновании параметров, настройке гидродинамических моделей и составлении проектов разработки Кальчинского (ОАО "ТНГ"), Горного, Южно-Султангуловского и других месторождений (ОАО "Оренбургнефть"). В настоящее время на ее основе создается база данных Самотлорского месторождения.

3. Разработанная модель позволяет интерпретаторам в своей практической работе исследовать сложные КВД путем имитации работы различных пластовых систем.

Заключение Диссертация по теме "Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений", Пьянкова, Елена Михайловна

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Системный анализ применяемых методов ГДИ при контроле за разработкой месторождений показал, что в основном фонде (насосных скважинах) успешность ГДИ не превышает 30 %.

2. Разработаны методика, алгоритмы и программы моделирования нестационарной фильтрации в системе «пласт-скважина», обеспечивающие исследование пластов, связанных с проведением ГДИ в системах с плотной сеткой скважин.

3. Доказано, что применяемые методы ГДИ в добывающих скважинах требуют времени восстановления давления не менее 10-15 часов, а в нагнетательных - не менее 5-10 часов.

4. Показано, что стандартные методы расчета скин-эффекта не всегда отражают реальную структуру пласта в ПЗП. Чаще искривление КВД на начальных участках связано не с "загрязнением" пласта, а с влиянием слоистости, работы двух или нескольких пластов.

5. Разработана новая методика интерпретации КВУ при исследованиях без отработки скважины.

6. Доказано, что при исследовании горизонтальных скважин в основном в ПЗП формируется плоскопараллельный поток, а в удаленной зоне - плоскорадиальный. Показано, что гидропрослушивание позволяет наиболее полно изучить мёжскважинное пространство.

7. Разработано «Методическое руководство по ГДИ», по которому в АЦ СИБИНКОР созданы программы обработки результатов ГДИ. В нефтяной компании ТНК это руководство принято в качестве обязательного комплекса для интерпретации результатов ГДИ.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата технических наук, Пьянкова, Елена Михайловна, Тюмень

1. Алиев З.С., Шеремет В.В. Определение производительности горизонтальных скважин, вскрывших газовые и газонефтяные пласты. М.: Недра, 1995. 131 с.

2. Баренблатт Г.И., Ентов В.М., Рыжик В.М. Теория нестационарной фильтрации жидкости и газа. М.: Недра, 1972. 288 с.

3. Баренблатт Г.И., Ентов В.М., Рыжик В.М. Движение жидкостей и газов в природных пластах. М.: Недра, 1984. 211 с.

4. Бузинов С.Н., Умрихин И.Д. Гидродинамические методы исследования скважин и пластов. М.: Недра, 1973. 246 с.

5. Бузинов С.Н., Умрихин И.Д. Исследование нефтяных и газовых скважин и пластов. М.: Недра, 1984. 269 с

6. Каменецкий С.Г., Кузьмин В.М., Степанов В.П. Нефтепромысловые исследования пластов. М.: Недра, 1974. 224 с.

7. Карнаухов M.JL Гидродинамические исследования скважин испытателями пластов. М.: Недра, 1991, 204 с.

8. Карнаухов М.Л., Пьянкова Е.М. Исследования скважин при контроле за разработкой нефтяных месторождений. Труды всероссийской научно-технической конференции "Большая нефть: реалии, проблемы, перспективы", Т. 1, Альметьевск, 2001, с. 315 323.

9. Карнаухов M.JI., Пьянкова Е.М. Исследование скважин при проведении работ по их ремонту и восстановлению продуктивности. Изв. вузов. Нефть и газ, 2001, №6, с. 50 54.

10. Карнаухов M.JI. К вопросу о применимости методик определения параметров пласта по данным испытания скважин. / М.Л.Карнаухов, Н.Ф. Рязанцев // Нефт.хоз-во. 1976, № 1. - С. 18-20.

11. Карнаухов М.Л. Влияние скин-эффекта и притока после закрытия скважины на кривые восстановления давления, получаемые при испытании скважин в процессе бурения. /М.Л.Карнаухов, Н.Ф. Рязанцев // Там же, С. 2537.

12. Карнаухов М.Л. Определение расстояния до прямолинейной границы и радиуса исследования скважин. Там же, С. 50-54.

13. Карнаухов М.Л. Влияние притока жидкости на кривые восстановления давления при испытании скважин. // Нефт. хоз-во. 1977, № 9. - С. 29-33.

14. Карнаухов M.JI. Методика интерпретации диаграмм давления, получаемых при испытании скважин в процессе бурения. // Нефт, хоз-во. № I960, № 3. - С. 47-50.

15. Карнаухов M.JI. Гидропрослушивание скважин // Карнаухов М.Л., Гапонова Л.М., Андреев B.C. / Там же.- С. 34-35.

16. Колокольцев В.А. Оценка методик определения параметров пласта по кривым притока, полученных при работе с пластоиспытателями./ В.А.Колокольцев, П.С. Лапшин //- Уфа, 1965. С. 225-239. - (Труды УфНИИ, вып. 16).

17. Кульпин Д.Г. Гидродинамические методы исследования нефтегазоносных пластов./ Д.Г.Кульпин, Ю.А. Мясников // М.: Недра, 1974. -200 с.

18. Лукьянов Э.Е. Исследование скважин в процессе бурения. М.: Недра, 1979, 248с.

19. Маскет М. Течение однородных жидкостей в пористой среде. М.: Гостоитехиздат, 1949 628с.

20. Методическое руководство по гидродинамическим исследованиям сложнопостроенных залежей. РД-39-0147035-234-88. М.: ВНИИ, 1989.

21. Николаевский В.Н., Басниев К.С. и др. Механика насыщенных пористых сред. М.: Недра, 1970. 355 с.

22. Ром Е.С. Фильтрационные свойства трещиноватых горных пород. -М.: Недра, 1966. 284 с.

23. Руководство по исследованию скважин / А.И. Гриценко, З.С. Алиев, О.М. Ермилов и др. М.: Наука, 1995. 523 с.

24. Чарный И.А. Подземная гидрогазодинамика. М.: Гостоптехиздат, 1963.369 с.

25. Чекалюк Э.Б. Основы пьезометрии залежей нефти и газа. Киев: Госнаучтехиздат Украины, 1961. 286 с.

26. Чекалюк Э.Б. Универсальный метод определения физических параметров пласта по измерениям забойных давлений притока. Нефт. хоз-во. -1964, №3.- С. 36-40.

27. Чернов Б.С., Базлов М.Н., Жуков А.И. Гидродинамические методы исследования скважин и пластов. М.: Гостоптехиздат, 1960. 319 с.

28. Шагиев Р. Г. Исследования скважин по КВД. М.: Наука, 1998, 304 с.

29. Щелкачев В.Н. Разработка нефтеводоносных пластов при упругом режиме. М.: Гостоптехиздат, 1959. 467 с.

30. Щелкачев В.Н. Основы и положения теории неустановившейся фильтрации. Монография: В 2 ч. М.: Нефть и газ, 1995.4. 1. 586 е.; 4.2. 493 с.

31. Щелкачев В.Н. Упругий режим пластовых водонапорных систем. М.: Гостоптехиздат, 1948., 144 с.

32. Яковлев В.П. Гидродинамический анализ недр. Ч. 1, Анализ притоков. ОНТИ, Москва. 1936., 206 с.

33. Agarwal R.G., Al-Hussainy R., Ramey H.J. An Invastigation of Wellbore Storage and Skin Effect in Unsteady Liquid Flow: I. Analytical Treatment. SPEJ, Sept. 1979. p. 279-290.

34. Allain O., Home R.N. The Use of Artificial Intelligence for Model Identification in Well Test Interpretation in Automated Pattern Analysis in Exploration Geophysics. // editors I. Palaz and S. Sengupta, Springer-Verlag, 1992.

35. Ammann C.B. Case Histories of Analysis of Characteristics of Reservoir Rock from Drill-Stem Test. // J. Petrol. Technol., May I960.- No 5 .-p. 27-56.

36. Anraku Т., and Home, R.N. Discrimination Between Reservoir Models in Well Test Analysis. // SPE Formation Evaluation, June, 1995, p. 114-121.

37. Athichanagorn S. and Home R.N. Automatic Parameter Estimation of Well Test Data using Artificial Neural Networks. // SPE 30556, presented at the 70th Annual Technical Conference & Exhibition, Dallas, TX, October 22-25, 1995.

38. Barua J., Home R.N., Greenstadt J.L., Lopez L. Improved Estimation Algorithms for Automated Type Curve Analysis of Well Tests. // SPE Formation Evaluation, (March 1988), p. 186-196.

39. Bittencourt A.C., and Home R.N. Reservoir Development and Design. // Optimization, SPE 38895 presented at the 72nd Annual Technical Conference & Exhibition, San Antonio, TX, October 5-8,1997.

40. Black W,M. A Review of Drill-Stem Testing 'Techniques and Analysis // J. Petrol. Technol., June 1956. p. 21-50.

41. Brill J.P., Bourgoyne A.T., Dixon T.N. Numerical Simulation of Drillstem Tests as an Interpretation Technique. // J.P.T., Nov. 1969.

42. Boardet D. et al. New type curves and Analysis of fissured zone well tests. World oil, Apr. 1984.

43. Carslow H.S. and Jaeger J.C. Conduction of Heat in Solids // 2 edition-at the Clarendon Press , Oxford, London, 1959.- 542 p.

44. Cobbet J.S. Use Down Hole Mud Motor as a Pump for DST//J.P.T, Apr. 1982.

45. Composite Catalog of Oil Field Equipment and Services // 1982-1983, 1988-1989.

46. Cooper H.H., Bodehoeft J.D., Papadopulos J.S. Response of Finite Diameter Weels to an Instantaneous Charge of Water // Water Resources Research., 1967.-No5.-p. 265-269.

47. Dake L. P. Fundamentals of Reservoir Engineering // Elsevier Scientic Publishing Company, New York, 1978.

48. Deng X.F. and Home R.N. Well Test Analysis of Heterogeneous Reservoirs, SPE 26458, Proceedings 68th Annual SPE Technical Conference and Exhibition, Houston, TX, October 3-6, 1993.

49. Deng X.F. and Home R.N. Description of Heterogeneous Reservoirs Using Tracer and Pressure Data Simultaneously, SPE 30591, presented at the 70th Annual Technical Conference & Exhibition, Dallas, TX, October 22-25,1995.

50. Dye L.W., Home R.N. and Aziz, K. A New Method for Automated History Matching of Reservoir Simulators, paper SPE 15137, Proceedings 1986 SPE California Regional Meeting, Oakland, CA, April 2-4, 1986. p. 443-461.

51. Earlougher R.C. Jr Advances in Well Test Analysis // SPE Monograph 5, 1977.

52. Economides M.J., Brand C.W. and Frick T.P. Well Configurations in Anisotropic Reservoirs, SPEFE (Dec. 1996), 257-262. (Also Paper SPE 27980, 1994).

53. Fetcovich M.J. Decline Curves Analysis Using Typr Curves // JPT, June, 1980.-p. 1065-1077.

54. Fernandez В., Ehlig-Economides C., and Economides M.J. Multilevel Injector/Producer Wells in Thick Heavy Crude Reservoirs, Paper SPE 53950,1999.

55. Gerard, M.G., and Home, R.N. Effects of External Boundaries on the Recognition and Procedure for Location of Reservoir Pinchout Boundaries by Pressure Transient Analysis, Soc. Pet. Eng. J., (June 1985), p. 427-436.

56. Gilly, P., and Home, R.N. A New Method for Analysis of Long-Term Pressure History, SPE 48964, presented at the 73rd Annual Technical Conference and Exhibition, New Orleans, LA, 27-30 September 1998.

57. Guillot A.Y., and Home R.N. Using Simultaneous Downhole Flow Rate and Pressure Measurements to Improve Analysis of Well Tests, SPE Formation Evaluation, (June 1986), p. 217-226.

58. Hawkins M.F. A Note on the Skin Effect // J. Petrol. Technol. Dec. 1956. p. 65; Trans. AIME, 1956, 207. - p. 356-357.

59. Hegeman P.S. and all. Well-Test Analysis With Changing Wellbore Storage // SPEFE., Sept. 1993.- p. 201-207.

60. Home, R.N., Perrick, J.L., and Barua, J. Well Test Data Acquisition and Analysis Using Microcomputers, paper SPE 15308, presented at the SPE

61. Symposium on Petroleum Industry Applications of Microcomputers, Silver Creek, CO, June 18-20, 1986.

62. Home R.N. Modern Well Test Analysis: A Computer-Aided Approach, Palo Alto, CA, 1990.

63. Home R.N. Advances in Computer-Aided Well Test Interpretation, J. Petroleum Tech., (July 1994), 599-606.

64. Home R.N. Uncertainty in Well Test Interpretation, paper SPE 27972, presented at the University of Tulsa Centennial Petroleum Engineering Symposium, Tulsa, OK, August 29-31, 1994.

65. Home R.N. Modem Well Test Analysis: A Computer-Aided Approach, Petroway, Inc., Palo Alto, CA, second edition 1995.

66. Homer D.R. Pressure Build-Up in Wells // Proc. Third World Pet. Cong., Seertr., E.J.Brill, Leiden, Holland, 1951 , v.II.- p. 505.

67. Joshi S. D. Horizontal Well Technology, 1991, p. 533

68. Joshi S. D. Augmentation of well productivity slant and horizontal wells. SPE 15375, 1986

69. Kohlhlaas C.A. A Method for Analysing PresBure Measured During Drill Stem Test Flow Periods // J. Petrol. Technol., Oct. 1972.

70. Kong X. Y., Xu X. Z., Lu D. T. Pressure transient analysis for horizontal wells and multi-branched horizontal wells. SPE 27652, 1994.

71. Liebmann G.A. A New Electrical Analog Method for the Solution of Transient Heatconduction Problems // Trans. A8 № 1956, v.78, №5.

72. Matthews C.S. and Russel D.G. Pressure Build-Up and Flow Tests in Wells. // Monograph Series, Sosiety of Petroleum Engineers, Dallas, 1967.- 172 p.

73. McAlister J.A., Nutter B.P. and Lebourg M. A New System of Tools for Better Control and Interpretation of Drill-Stem Tests // J. Petrol. Technol., Feb. 1965.-p. 207-214.

74. McKinley K.M. Wellbore Transmissibility from Afterflow-Dominated Pressure Build-up Data // J. Petrol. Technol, July, 1971.

75. Miller C.C., Dyes A.B. and Hutchinson C.A. The Estimation of Permeability and Reservoir Pressure from Bottom-Hole Pressure Build-up

76. Characteristics // Trails. AIME, 1950. v. 189. - p. 91-104.

77. Petty L.O. How to Get Better Data From a Drill-Stem Test // Oil and Gas Journal, Feb. 1962.

78. Raghavan R., Reynolds A.C., Meng H.Z. Analysis of Pressure Build-up Data Folowing a Short Flow Period// J.P.T., 1982.

79. Ramey H.J. Short-Time-Well Test Data Interpretation in, the Presence of Skin-Effect and Wellbore Storage // J. Petrol. Technology, 1970.- Jan. p. 97104; Trans AIME. 249.

80. Ramey H.J., Agarwall R.G. Annulus Unloading Rates as Influencedly Wellbore Storage and Skin-Effect // SPEJ, Oct. 1972.

81. Ramey H.S., Cobb W.M. A General Pressure Build-up Theory for a Well in a Closed Drainage Area // J. Petrol. Technol., 1971.- Dec.- v.2. p. 1495- 1505.

82. Rogers E.J. and Economides M.J. The Skin due to Slant of Deviated Wells in Permeability-Anistropic Reservoirs // Paper SPE 37068, 1996.

83. Rosa A.J. and Home R.N. Reservoir Description by Well Test Analysis Using Cyclic Flow Rate Variations, SPE 22698, Proceedings, 66th Annual Technical Conference & Exhibition, Dallas, TX, October 6-9, 1991.

84. Rosa A.J. and Home R.N. Pressure Transient Behavior in Reservoirs with an Internal Circular Discontinuity, SPE Journal, (March 1996).

85. Rosa A.J., and Home R.N. New Approaches for Robust Nonlinear Parameter Estimation in Automated Well Test Analysis Using the Least Absolute Value Criterion, SPE Advanced Technology Series, 4, (1996), 21-27.

86. Streltsova T Well Testing in Heterogeneous Formations John Wiley and Sons, New York, 1988.

87. Strelsova T.D., McKinley R.M. Early Time Build-up Data Analysis for a Complex Reservoir // J.P.T., May 1982.

88. Suzuki K., Nanba T. Horizontal well test analysis system. SPE 20613,1990.

89. Theis C.V. The Relationship Between the Lowering of Piesometric. Surface and Rate and Duration of Discharge of Wells Using Ground-Water Storage //Trans., AGU. 1955. v-II. p. 519.

90. Tomas J.B, Gupta H.O. Can Your DST Results Be Improved? // Oil Week, 1970. № 21, 51 55, 58, 42, 45, 44.

91. Тек M.R. et al. Inventory, Migration and Deliverability in Underground Storage. Monograph Series, American Gas Assn., Qrington. VA (1986).

92. Tauzin E., and Home R.N. Influence Functions for the Analysis of Well Test Data from Heterogeneous Permeability Distributions, paper SPE 28433, Proceedings, 70th Annual SPE Technical Conference and Exhibition, New Orleans, LA, September 25-28, 1994.

93. Temeng K.O. and Home R.N. The Effects of High Pressure Gradients on Gas Flow, SPE 18269, Proceedings, 63rd Annual SPE Technical Conference and Exhibition, Houston, TX, October 2-5, 1988.

94. Van-Everdingen A.F. Tlie Skin Effect and its Influence on the Productive Capacity of the Wells//Trans. AIME, 1953, v. 198. p. - 171-176.

95. Van-Everdingen A.F. and Hurst W. The Application of the Laplace Transformation to Flow Problems in the Reservoirs // Trans. AIME. 1949, -v. 186. -p. 305- 324.

96. Wattenberger R.A., Ramey H.J. An Invastigation of Wellbore Storage and Skin Effect in Unsteady Liquid Flow: I. Finite Difference Treatment// SPEJ, Sept. 1979.-p. 291-297.

97. Williams E. Т., Kikani J. Pressure transient analysis of horizontal well in a naturally fractured reservoir. SPE 20612, 1990.

98. Zak AJ. and Griffin P. Here's a Method for Evaluating DST Data // Oil and Gas Journal, April, 1957.

99. Zecchi P.J., Scott B.J. The Application and Limitaitions of Deep Drill Stem Testing.//Paper SPE 3907,1972.