Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Методы расчета и управления депрессией при регулировании разработки эксплуатационных объектов

ВАК РФ 25.00.17, Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений

Автореферат диссертации по теме "Методы расчета и управления депрессией при регулировании разработки эксплуатационных объектов"

005010777

На правах рукописи

КОЛЕСНИК СВЕТЛАНА ВЛАДИМИРОВНА

МЕТОДЫ РАСЧЕТА И УПРАВЛЕНИЯ ДЕПРЕССИЕЙ ПРИ РЕГУЛИРОВАНИИ РАЗРАБОТКИ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ

ОБЪЕКТОВ

Специальность 25.00.17 - Разработка и эксплуатация нефтяных

и газовых месторождений

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Уфа-2012

005010777

Работа выполнена в Уфимском государственном нефтяном техническом университете на кафедре «Механика и конструирование машин»

Научный руководитель

доктор технических наук, доцент Зубаиров Сибагат Гарифович

Официальные оппоненты:

Токарев Михаил Андреевич доктор геолого-минералогических наук, профессор, Уфимский государственный нефгано технический университет, профессор кафедры «Разработка и эксплуатация нефтегазовых месторождений»

Карпов Андрей Александрович кандидат технических наук, ООО «БашНИПИнефть», главный инженер-технолог по мониторингу разработки месторождений

Ведущая организация

ОАО «НижневартовскНИПИнефть»

Защита состоится 15 марта 2012 года в 14.30 часов на заседании диссертационного совета Д 212.289.04 при Уфимском государственном нефтяном техническом университете по адресу: 450062, Республика Башкортостан, г. Уфа, ул. Космонавтов, 1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Уфимского государственного нефтяного технического университета. Автореферат разослан 14 февраля 2012 года.

Ученый секретарь диссертационного совета

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы

Увеличение степени извлечения нефти из недр в настоящее и ближайшее десятилетие является одной из главных задач энергообеспечения. Большое внимание в нашей стране и за рубежом уделяется повышению эффективности существующих и созданию новых методов повышения нефтеотдачи, основывающихся главным образом на увеличении коэффициента вытеснения, при этом коэффициент охвата пластов воздействием остается низким, что во многом определяет невысокий коэффициент нефтеизвлечения. Особенно актуальна эта проблема для малодебитных скважин с высокой обводненностью, фонд которых неуклонно растет.

Для повышения эффективности процесса нефтедобычи необходима обеспечить оптимальную динамику поля пластовых давлений. Решение этой проблемы является весьма сложной задачей, так как зависит от множества факторов; неоднородность пластов, соотношение вязкостей нефти и вытесняющей жидкости в - пластовых условиях, структурно-механические свойства нефти, смачиваемость породы насыщающими ее жидкостями, структура пористой среды и др., которые находятся в тесной взаимосвязи.

Оптимальную динамику поля пластовых давлений можно достичь через управление депрессией на пласт на нагнетательных и добывающих скважинах. Проблема управления депрессией при регулировании разработки эксплуатационных объектов многогранная и сложная, многие результаты исследований трудносопоставимы, а порой не поддаются логическому сравнению, что затрудняет однозначное суждение о преимуществах того или иного метода или подхода. Кроме того, применительно к пластам Ван-Ёганского месторождения эти методы воздействия на пласты требуют дополнительной апробации в силу специфических инженерно-геологических свойств разбуриваемых и эксплуатируемых пластов, что потребовало комплексных исследований для решения указанной проблемы.

Актуальность данных проблем определила выбор темы диссертации, целей и задач исследования. Цель работы

Повышение эффективности разработки продуктивных горизонтов путем управления депрессией на пласт в различных геолого-промысловых условиях. Основные задачи исследований:

1 Анализ известных методов управления депрессией на пласт.

2 Исследование, обобщение и систематизация данных о зависимости работающей толщины пласта от депрессии в области малых значений градиента давлений; оценка влияния работающей толщины пласта и депрессии на дебит скважин; определение нижней границы депрессии для максимизации работающей толщины пласта.

3 Разработка метода исследования и оптимизации режимов работы двух пластов при одновременно раздельной эксплуатации для определения минимально необходимой депрессии, обеспечивающей увеличение работающей толщины пластов.

4Разработка диагностического признака для выявления скважин с низкой работающей толщиной пласта. Методы решения задач

Для оценки эффективности метода управления депрессией использовались известные й апробированные характеристики вытеснения, в частности, семипараметрическая характеристика вытеснения, разработанная в НИИ «СибГеоТех», и сравнительная оценка эффективности по методу Хи-квадрат. Для расчетов использовались программные комплексы «JET_PUMP» и «Alice2», разработанные в НИИ «Газлифт», а также программный модуль SGTWELL, разработанный в НИИ «СибГеоТех». При построении графиков и диаграмм использован программный комплекс Microsoft Excel Worksheet.

Объектами исследования являлись эксплуатационные объекты Ван-Ёганского и Самотлорского месторождений.

Научная новизна

1 Установлено, что для терригешшх слоисто-неоднородных коллекторов и для совместно разрабатываемых разнопроницаемых пластов (на примере Ван-Еганского месторождения) при выводе добывающих скважин на плановый режим работы с увеличением депрессии работающая толщина эксплуатационного объекта растет по степенной зависимости.

2 Для одновременно раздельной разработки эксплуатационных объектов определено оптимальное соотношение депрессий эксплуатационных объектов (пластов) методом максимизации их суммарной работающей толщины, при использовании которого подключаются в разработку разнопроницаемые пласты и пропластки.

3 Обосновано, что для выявления скважин с низкой работающей толщиной пласта можно использовать диагностический признак, основанный на сравнении зависимостей накопленной добычи нефти от накопленной добычи жидкости для рассматриваемой скважины и для всех скважин, -разрабатывающих данный (исследуемый) эксплуатационный объект.

Практическая ценность и реализация

Разработанный метод исследования и оптимизации режимов работы двух пластов при одновременно раздельной добыче нефти в области малых депрессий и области линейной фильтрации используется при разработке регламентов проведения исследований в НИИ «СибГеоТех» (г. Нижневартовск).

Предложенный метод используется в программном модуле 5СТ\УЕ1Х (НИИ «СибГеоТех») и позволяет учитывать ограничения (искусственного) лифта (подъемника).

Результаты исследований, полученные в диссертационной работе, а именно: метод исследования и оптимизации режимов работы двух пластов для условий одновременно раздельной эксплуатации и метод выявления скважин с

недопустимо низкой работающей толщиной пласта - используются в учебном процессе. Они включены в программу дисциплины «Разработка нефтяных и газовых месторождений» при подготовке дипломированных специалистов и бакалавров по направлению подготовки 131000.62 «Нефтегазовое дело» и по специальности 130503.65 «Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений» в филиале ГОУ ВПО Тюменского государственного нефтегазового университета в г. Нижневартовске.

Апробация результатов исследований

Результаты диссертационной работы и основные положения докладывались и обсуждались на 4-ой окружной научно-технической конференции молодых специалистов предприятий ХМАО - Югры (Когалым, 2003); научно-технической конференции, посвященной 40-летию Тюменского государственного нефтегазового университета, «Нефть и газ Западной Сибири» (Тюмень, 2003); территориальной комиссии по разработке (протокол № 428 от 27 мая 2003г.); на заседании в ООО НИИ «СибГеоТех» (Нижневартовск, 2008); на научно-техническом семинаре Нижневартовского филиала ТГНГУ (Нижневартовск, 2009); XIX Ежегодном международном конгрессе «Новые технологии газовой, нефтяной промышленности, энергетики и связи» (Уфа, 2009); на совместном заседании кафедр «Разработка и эксплуатация нефтегазовых месторождений» и «Механика и конструирование машин» УГНТУ (Уфа, 2011).

Публикации

Результаты выполненных исследований отражены в восьми печатных работах, в том числе в трех статьях в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.

Объем и структура работы

Работа состоит из введения, трех разделов, заключения и приложения, общим объемом 145 страниц печатного текста. В основную часть диссертации включены 72 рисунка и 9 таблиц. Список использованной литературы включает 169 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

Во введении дается обоснование актуальности выбранной темы диссертационной работы, сформулированы цель и задачи исследований, а также их научная новизна и практическая ценность.

В первом разделе диссертационной работы приведена ретроспектива методов управления депрессией.

Вопросами оптимизации процесса разработки и эксплуатации скважин на протяжении многих лет занимались ученые: Абдулин Ф.С., Батурин Ю.Е., Зейгман Ю.В., Каминский Б.И., Качмар Ю.Д., Леонов В.А., Лысенко В.Д, Пономарев А.И., Светашов H.H., Солдатов A.M., Сонич В.П., Стефанюк М.Т., Токарев М.А., Хоминец З.Д., Шановский Я.В., Яремийчук P.C. и др.

Светашов H.H. в своих работах экспериментально доказал, что наиболее значимым фактором устранения стойкой формы блокады проницаемости в сложнопостроенных коллекторах являются скорости изменения забойных давлений. Очистка призабойной зоны пласта (ПЗП) при освоении трещинных деформируемых коллекторов наиболее эффективна переменными давлениями.

В 1996 году С.Д Цейтлин предложил способ, основанный на непрерывном слежении за положением линии разгазирования и не требующий знания давления насыщения.

Поиском оптимальной депрессии для снижения темпа обводненности скважин и увеличения безводного периода добычи нефти занимались ученые ОАО «Татнефть» им. В.Д. Шашина Андронов С.Н., Кандаурова Г.Ф., Хисамов P.C., Нурмухаметов P.C., Юсупов И.Г. и другие.

Способ разработки нефтегазовых и нефтегазоконденсатных залежей, включающий одновременную регулируемую добычу флюидов из различных частей залежи и создание при этом на скважинах, пробуренных в нефтенасыщенную часть залежи, максимально допустимой депрессии, при которой выделяющийся из нефти растворенный газ сегрегирует в газонасыщенную часть залежи не поступая на забой скважин, рассматривается

в работах Паненко И.А., Кондратьева И.А., Мазурова В.Я., Грабака П.А. и др .

Обобщение опыта разработки нефтяных месторождений дает ценную информацию о влиянии отдельных факторов на эффективность разработки продуктивных горизонтов. Все вышеизложенные методы управления депрессией направлены на решение частных задач по воздействию на ПЗП. Батурин Ю.Е., Сонич В.П. и Черемисин H.A. в своих работах установили, что увеличение депрессии приводит к увеличению нефтеотдачи пласта за счет увеличения коэффициента вытеснения. Вопрос о влиянии депрессии на коэффициент охвата по толщине требует дополнительного рассмотрения, что послужило выбором одной из научно-практических задач диссертационной работы.

Во втором разделе диссертационной работы исследуются вопросы, связанные с ростом коэффициента охвата но толщине при увеличении депрессии. Областью исследования является область малых депрессий и область линейной фильтрации. Под областью малых депрессий понимается область отклонения от линейной фильтрации на индикаторной кривой (ИК), для которой вторая производная дебита по депрессии больше нуля. Под областью линейной фильтрации подразумевается область изменения депрессий на индикаторной кривой, для которой вторая производная дебита по депрессии равна нулю.

Основными особешюстями Ван-Ёганского месторождения являются: наличие большого числа продуктивных пластов по всему нефтегазоносному диапазону разреза осадочного чехла, а также широкий спектр фазовых состояний залежей углеводородов. В таблице 1 представлены данные фильтрационно-емкостных характеристик анализируемых объектов Ван-Ёганского месторождения.

По результатам исследований (по получении профиля притока), проведенных на фонтанных (91%) и газлифтных (9%) скважинах Ван-Ёганского месторождения (выборка из 30 скважин), установлено значительное влияние депрессии на коэффициент работающей толщины перфорированных участков

отдельных пластов (рисунок 1). Коэффициент работающей толщины пласта (Ь) -это отношение работающей толщины пласта к перфорированной толщине. Таблица 1 - Краткая геолого-физическая характеристика продуктивных пластов

Параметры АВ,1 БВ, БВ6 БВ, БВ,1

Характер насыщения нефтегазовая нефтегазовая нефтяная нефтяная нефтяная

Тип коллектора Терриген. поровый Терриген. поровый Терриген. поровый Терриген. поровый Терриген. поровый

Площадь нефтеносности, тыс.м3 11481 23594 28901 6480 10745

Средняя общая толщина, м 28 17.37 26.7 15.33 28.6

Средняя эффективная псфтепасыщсшш толщина, м 7 5 7 6 9

Коэффициент пористости, доли сд. 0.29 0.25 0.23 0.26 0.22

Коэффициент нефтенасьпценности пласта, доли ед. 0.74 0.65 0.58 0.67 0.74

Лролииаемостк 103 мкм:, 143 194 77 67 88

Коэффициент ттесчанистости, лол:г ед. 0.71 0.63 0.47 0.83 0.85

Расчлененность 16.9 7.9 12.2 9.8 11.8

Начал!,пая пластовая температура, °С 55 65 65 68 69

Начальное пластовое далленме, МПа 16 20 21 21 21

Плотность нефти в поверхностных условиях, т/м' 921 853 832 832 853

Абсолютная отметка ГНК. м 1555 1990

Абсолютная отметка ВПК. м 1575 2012 2045 2045 2112

Содержание ссры в нефти, % 0.7 0.4 0.4 0.5 0.4

Содержание парафина в нефти, % 0.9 2.7 2.4 1.4 2.8

Давление насыщения нефти газом, МПа 13 16 16 16 17

Коэффициент вытеснения, доли ед. 0.65 0.68 0.58 0.64 0.64

В работе построены аналогичные зависимости и для отдельных скважин Ван-Ёганского месторождения (рисунок 2). Так как зависимость по отдельным скважинам аппроксимируется (по методу наименьших квадратов) с помощью степенной функции, то выдвигается гипотеза о наличии степенной зависимости (степень меньше 1) работающей толщины от депрессии но всему массиву добывающих скважин (в областях малых депрессий). Так весь массив аппроксимировался (рисунок-1) степенной зависимостью

й = 31(1 -АР-*-002 ),

где АР - депрессия.

Депрессия. МПа

Рисунок 1 - Зависимость коэффициента работающей толщины от депрессии по Ван-Ёганскому месторождению

I;

1 с

И с

з Г

г з

§ I &

ге

0,40 0,35 0.Э0 0,25 0.20 0,15 0,10 0.05 0,00

0 0.2 0,4 0,в 0.3 1 1,2 1,4 1,в 1,8 2 2,2 Депрессия, МПа Жскв. №1745 Яст №3434 века. №547

Рисунок 2- Зависимость коэффициента работающей толщины от депрессии

по скважинам Ван-Ёганского месторождения Установленная закономерность аппроксимации депрессии и коэффициента работающей толщины пласта по степенной функции с показателем степени меньше 1 свидетельствует, что повышение депрессии приводит к нелинейному увеличению коэффициента работающей толщины, что в свою очередь позволяет сделать важные практические выводы:

1) не следует работать на малых депрессиях, что приведет к низкому коэффициенту работающей толщины пласта и, как следствие, низкому

' коэффициенту нефтеизвлечения;

I 2) не следует использовать и чрезмерное повышение депрессии, так как

I увеличение депрессии в области высоких ее значений, где достижение ее может оказаться либо технически невозможным, например, из-за ограничения диаметра эксплуатационной колонны, либо экономически неоправданным из-за I незначительного изменения работающей толщины.

I Нелинейному увеличению коэффициента работающей толщины при

| повышении депрессии можно дать следующее физическое объяснение: при I увеличении депрессии происходит подключение дополнительных I низкопроницаемых нефтенасыщенных интервалов вследствие превышения создаваемого при этом гидродинамического градиента давления над градиентом Н давления капиллярных сил на границе «нефть - вода» в водонасыщенной области

гидрофильного коллектора, создаваемой при каждой остановке скважины. I Для доказательства данного положения рассчитывался коэффициент

I корреляции депрессии и обводненности по пластам Ван-Ёганского месторождения. Данная зависимость аппроксимируется линейным трендом с коэффициентом меньше единицы. Например, анализ пласта БВ3 показал, что при I увеличении депрессии увеличивается дебит нефти и снижается обводненность, так как подключаются низкопроницаемые нефтенасыщенные интервалы (рисунок 3).

120

| - 100

С £ £ 5 Л-е- ее

й> Ф X з:

+С

О) ю

20 о

О 2 4 6 8 Ю 12 14 16

Депрессия. МПа

• обводненность я деЗит нефти

в

«Г"--ф а

ей» ---- ® «• "НИ---^

щ

в

т ян т и

Рисунок 3 - Зависимость обводненности от депрессии по пласту БВ3 Ван-Ёганского месторождения

Для доказательства влияния депрессии на коэффициент работающей толщины пласта в работе проведен анализ результатов геофизических и гидродинамических исследований скважины №547 Ван-Ёганского месторождения (рисунок 4). Данные исследования проведены с использованием гидроструйных насосов.

.Дебит жидкости по а а а а пас гкам , м ®/сут О 10 20 30 40 50 60 70

6§?Д впроссия 0,8 М Па ЕЗЛрирост при # епр оссии 1,2 МПа

ИЗПрирост при депрессии 1,6 М Па

Рисунок 4 - Влияние депрессии на приток флюидов скв.547 пласт БВ7 Ван-Ёганского месторождения

I I

Из данного анализа следует, что при депрессии 0,8 МПа работало только три рассмотренных интервала пласта БВ7 и суммарный дебит по жидкости составил всего 47м3Усут.; при увеличении депрессии до 1,2 МПа подключился верхний интерв&ч и суммарный дебит достиг 92 м3/сут.; при увеличении депрессии до 1,6

3 I

МПа дебит возрос до 145 м /сут. ,

Увеличение коэффициента работающей толщины пласта при увеличении депрессии подтверждается также влиянием коэффициента работающей толщины пласта на накопленную добычу нефти по статистическим данным скважин Ван-Ёганского месторождения (рисунок 5). Дггя построения зависимости, приведенной

на этом рисунке, взяты скважины, эксплуатирующие пласты группы «БВ», I

I

имеющие идентичные характеристики и примерно равный проектный коэффициент , нефтеизвлечения (КИН). По статистическим данным установлена нижняя граница

коэффициента работающей толщины (Ь=0,22), при которой эксплуатация скважин становится нерациональной. "

ь (0,53:651(0,56:60)

2 5о,оо у-—■—---------------------------— а 1

£ 45,00 -

5 40,00 ■

ЗВ.00 -)

X

5 30,00 -

I 25.00 -

Ч 20,00 -

§ 15,00 -£ <0,00 -| 5,00 ■

Я 0,00 ■ -, .

X

0 0,1 0,2 0,3 0.4 0.5 0.6

Коэффициент работающей толщины, доли ед.

Рисунок 5 - Зависимость накопленной добычи нефти от коэффициента работающей толщины

В диссертационной работе получено линейное уравнение регрессии дебита нефти с коэффициентом работающей толщины и депрессией по статистическим данным Ван-Ёганского месторождения:

у=а0+а1х1+а2%2+е1,

где ^ — коэффициент работающей толщины (Ъ), — депрессия (ДР), у —дебит { нефти (0„), е, — вектор ошибок. "

' Параметры уравнения оценены методом наименьших квадратов. Уравнение

регрессии по данному примеру (все расчеты приведены в диссертационной работе) имеет вид:

<3Я =0,1+ 11,4611+ 0,8 Ш' + е,. Для определения дебита нефти одного уравнения недостаточно. Искомая функция ^Ь, ДР) должна удовлетворять граничным условиям при 11 =0 и ДР =0.

Так как дебит нефти невозможен при нулевой депрессии, то выполняются равенства ^Ь, 0) = 0,1~(0, ДР) = 0. Коэффициент корреляции составляет к = 0,89.

Чтобы полученное уравнение регрессии зависимости дебита нефти от депрессии и коэффициента работающей толщины можно было использовать для других выборок, в работе рассчитывался вариант, когда все данные заменены на их отклонения от среднего значения. Это преобразование позволяет уменьшить абсолютную величину переменных и приводит к переменным, имеющим среднее значение равное нулю. При этом преобразовании коэффициент а0 обращается в ноль. Полученное при этом уравнение регрессии имеет вид:

«г* - «г, = 8>Ф, - 0+О'86^ - )+ е' >

где <Зср - среднее значение дебитов нефти в выборке; Иср — среднее значение коэффициентов работающей толщины в выборке; АРср — среднее значение депрессии в выборке; (},„. - дебит нефти ьой скважины; Ъ, - коэффициент работающей толщины ¡-ой скважины; ДР, - депрессия ¡-ой скважины.

Для количественной оценки влияния объясняющих переменных на зависимую переменную определены частные коэффициенты эластичности:

Э = а, ^ = 8,8^ = 0,16; Э, = я, ^ = 0,94 ^ = 0,84. '' у 8,67 ' У 8.67

Анализ полученных результатов показывает, что при увеличении депрессии на 1% дебит нефти увеличивается на 0,84%, а при увеличении коэффициента работающей толщины на 1% дебит нефти увеличивается на 0,16%.

Полученное линейное уравнение регрессии дебита нефти с коэффициентом работающей толщины пласта и депрессией представляет собой простую математическую модель, с помощью которой можно оценить вклад работающей толщины пласта при увеличении дебита нефти, а также рассчитать коэффициент работающей толщины пласта для конкретной скважины по заданной депрессии.

В третьем разделе диссертационной работы разработан метод исследования и оптимизации режимов работы двух пластов при одновременно раздельной эксплуатации для определения минимально необходимой депрессии, максимизирующей работающую толщину пласта, при которой подключаются, в разработку разнопроницаемые пласты и пропластки.

Для реализации этого метода необходимо:

1) рассчитать дебиты жидкости для каждого пласта используя профиль притока и индикаторные кривые в целом для объекта (не менее чем для трех установившихся режимов);

2) рассчитать обводненность второго пласта используя информацию по обводненности одного из пластов, полученную при исследовании данного пласта отдельно;

3) рассчитать ограниченность лифта по дебту жидкости;

4) построить индикаторные кривые по дебиту нефти в целом для объекта и для каждого пласта отдельно;

5) смоделировать зависимость суммарного дебита нефти от дебита жидкости одного из пластов, учитывая ограничения по лифту и определить оптимальный режим работы скважины;

6) построить зависимость относительного прироста добычи нефти от перераспределения депрессий по пластам и по этой зависимости определить оптимальное перераспределение депрессии, при котором добыча нефти будет максимальной;

7) к последней модели добавить зависимость относительной потери суммарной добычи жидкости, учитывая ограничения по лифту, от перераспределения депрессий по пластам, которая показывает, что оптимальный режим работы скважины получен за счет перераспределения депрессий, а не за счет увеличения дебита жидкости.

В работе рассмотрен модельный пример - скважина № 547 Ван-Ёганского месторождения.

Таким образом, оптимальный режим работы пластов может быть достигнут только путем перераспределения депрессии между эксплуатационными объектами следующим образом: по пласту БВ7 необходимо увеличение депрессии от 2,4 МПа до 5,7 МПа, по пласту БВ82 - уменьшение депрессии до 1,1 МПа. За счет этого прирост нефти составит 1,98 тонн в сутки, за год - 723 тонны.

После определения оптимального режима работы скважины, чтобы обеспечить разработку всех разнопроницаемых пропластков двух пластов, на график (рисунок 6) наносится нижняя граница по минимально необходимой депрессии, ниже которой эксплуатацию скважины следует считать нерациональной.

20 19 18

Я 15

| 14 а о

■8 « п

12

0 50 100 150 200 250

Дебит жидкости, м3?сут . режим после проведения исследований + оптимальный режим

ВВ7+БВб(25 приведенная к уровню БВ7 — - БВ7+БВб(2) с учетом ограниченности лифта

* режим до проведении исследований и оптимизации нижняя граница по работающей толщине

... БВ,

Рисунок 6 - Индикаторные кривые скважины № 547 Ван-Ёганского

месторождения

Минимально необходимой называется депрессия, при которой еше не подключаются интервалы, обязательные для эффективной разработки продуктивного пласта (т.е. граница между областью малых депрессий и областью линейной фильтрации). Так, для пласта БВ7 при депрессии, равной 0,8 МПа, работающая толщина составляет всего 6%. Поэтому нижнюю границу для БВ7 следует принять равной 1,2 МПа, поскольку, как видно из рисунка 4, именно при этой депрессии подключаются интервалы продуктивного пласта, ранее не участвующие в работе. Для пласта БВ82 в качестве такой нижней границы можно принять минимальную из исследуемых депрессий, равную 0,8 МПа, поскольку при этом достигается коэффициент охвата по толщине, равный 46%, а дальнейшее увеличение депрессии не приводит к увеличению этого

"" ......

1 Т "".....'-} 1

"г............. Ч , *

\ 1 [Характеристика лифта ] ■Ф \ V &

!, V ! у

коэффициента. При этом оптимальные режимы по забойному давлению не должны выходить за нижнюю границу по работающей толщине.

Во втором подразделе- данной главы предложен математический аппарат поиска забойного давления для двух пластов при одновременно раздельной эксплуатации с учетом ограничения лифта. Забойные давления рассчитываются с использованием данных системы погружной телеметрии «Электон-ТМС».

Предлагается ввести целевую функцию суммарного дебита нефти 6« = /(г1>^)> гДе — забойное давление первого пласта; г2— забойное давление второго пласта; <2Н - суммарный дебит нефти.

Требуется найти г,, гг —»тах (в,, = /(г1, г2)}.

Для отыскания экстремума применяется метод множителей Лагранжа. Функция Лагранжа в данном случае имеет вид:

Ф (г„г2,Л)= /{г, ,гг)+ )- , гг)]. В качестве граничного условия используем ограничение приема жидкости по лифту:

где g(z^,zг) — функция суммарного дебита жидкости по пластам, а ^(г,) — функция, описывающая ограничения по лифту, зависящая от забойного давления по верхнему из пластов.

Находим частные производные и приравниваем их к нулю. В результате

решения системы ■

' Т 2 Я)

— = 0 найдем значения коэффициентов

г

\

Я

йХ

В работе приведен пример скважины № 547 Ван-Ёганского месторождения, иллюстрирующий практическую реализацию этой идеи. В результате расчетов (все расчеты приведены в работе)

м (143 ^

получаем 22 = 180

[о,03,

, т.е. оптимальный режим работы пластов может быть

достигнут только путем перераспределения депрессии между эксплуатационными объектами следующим образом: забойное давление на пласт БВ7 должно составлять 14,3 МПа, на пласт БВз - 18 МПа. Разница с точными значениями, полученными с использованием метода перераспределения депрессии, составляет 7,5 % по пласту БВ7,1,6 % по пласту БВ8, так как ограничение дебита жидкости по лифту выражено полиномом второй степени с коэффициентом корреляции 11-0,98.

В диссертационной работе разработан диагностический признак, основанный на сравнении зависимостей накопленной добычи нефти от накопленной добычи жидкости для рассматриваемой скважины и для всех скважин, разрабатывающих данный (исследуемый) эксплуатационный объект, и выраженный отношением двух параметров, используемых в уравнениях зависимости в качестве показателей степени.

Алгоритм данного метода состоит в следующем:

1) построение зависимостей накопленной добычи нефти от накопленной добычи жидкости по скважинам исследуемого эксплуатационного объекта с использованием предлагаемой семипараметрической модели

(2(3,, =А + В(1дж+С)°+Е(Е<5ж+Р)°) с коэффициентами А, В, С, Ц Е, Р,0, которые являются действительными числами;

2) построение усредненной зависимости для исследуемой группы скважин;

3) корректировка усредненной зависимости с учетом минимально допустимого коэффициента работающей толщины пласта (при этом получаем нижнюю границу, за которой эксплуатация считается нерациональной).

Для определения минимально допустимого коэффициента работающей толщины пласта можно воспользоваться либо алгоритмом, предложенным во второй главе работы (построение зависимости накопленной добычи нефти от коэффициента работающей толщины), либо - для группы пластов «БВ» Ван-

Ёганского месторождения - полученным в работе коэффициентом h=0,22.

Использование полученных зависимостей позволяет по диагностическому

D

признаку (отношению коэффициентов G) установить для каждой исследуемой

D

скважины отклонение от усредненной (с отношением коэффициентов G ср) и

D

минимально допустимой зависимости (с отношением коэффициентов Cmin) на текущий момент времени. При этом все скважины условно можно разделить на три группы:

1) эффективно разрабатываемые скважины, если зависимости расположены

D ,D ,D

выше усредненной зависимости или диагностический показатель — )— (— -

G j G ср С j

отношение коэффициентов "исследуемой скважины, где п - общее

количество скважин);

2) рационально разрабатываемые скважины, если зависимости расположены ниже усредненной зависимости, но выше минимально допустимой или

D D D

диагностический показатель — )— )— ;

Су ср О j С/ min

3) нерационально разрабатываемые скважины, если зависимости

расположены ниже минимально допустимой зависимости или диагностический

D .D показатель ■—•<—.

G j G min

На выявленных нерационально разрабатываемых скважинах, с недостаточной выработкой запасов из-за низкого охвата пласта воздействием по толщине, рекомендуется провести ГТМ по вовлечению остаточных запасов в разработку.

На выявленных рационально разрабатываемых скважинах необходимо уточнение характеристик вытеснения во временном отрезке, особенно скважин,

которые существенно приближаются к нижней границе.

Надежным способом определения работающей толщины пласта является её фактический замер с помощью глубинных исследований по расходометрии (по токометрии). Это можно сделать только на скважинах с открытым лифтом, т.е. фонтанных, газлифтных и скважинах, эксплуатирующихся гидроструйными насосами. Так как на практике информация о профилях притока часто отсутствует, целесообразно поставить задачу по выявлению скважин с недопустимо низкой работающей толщиной пласта на основе имеющейся на промысле информации. Предложенный диагностический критерий позволяет выявлять скважины с недостаточной выработкой запасов из-за низкого охвата пласта воздействием по толщине, на которых рекомендуется провести геолого-технические мероприятия по вовлечению остаточных запасов в разработку.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

1 На основании анализа применяемых методов управления депрессией на пласт выявлено, что эти методы направлены на решение частных задач по воздействию на ПЗП, но вопрос о влиянии депрессии на коэффициент охвата воздействием (вытеснением, дренированием) по толщине мало изучен и требует дополнительного исследования.

2 На промысловом материале статистическими методами доказано влияние депрессии на работающую толщину. Установлено, что при увеличении депрессии работающая толщина увеличивается за счет подключения дополнительных низкопрошцаемых нефтенасыщенных интервалов, по нелинейной, в частном случае степенной функции с показателем степени меньше единицы. Полученное линейное уравнение регрессии дебита нефти с коэффициентом работающей толщины и депрессией, с отклонениями от средних значений, позволяет оценить вклад работающей толщины на увеличение дебита скважин, а также оценить значение коэффициента работающей толщины пласта для конкретной скважины по заданной депрессии. Так, по скважинам Ван-Ёганского месторождения при

увеличении коэффициента работающей толщины на 1% увеличивается дебит скважин на 0,16%. Установлено, что минимальная величина работающей толщины для группы пластов БВ Ван-Ёганского месторождения Ь=0,22. Эта величина является критерием для определения необходимой депрессии с учетом геолого-физических параметров.

3 Разработанный метод оптимизации режимов работы двух пластов позволяет определять минимально необходимую депрессию, максимизирующую работающую толщину пластов, при которой подключаются в разработку разнопрошцаемые пласты и пропластки в случае одновременно раздельной разработки эксплуатационных объектов. За счет реализации этого метода прирост добычи нефти на скважине №547 Ван-Ёганского месторождения за сутки составит 1,98 тонн, за год - 723 тонны.

4 Для выявления скважин с недостаточной выработкой запасов из-за низкого охвата пласта воздействием по толщине разработан метод, основанный на построении зависимости накопленной добычи нефти от накопленной добычи

жидкости (ЭДи = А + В(2С?Ж+С) +Е(Е<5ж+Б) у Использование полученных

зависимостей по диагностическому признаку позволяет дифференцировать

скважины на эффективно разрабатываемые , рационально

разрабатываемые и нерационально разрабатываемые

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ

1 Андреева H.H., Трофимов A.C., Миргородский В.Н., Петрова C.B. Технологические и экономические критерии применения гидроприводных насосов // Нефтяное хозяйство. - 2004. — №5.-С.113- 115.

2 Андреева H.H., Трофимов A.C., Петрова C.B. Технологические основы применения гидроприводных насосов // «Нефть и газ Западной Сибири»

В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ:

Материалы международной научно-технической конференции, посвященной 40-летию Тюменского государственного нефтегазового университета. -Тюмень, 2003.-С.77-78.

3 Трофимов A.C., Грачев С.И., Петрова C.B., Галиев Ф.Ф. Опыт применения гидроструйных (ГСН) и гидропоршневых (ГПН) насосов на пласте ЮВ1 Самотлорского месторождения // Новые технологии для ТЭК Западной Сибири: сб. научн. тр. - Тюмень: Издательско-полиграфический центр «Экспресс». - 2005. Том 1. - С.299 - 304.

4 Петрова C.B. Применение гидроприводных установок как метод повышения нефтеотдачи // Новые технологии для ТЭК Западной Сибири: сб. научн. тр. - Тюмень: Издательско-полиграфический центр «Экспресс». -2005. Tom1.-C.305- 316.

5 Колесник C.B., Трофимов A.C., Леонов В.А. Влияние управляемой депрессии на нефтеотдачу // Нефть и газ. - 2006. — №5. - С.21 - 24.

6 Гидродинамические методы повышения нефтеотдачи пластов/

A.C. Трофимов, C.B. Бердников, И.Е. Платонов, C.B. Колесник, Г.П. Зозуля, А.Н. Ягофаров, И.А. Дергунов, Л.И. Харитонова, A.B. Барышников. - СПб.: ООО «НПО «Профессионал», 2010.-252 е., ил. ISBN 978-5-91259-066-5.

7 Колесник C.B., Зубаиров С.Г., Шарафиев Р.Г., Свинарёв В.В. Метод выявления скважин с недопустимо низкой работающей толщиной пласта H «Новые технологии газовой, нефтяной промышленности, энергетики и связи» (том 19), по результатам XIX международного конгресса «Новые технологии газовой, нефтяной промышленности, энергетики и связи». Москва. 2010. - С.273 - 278.

8-Колесник C.B., Зубаиров С.Г., Свинарёв В.В., Хабибуллин И.И. Влияние депрессии на коэффициент нефтеизвлечения за счет увеличения работающей толщины пласта // Проблемы сбора, подготовки и транспорта нефти и нефтепродуктов. - 2010. №4. - С.34 - 40.

Подписано в печать 10.02.2012. Бумага офсетная. Формат 60x84 '/16-Гарнитура «Тайме». Печать трафаретная. Усл. печ. л. 1. Тираж 90. Заказ 13.

Типография Уфимского государственного нефтяного технического университета

Адрес издательства и типографии: 450062, Республика Башкортостан, г. Уфа, ул. Космонавтов, 1