Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Совершенствование методов гидродинамических исследований низкопроницаемых пластов и малодебитных скважин

ВАК РФ 25.00.17, Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений

Автореферат диссертации по теме "Совершенствование методов гидродинамических исследований низкопроницаемых пластов и малодебитных скважин"

РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ НЕФТИ И ГАЗА им. И. М. Губкина

на правах рукописи УДК 622 276 5.001 5

□ □3163-7 1Ь

Белова Анастасия Викторовна

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДОВ ГИДРОДИНАМИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ НИЗКОПРОНИЦАЕМЫХ ПЛАСТОВ И МАЛ ОДЕ БИТНЫХ СКВАЖИН

25.00.17 - Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

2 2 МАЙ 2008

Москва 2008 г

003169718

Работа выполнена в Российском государственном университете нефти и газа

имени И. М. Губкина

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Мищенко И Т

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Алиев 3. С.

кандидат технических наук КузьмичевН Д

Ведущая организация ЗАО «Центр гидродинамических исследований»

«Информпласт»

Защита состоится « 2.*/ » 2008 г., в /> часов, вауд 7- 5

на заседании диссертационного совета Д.212 200.08 по защите диссертаций на соискание ученой степени доктора технических наук при Российском государственном университете нефти и газа имени И. М Губкина по адресу Москва, В - 296 ГСП -1, 119991, Ленинский проспект, 65.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке РГУ нефти и газа им И. М Губ кина

Автореферат разослан « Л » 2008 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, д т н., проф

у-Ё Сомов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы Трудноизвлекаемые нефти составляют сегодня основу активных запасов России В этой структуре преобладающая доля принадлежит запасам в низкопроницаемых коллекторах. При разработке таких нефтяных залежей зачастую отмечается существенное несоответствие фактических и проектных показателей вследствие того же подхода к проектированию, как к традиционным пластам, без учета их специфики. Несмотря на очевидные различия, гидродинамическое изучение и проектирование низкопроницаемых объектов основано на фильтрационных моделях традиционных пластов и законе Дарси.

Одна из основных стратегических задача научно-технического прогресса в нефтедобыче - кардинальное повышение эффективности освоения трудноизвлекаемых запасов нефти в сложнопостроенных низкопроницаемых коллекторах. Среди прочих мер, улучшить ситуацию в разработке таких залежей, принимаемых проектных решениях и контроле их реализации возможно путем более широкого проведения и совершенствования методов промысловых исследований. При этом возрастает актуальность гидродинамических методов как основе определения потенциала малодебитных скважин, фильтрационных параметров низкопроницаемых коллекторов, контроля и обеспечения эффективности разработки месторождения

Цель работы Совершенствование методов гидродинамических исследований низкопроницаемых пластов и малодебитных скважин путем более полного учета особенностей их фильтрационно - емкостных характеристик и течения флюида Основные задачи исследования

1 Установить основные особенности фильтрационно — емкостных характеристик низкопроницаемых коллекторов и течения в них жидкости. Выделить факторы, которые оказывают основное влияние на пластовые процессы и необходимо учитывать при гидродинамическом изучении таких объектов

2 Оценить соответствие моделей, применяемых при гидродинамическом изучении низкопроницаемых коллекторов, реальным пластовым процессам

3. Создать модель, учитывающую особенности низкопроницаемых сред, получить решения, приемлемые для обратных задач подземной гидродинамики, и усовершенствовать методику гидродинамического изучения таких коллекторов Методы решения поставленных задач. Поставленные задачи решались как тео ретически, так и экспериментально в промысловых условиях При этом использовались обзоры публикаций по данной проблеме, методы геолого - промыслового анал за, численного моделирования, математической физики и подземной гидродинамики Достоверность полученных результатов. Разработанная модель низкопроницае мого пласта базируется на известных представлениях, подтверждаемых промысловы ми экспериментами, и реализована апробированными методами математического мо делирования Полученные на ее основе аналитические зависимости удовлетворяют краевым условиям, следовательно, являются решениями поставленных задач В частном случае пласта с постоянной гидропроводностью полученные зависимости совпа дают с известными. Достоверность предлагаемых приближенных решений подтверждена сопоставлениями с точными частными решениями аналогичных задач Погрешности определения при этом фильтрационных параметров пластовой системы оценены математическим моделированием, промыслово - геофизическими и гидродинамическими исследованиями, сравнением прогнозных и фактических показателе! эксплуатации скважин. Достоверность выводов диссертационной работы подтверждается практикой разработки залежей нефти в низкопроницаемых пластах. Научная новизна.

1 Выявлены основные особенности строения низкопроницаемого коллектора, их влияние на закономерности течение флюидов, продуктивные параметры пластов скважин. Показано, что структурно - механические свойства низкопроницаемого пласта проявляются при отборе жидкости в виде конечной скорости передачи возмущения и нелинейности между градиентом давления и скоростью фильтрации

2 Предложен подход к описанию нелинейной фильтрации, его достоинство - представление искомого решения суммой решений, методы получения их известны

3. Создана гидродинамическая модель нелинейной фильтрации в низкопроницаемом пласте Получены дифференциальные уравнения в частных производных второго

порядка, описывающие течение сжимаемой жидкости к скважине, при этом во времени эффективная толщина и гидропроводность пласта меняются.

4 Решена задача об эксплуатации скважины в низкопроницаемом пласте на установившихся режимах, при этом гидропроводность коллектора зависит от отбора.

5 Решена задача о неустановившемся течении упругой жидкости в возмущенной области низкопроницаемого пласта, вызванном изменением режима эксплуатации (остановкой) скважины, при этом гидропроводность пласта меняются во времени.

Основные защищаемые положения

1. Гидродинамическая модель и дифференциальные уравнения нелинейной фильтрации жидкости в пласте со структурно - механическими свойствами

2. Решение задачи об эксплуатации скважины в низкопроницаемом пласте на установившихся режимах, при этом гидропроводность коллектора зависит от отбора

3. Решение задача о неустановившемся течении упругой жидкости в возмущенной области низкопроницаемого пласта, вызванном изменением режима эксплуатации (остановкой) скважины, при этом гидропроводность пласта меняются во времени

4. Способ определения зависимости гидропроводности низкопроницаемого пласта со структурно - механическими свойствами от депрессии в ходе восстановления давления после остановки добывающей скважины

Практическая ценность

1 Проведен комплекс работ по совершенствованию методов гидродинамического изучения низкопроницаемых коллекторов, характеризуемых существенной неоднородностью с преобладанием низкопроницаемых пород, при этом фильтрационными параметрами служат коэффициент проницаемости и предельный градиент, при возмущении изменяются эффективная толщина и гидропроводность пласта.

2 Исследованы особенности пластовых процессов при эксплуатации скважины на установившихся режимах. Доказано, что в низкопроницаемом пласте оптимальной с позиций минимизации затрат пластовой энергии и максимального нефтеизвлече-ния является непрерывная работа скважины с максимальным отбором, поскольку обеспечивается наибольший охват залежи дренированием

3 Исследованы особенности процесса восстановления давления в низкопроницаемом пласте, в ходе которого эффективная толщина и гидропроводность изменяют-

ся во времени Показано, что по внешнему виду КВД затруднительно судить о снижении при этом гидропроводности пласта. Необходима особая методика интерпретации КВД для раздельного учета влияния продолжающегося притока, скин - фактора и изменения гидропроводности пласта 4. Разработан способ определения зависимости гидропроводности низкопроницаемого пласта со структурно - механическими свойствами от депрессии в ходе восстановления давления после остановки добывающей скважины Для этого используются данные только одного исследования скважины методом восстановления давления Применение способа повышает точность, сокращает время и упрощает процедуру такого определения, уменьшает потери нефтедобычи Способ признан изобретением и защищен патентом РФ Его применение позволило уточнить параметры пластов нефтяных залежей Саратовской области. Апробация работы

Основное содержание работы докладывалось на 55 - ой Юбилейной межвузовской студ научной конференции (лауреат по секции 2 «Разработка нефтяных и газовых месторождений, бурение скважин», г Москва, 2001), 56 - ой межвузовской студ научной конференции (секция 2 «Разработка нефтяных и газовых месторождений», г. Москва, 2002), 57-ой межвузовской студ. научной конференции (секция 2 «Разработка нефтяных и газовых месторождений», г Москва, 2003), научных семинарах кафедры РиЭНМ РГУ нефти и газа им И М Губкина (2005,2006,2007 гг ). Публикации

Основное содержание работы отражено в патенте РФ и 8 печатных работах (одна в соавторстве), из них 2 статьи в издании, рекомендованном ВАК РФ. Структура и объем работы

Работа состоит из 6 глав, введения и заключения Содержание диссертации изложено на 220 страницах, содержит 150 текстовых машинописных страниц, 67 рисунков и 2 таблицы. Библиография насчитывает 168 наименований

Автор благодарен научному руководителю профессору Мищенко И. Т за постоянное внимание к работе и предоставленную возможность ее обсуждения на всех этапах выполнения.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность проблемы, сформулированы цель и основные задачи исследований, научная новизна и практическая ценность работы

В первой главе рассмотрены характеристики и особенности строения низкопроницаемого коллектора На основе фундаментальных исследований М. Л Сургучева, Б. Т. Баишева, Ю. Е. Батурина, С Г Вольпина, А Т. Горбунова, Р Н Дияшева, Ю В. Желтова, А Г. Ковалева, Н Я Медведева, А X Мирзаджанзаде, Н. Н Михайлова, И. Т Мищенко, Р. X Муслимова, Ю. А. Мясникова, Б. Ф. Сазонова, И. Д Умрихина, А Я. Хавкина и других специалистов показано, что

О К низкопроницаемым относятся песчаники проницаемостью менее 0,05 мкм2, гли-носодержащие песчаники, слабодренируемые зоны низкопроницаемого коллектора и низкодебитные пласты Проницаемость 0,05 мкм2 как верхняя граница условна и может достигать 0,1 мкм2 До начала разработки глиносодержащие пласты могут иметь проницаемость 0,2 мкм2, слабодренируемые зоны низкопроницаемого коллектора могут - 0,3 мкм2, а низкодебитные пласты - 0,3 -0,4 мкм2, по окончанию - проницаемость может снизится до 0,05 мкм2 и менее, о Для таких коллекторов характерно высокое содержание глинистых минералов в качестве цементирующего материала Поступления в залежь непластовой воды приводит к термодинамическим и физико - химическим изменениям в цементе, разбуханию глинистых частиц и адсорбции жидкости на них так, что проницаемость пород существенно снижается (до 0,05 мкм2 и менее) У таких коллекторов большая удельная поверхность, отсюда остаточная водона-сыщенность здесь выше, чем в более проницаемых породах <=> При средневзвешенной проницаемости 0,05 мкм2 колебания ее в пределах залежи, как правило, весьма существенные, причем доля низкопроницаемых преобладает как в разрезе, так и по площади Зачастую коллекторы проницаемостью менее 0,05 мкм2 имеют двухмодальное распределение пор по размерам Это обуславливает низкую пористость и проницаемость, большую удельную поверхность и резкую микронеоднородность, что осложняет разработку пластов

О Огромное скопление сообщающихся каналов низкой проводимости с обширной удельной поверхностью, значительная глинистость резко повышают роль пограничных слоев соприкасающихся фаз и процессов, происходящих на поверхности контакта флюида с породой Отсюда в сравнении с традиционными средами в низкопроницаемых существенно выше роль поверхностного натяжения, смачиваемости и растекания, т. е, роль поверхностных явлений, происходящих на границе твердого тело с жидкостью Как следствие, замедление во времени фильтрации до полной закупорки поровых каналов из — за роста толщины коллоидных пленок. О Такие коллекторы из-за большой площади контакта между жидкостью и породой относятся к дисперсным системам с их закономерностями, например, возможно ввести вместо вязкости и проницаемости по жидкости абсолютную проницаемость, эффективную вязкость жидкости в пористой среде, о Существенная роль взаимодействия низкопроницаемой среды с насыщающей жидкостью проявляется в виде нелинейности между градиентом гидродинамических сил и скоростью фильтрации. Одним из проявлений нелинейности является существование предельного градиента давления, по достижении которого скорость движения резко замедляется до полной остановки Течение флюида здесь описывается уравнениями А. X Мирзаджанзаде, где предельное напряжения сдвига отражает взаимодействие низкопроницаемой среды и потока, о В низкопроницаемых коллекторах движение нефти будет происходить в первую очередь в наиболее проницаемых зонах, в зонах пониженной проницаемости течение начнется лишь при более высоких градиентах давления Следует учитывать, что наряду с изменениями пластового давления и £гш/ Р при эксплуатации скважины эффективная толщина и гидропроводность пласта также изменяются о Многочисленными теоретическими, лабораторными, промысловыми исследованиями Г. И Баренблатта, К С Басниева, М Г. Бернадинера, А В Валиханова, Г. Г Вахитова, А Т. Горбунова, В И. Грайфера, Р Н. Дияшева, В М Ентова, Г. А Зотова, Р. Ш Мингареева, А X. Мирзаджанзаде, В Н Николаевского, В М. Рыжика установлена зависимость гидропроводности пласта от режима работы скважины ввиду нелинейной фильтрации и ограниченности постулатов упругого ре-

жима Гидропроводность пласта - основной интегральный фильтрационный параметр, характеризующий пропускную способность коллектора при течении сквозь него флюида, существенно изменяется не только при разработке залежи, но и в ходе кратковременных гидродинамических исследованиях скважины Отсюда гидропроводность низкопроницаемого коллектора - параметр, зависящий от пластового давления и изменяющийся на различных режимах эксплуатации скважины о При подключении менее проницаемых пропластков с ростом депрессии в низкопроницаемых коллекторах индикаторная линия будет иметь вогнутый характер к оси дебитов, т е, с ростом депрессии на пласт коэффициент продуктивности будет увеличиваться В прискважинной области, как правило, существует природная или техногенная трещинная система, раскрытие и проводимость трещин существенно зависят от горных напряжений и соотношений между пластовым и забойным давлением Вследствие смыкания трещин в призабойной зоне с ростом депрессии в низкопроницаемых коллекторах индикаторная линия будет иметь выпуклый характер к оси дебитов, т.е, с ростом депрессии коэффициент продуктивности будет уменьшаться В низкопроницаемых коллекторах оба рассмотренные фактора действуют в противоположных направлениях, так что в итоге индикаторные линии могут быть как прямолинейными, так и иметь достаточно сложные искривленные формы Следовательно, коэффициент продуктивности скважины может быть как постоянным, так и существенно изменяться в зависимости от депрессии на пласт. <=> Характерной особенностью низкопроницаемых пластов являются малые дебиты и продуктивность Кн скважин Так, А Э Конторович считает, что кроме запасов углеводородов, средний рабочий дебит скважин служит второй основной количественной характеристикой залежи, при этом к малодебитным отнесены залежи с рабочими дебитами 2-10 т/сут, залежи с меньшими отборами отнесены к непромышленным. Согласно В И Грайферу и В. Д Лысенко, в первый период эксплуатации добывающих скважин до начала обводнения к малопродуктивным отнесены пласты с низкой продуктивностью [К„ =1-3 т/(сут-МПа), при депрессии 10 МПа потенциальный дебит скважины <2пот= 10-30 т/сут], ультранизкой [#,,= 0,3 - 1 т/(сут МПа), 2пот= 3-10 т/сут] и гипернизкой [К„ < 0,3 т/(сут-МПа), <2П0Т < 3 т/сут] Аналогичные оценки [А"„ <1-5 т/(сут МПа), средние рабочие дебиты

скважин по нефти - не более 10-40 т/сут] приведены в ряде исследований мало-дебитных скважин и низкопроницаемых пластов, о Данные гидродинамических исследований С Г Вольпина, Ю. А. Мясникова и А. В Свалова свидетельствуют: для малодебитных скважин в низкопроницаемых коллекторах характерно отсутствие сколько - либо заметного загрязнения приза-бойной зоны, как правило, скин - фактор близок к нулю или меньше него, гидродинамическая связь пласта со стволом скважины происходит без затруднений Это обусловлено тем, что гидропроводность таких пластов крайне низка, как правило, 1-5, редко достигает 10 мкм2-см/(мПа с) Поэтому даже при незначительном загрязнении приток из такого пласта отсутствует, так что провести гидродинамическое исследование и оценить степень загрязнения невозможно Поскольку продуктивность скважины определяется в основном фильтрационными свойствами (гид-ропроводностью) пласта и гидродинамической связью пласта со стволом скважины (скин - фактором), то основная причина низкой продуктивности малодебитнь скважин - малая гидропроводность низкопроницаемых коллекторов Во второй главе рассмотрены специфика гидродинамического изучения низкопроницаемых коллекторов и малопродуктивных скважин, особенности в технологии работ и методах исследований Критический анализ применяемого при этом теоретического аппарата выявил ряд несоответствий математических моделей реальным пластовым процессам Это обусловлено математической сложностью и отсутствием решений, описывающих особенности фильтрационных процессов в таких средах и приемлемых для обратных задач определения параметров пластовой системы

Известно, что гидродинамическое изучение таких коллекторов в первую очередь осложнено периодическим или непостоянным режимом работы скважин, при этом нефть поступает на поверхность отдельными порциями, что не отвечает начальному условию ГДИС о стационарном распределении пластового давления и затрудняет применение традиционных методов исследований Отметим, что отчасти эти проблемы могут быть решены переводом скважины с периодической эксплуатации на непрерывную, используя при этом глубиннонасосные установки малой производительности По мнению проф И. М Муравьева-«. Далеко не всегда даже в очень малодебитных скважинах периодическая эксплуатация предпочтительнее непрерыв-

ной Наличие устойчивого притока может создать предпочтительные условия для непрерывной откачки »

Наибольших успехов в изучении низкопроницаемых коллекторов добились в Центре гидродинамических исследований «Информпласт» ОАО «ВНИИнефть». В итоге С Г. Вольпиным, Ю А Мясниковым и А В. Сваловым сформирован и реализован комплекс исследований малодебитных скважин в низкопроницаемых коллекторах, интерпретация КВД проводится методом наилучшего совмещения (МНС) кривой с точным решением, обобщенным дифференциальным методом Ю. А. Мясникова (ОДМ), методом производных, по усовершенствованному методу Маскета совместно с тремя первыми В первых трех случаях определяются коэффициент продуктивности, щцропроводность пласта, скин - фактор и пластовое давление В последнем -коэффициент продуктивности и пластовое давление

При этом основными моделями и решениями, применяемыми для исследований скважин в низкопроницаемых коллекторах, являются модель М Маскета; традиционная модель, при этом искомые параметры определяются МНС, ОДМ, методами производных и Маскета, модель двухслойного пласта Г. И. Баренблатта - Ю. П Желтова.

Общим для столь разных методов является их теоретическая основа - линейная теория упругого режима фильтрации На наш взгляд, дополнительно к этому при ГДИС в низкопроницаемых коллекторах следует учитывать, что пласты имеют существенную неоднородность с преобладанием доли низкопроницаемых пород, фильтрационными параметрами служат коэффициент проницаемости и предельный градиент, отражающий структурно - механические свойства системы жидкость - горная порода, при изменении режима эксплуатации скважины с перераспределением давления происходят изменения эффективной толщины и гидропроводности пласта

Предложен новый подход к описанию нелинейной фильтрации, при этом векторное поле скорости фильтрации, определяемое скалярным полем давления, является результатом наложения полей давлений Р\ и Рг. Поле функции давления Р\ обусловлено вязкостными потерями при течении по линейному закону, инерционные потери или структурно - механические свойства пласта проявляются как дополнительные сопротивления потоку и обусловили поле функции давления Рг Достоинством предлагаемого подхода является представление искомого решения (численного или ана-

логического) в виде суммы решений, методы получения их известны Это может быть использовано при рассмотрении сложных задач нелинейной фильтрации.

В третьей главе рассматриваются предлагаемая модель низкопроницаемого пласта и дифференциальные уравнения течения здесь жидкости к добывающей скважине

Модель основана на известном обобщении Г. И. Баренблатта, А В Валиханова, Г. Г. Вахитова, В. М. Ентова, Ю В Зайцева, А Г. Ковалева, Р. Ш Мингареева, А. X Мирзаджанзаде, В М Рыжика нелинейного закона течения в тонкослоистой среде. При этом структурно - механические свойства системы жидкость - горная порода проявляются в конечной скорости передачи возмущения, нелинейности между градиентом гидродинамических сил и скоростью фильтрации, зависимости гидропровод-ности пласта от режима работы скважины и в наличии предельного градиента давления, по достижению которого скорость движения замедляется до полной остановки

В пласте эффективной толщиной h выделяется п тонких горизонтальных прослоев с различной проницаемостью к„ предельным градиентом G\ и толщиной h, так, что А = h\ + hi +.. + ht + ... + hn. Нумерация прослоев такова, что к\ > к2 >...> к\ >... > ка, G\<GZ< ...< Gj <...< G„ при i-1,2 п При эксплуатации скважины в прослоях происходит плоско — радиальное осесимметричное течение жидкости по нелинейному закону А X. Мирзаджанзаде. При идеальном сообщении прослоев разность давлений между ними мгновенно выравнивается за счет массообмена жидкостью, непроницаемые прослои отсутствуют В сечении г = const в прослоях в момент t приведенное давления одинаково Р\ (г, t) = P2(r, t) =... = Pt (г, t) = Р„ (г, /), распределение носит гидростатический характер, градиент давления также одинаков

gradPi (г, i) = gradР2{г, t) = ... =gradPi {r,t) = ...=gradPn{r,f). (1)

В сечении г = const в пределах i - го прослоя, охваченного течением, скорость фильтрации Ut также одинакова, но различна в прослоях, т е. | ¿7, j * | £/v+11.

Vx = -kt/p- (gradP - <?, • 3) при \gradP | > G„ (2)

fjM - 1/и ■ (gradP - G1+1 - ё) при |gradP] > G,+1, (3)

Ом =0 при 1 gradP\ < G,+1, (4)

где ё - орт.

Наибольшие скорости потоков в каждом из работающих прослоев наблюдаются н стенке скважины, здесь же отмечается наибольший градиент пластового давления В

первые моменты после начала эксплуатации скважины забойное давление снижается. Для вызова притока в ствол из наиболее проницаемого первого прослоя достаточно создать на стенке скважины минимальный градиент давления, превышающий начальный градиент сдвига (7j = (7МИН, который является минимальным для всех прослоев Первый прослой делится на невозмущенную и возмущенную области течения, радиус сопряжения R\(t), определяемый условием | gradP[r =i?t(/), /] | = G¡, во времени увеличивается. С ростом I grad Р(ге, /)начинается течение и в других, менее проницаемых прослоях, с большими градиентами G¡. Начало течения в подключившемся / -ом прослое определяется условием | grad Р(гс, /) | > С,, а размер R, (<) возмущенной области в / - ом прослое определяется условием | grad P[r = Rt (t), t\ | = G¡ Если градиент удовлетворяет условию G¡ < | grad P(rc, t) | < G¡ +1, то средняя скорость Ücp j фильтрации по суммарной толщине Hj всех j работающих прослоев равна

t/cpj =-Acpj/fi'(gradP-Gcpi-ë) или Ocpl = -£j///j -{gradP-GC9i-ë), (5) где Hj=hx + h2 + ...+h¡t kcpi = (k\'hx + k2-h2 +... + + й2 +... + h,), (6)

e^k^-Hj/fli Сер i = В • • (¿cpj)"0,5 ; (7)

(W W=* + (АДГ*5*, +... + + kyh2 + ... + fyh,]. (8)

Подключение работающих прослоев отражается в выражении (5) для Осм изменениями средневзвешенной проницаемости ксм, суммарной гидропроводности £, и среднего предельного градиента Gcp.¡ работающих прослоев. При этом средний размер R(t) области возмущения во всех j прослоях, вовлеченных в течение, определяется условием I grad Р[г — R(t), í| | = (7ср j. На примере характерной нефтяной залежи XXII пласта установлено, что подключение прослоев с ростом | grad P(rc, t) | существенно влияет на изменения kcp¡ и эти параметры возрастают на несколько сотен процентов Изменения Gcp¡ ~ (кср1)~0'5 значительно меньше и составляют 20 - 30 %, а поскольку в выражении (5) изменения градиента пластового давления | grad Р | в десятки и сотни раз больше, можно пренебречь изменениями Gcp), принимая Gcpj = Gcр = const, где <jcp - среднее значение для п прослоев. Изменение суммарной гидропроводности £j работающих прослоев прямо связано с изменением градиента давления на забое е} =/£ [д Р (га 0 ÍSr], по мере вовлечения в фильтрацию новых прослоев с ростом ¡ grad Р (rc, t) | возрастает s¡ В свою очередь, градиент забойного давления является функцией времени и может задаваться как граничное условие на забое

скважины Так что переменная гидропроводность s такого пласта в общем случае является функцией времени е — e(t) Последовательное вовлечение в течение прослоев с различной проницаемостью представляется как нелинейная фильтрация в пласте с переменной во времени гидропроводностью е (t) и постоянным градиентом Gcp, радиус R(t) зоны возмущения определяются условием | grad P[r=R(t), {] | = Gcр

Ось z цилиндрических координат совмещается с осью вертикальной скважины, плоскость z -0- с подошвой пласта В потоке частицы жидкости движутся по горизонтальным радиальным траекториям, сходящимся к скважине, между непроницаемыми кровлей и подошвой пласта толщиной h Тогда скорость Ü равна

U=e(t)/h-[dP/dr- G(f)l при \дР!ёг\ >G(r), U = 0 при |ë№r\ < G(t), (9) где е (t), G (/) - соответственно гидропроводность и средняя величина предельного градиента работающего интервала пласта в момент времени t

При существенных депрессиях, характерных для низкопроницаемых пластов, пренебрегая изменениями Gcp, выражение объемной скорости Ü в (9) упрощается:

U=E(t)lh-[dPlër - G] при \дР]дг\ > G, U = 0 при \êP/ôr\<G, (10) где G — const - среднее значение Сср, для всех j = 1;2... п пропластков

Составляется баланс массы жидкости в элементарном объеме пласта между изобарическими поверхностями (г - dril) и (г + dril). За время dt здесь произошло изменение массы на величину AM = 2-n-h-drdt-ê[rJJ(r, t)]/ër, равную разности втекающих и вытекающих масс. С изменением давления за время di изменились плотность жидкости р и пористость т, отсюда AM = 2itvdrh-d [p(r,t) -mfafftlôt-dt Из равенства изменений массы SM и линейных зависимостей плотности слабосжимаемой жидкости и пористости среды от давления, получается нелинейное дифференциальное уравнение в частных производных второго порядка, описывающее радиальную фильтрацию слабосжимаемой жидкости к добывающей скважине в низкопроницаемом пласте со структурно - механическими свойствами, при этом эффективная (работающая) толщина и гидропроводность пласта изменяются

ae/r-d{r-s(t)fea-[eP/er-G(t)\)tër= êPlôt при \ ÔPI êr\ > G, (11) где kçp, fi*, E о = Acp • h / //, se = Acp / (ft •/?*) - средневзвешенная проницаемость, упругоемкость, суммарные гидропроводность и пьезопроводность пласта

Пренебрегая изменениями Gcp, из (10) - (11) получается упрощенное нелинейное дифференциальное уравнение притока жидкости к скважине в низкопроницаемом пласте, при этом эффективная толщина и гидропроводность пласта изменяются

azlr-d{r-e(i)lsa-[dPldr-G\}ldr = dPldt при \ дР1дг \ > G. (12) Уравнения (11) - (12) описывают потоки в возмущенной области rc < г <J?(l) с переменной границей R(t), на которой \ёР/8г\ равен предельному градиенту G.

В четвертой главе рассмотрена эксплуатация добывающей скважины последовательно на нескольких установившихся режимах в низкопроницаемом пласте со структурно —механическими свойствами, при этом эффективная (работающая) толщина и гидропроводность коллектора изменяются в зависимости от отбора

Согласно (12), установившийся поток жидкости в области гс<г< гк, на внешней границе гк которой \dPy (rK)/dr¡ > G, при эксплуатации скважины с дебитом Q.f описывается обыкновенным дифференциальным уравнением второго порядка.

d[rUy (r)\ld г = d{r-E,[dP,(rc)fdr]Ih,-[dPy (r)Idr -G\}ld г = 0 при \dPy(r)!dr\ > С, (13) где €у [dPr (rc)/dr] - гидропроводность работающего интервала пласта эффективной толщиной ftY при эксплуатации добывающей скважины с дебитом Qy, при этом на забое выполняется краевое условие 2-го рода.

dPr(r=гс)!dr = Qjy-jrs^dP^r = rc)/dr]-rc} + G = const при \dPy(rc)/dr\ >G. (14) На внешней границе rK задается условие 1-го рода P(r = г*) = Рк= const. Выполнение последнего условия предполагает приток жидкости const извне (из некоторой внешней возмущенной область залежи гк < г) в рассматриваемую круговую области радиусом гк, т е , обеспечивается выполнение такого условия

dPy (rK)ldr = Q1l{2n^[dPy (г = rt)!dr\- rK} + G = const при |í¿PT(rK)/</r| > G. (15) Отсюда следует также, что вне области стационарного течения (rc < г < гк) существует возмущенная коаксиальная зона (гк < г), осуществляющая питание области стационарного течения жидкостью с интенсивностью Qy=const, хотя в этой внешней возмущенной зоне пласта (гк < г) фильтрация в общем случае носит неустановившийся характер Из условия непрерывности и гладкости давления на границе гк [из условия сопряжения давления в областях (ге < г < гк) и (rK < г )] следует:

lim PArc<r<rK) =

lim М'к <r),

(16)

r->rfc слева

/•->/■£ справа

lim dPy(rc<r<rK)ldr =

lim dPy{rK<r)!dr.

(17)

r->r)t Cesa

справа

Отсюда, вне рассматриваемой области стационарного течения (rc < г < гк) корректнее предполагать некое распределение с градиентом dPr (rK < г ) Idr > G, обеспечивающее здесь (rK < г) неустановившееся течение с интенсивностью Qy = const через границу rK = г и выполнение условия P{r = rK) ~РК—const.

Второй интеграл (13) естьРу(г) = h^CJe-,[dPr (гс)/dr]'In г + G • г + C2, из граничных условий (14), (15), находится искомое распределение Р7 (г) давления в области установившегося течения жидкости с дебитом Q, от границы гк низкопроницаемого пласта к скважине гс.

Из найденного стационарного распределения (18) получены формулы для определения градиента пластового давления dP■t (г) ldr, забойного давление Ру (гс), депрессии АРу (гс) и коэффициента продуктивности при эксплуатации скважины с дебитом 01

Отметим,что градиент*/^(/•*)/<//■ на внешней границе гк удовлетворяет условию течения \8Р/дг\ > б, поскольку г /12 • я •• гк ] > О

Полученные формулы, описывающие установившийся поток однородной жидкости с дебитом от границы гк низкопроницаемого пласта к скважине гс, по виду совпадают с известными и отличаются учетом изменений гидропроводности коллектора в зависимости от режима эксплуатации скважины. В частном случае постоянной гидропроводности пласта эти зависимости совпадают с известными

Моделирование процесса эксплуатации скважин на установившихся режимах на основе полученных решений показало, что:

:=> индикаторные линии (ИЛ) скважин в низкопроницаемом пласте с переменной гидропроводностью, зависящей от режима эксплуатации, имеют криволинейную форму, вогнутую по отношению к оси дебитов. Ранее это отмечено В. Н. Николаевским, К. С Басниевым, А. Т. Горбуновым и Г. А Зотовым. Вследствие смыкания трещин в призабойной зоне с ростом депрессии в низкопроницаемых коллекторах индикаторные линии малодебитных скважин могут быть как прямоли-

Pf if) ~ Р к Qt / (2 ' 7Г * ' /я (гк / Г ) — С-С-к-').

(18)

нейными, так и иметь достаточно сложные искривленные формы Следовательно, коэффициент продуктивности малодебитной скважины может быть как постоянным, так и существенно изменяться в зависимости от депрессии на пласт, => уменьшение гидропроводности работающего интервала в зависимости от отбора из низкопроницаемого пласта и обусловленные этим дополнительные фильтрационные сопротивления существенно снижают забойного давления и увеличивают градиент давления на стенке скважины по сравнению с пластом постоянной пзд-ропроводностью, не зависящей от режима эксплуатации. Отсюда для пласта с гидропроводностью, зависящей от режима работы, оптимальной с позиции затрат пластовой энергии является эксплуатация с максимальным отбором, => структурно - механические свойства пласта, проявляющиеся как нелинейность закона фильтрации и наличие предельного градиента давления, наиболее существенно влияют на распределение пластового давления в области низких скоростей течения на удалении 20 - 30 метров от скважины и далее, вплоть до контура питания. В этой удаленной области при фильтрации жидкости по нелинейному закону от контура питания к скважине происходит весьма значительное снижение давления на 3,5 - 4,4 МПа в рассмотренных случаях против 0,7 - 1,7 МПа при течении по закону Дарси Такие потери давления в этой удаленной области обусловлено низкими градиентами давления, соизмеримыми с предельным градиентом сдвига, так что основные затраты давления расходуются не на вязкостное трение слоев жидкости, а на преодоление начального напряжения сдвига, => уменьшение гидропроводности работающего интервала в зависимости от отбора и обусловленные этим дополнительные сопротивления влияют на распределение забойного давления, вызывая дополнительные потери давления. Отсюда для пласта с гидропроводностью, зависящей от режима работы, оптимальной с позиции минимизации затрат пластовой энергии является эксплуатация с максимальным отбором, обеспечивающим наиболее полный охват дренированием; => с уменьшением отбора из пласта радиус внешней границы гк области стационарного течения уменьшается, что следует из анализа полученных решений. И наоборот, форсированный режим способствует вовлечению в разработку удаленных областей пласта, что подтверждается практикой разработки залежей. Отсюда, для

пласта с гидропроводностью, зависящей от режима работы, оптимальной с позиции наиболее полного нефтеизвлечения является эксплуатация с максимальным отбором, обеспечивающим наибольший охват дренированием по площади залежи В пятой главе решена задача о неустановившемся течении упругой жидкости в низкопроницаемом пласте, вызванном изменением режима эксплуатации (остановкой) скважины, при этом эффективная толщина и гидропроводность коллектора изменяются. Плоскорадиальный поток в возмущенной области пласта гс < г < R (/) с переменной границей R (/) описывается дифференциальным уравнением (12).

До изменения режима (остановки) скважина эксплуатировалась с дебитом Q0, в области rt< г < гк давление имело стационарный характер (18) При t> 0 жидкость поступала в ствол в затухающем темпе Q (/), началось восстановление давления С учетом (10) граничное условие на забое имеет вид (при \дР!дг\ > G).

ÔP{r = гс, l)tër = Q{î)/[2-n-z(t)-rc] + G. (19)

При t>0 в пласте вокруг скважины образовалась область неустановившегося течения, ее размер R(t) расширяется во времени. Пласт делится на возмущенную область неустановившегося течения rc<r< R(i) и окружающую ее невозмущенную область R(t) <r<rK, где сохраняется стационарное течение от контура гк к R(i) На гра нице R (0 требуется выполнение условий сопряжения этих областей (непрерывности и гладкости кривой давления соответственно)-

P[r -R(t),t] =РК-QJ[2-7t-Ea\-ln[rK / Д(01 - С-[гк-Я(/)1, (20

дР\г = R(t), t}ldr = dP[r =R(t)]/dr. (21

Методом интегральных соотношений получено распределения давления P(r, i) потока в возмущенной области rc < г < R(t) низкопроницаемого пласта с переменной гидропроводностью после изменения режима работы (остановки) скважины PIr{ < г < R{t), /] = Рк + m)-R(t)lc(t) - Qa-rjE0}l{2-n\R(t) - гс]}-/я[г/Я(/)] -- G-rK+ QJ[2-7fe0]-in[R(t)lrK] + {Q(t№) ~ QJe0}-R(t)/{2-7i-[R(i) - rj} +

+ {QJeo - Q{t)le(t)yrl{2-n-\R(t) - rc]} + G-r при \5Plôr\ > G, (22

отсюда восстановление давления P [rc, t ] в скважине, остановленной после длитель ной эксплуатации, в условиях продолжающегося притока Q (f) жидкости из пласта с переменной во времени гидропроводностью s (t), выражается формулой P[rj] =рк- G-\rK-rc\ -QB/[2-n-c0\-ln \rjrc) + 1/(2-n)iQjE0-Q(t)k(i)]•£!«(/)], (23

где условный размер £(R,) возмущенной области пласта равен

m) = i R {¡ттт - гл-ь туГс\ - ц (24)

Координата R (t) определяется первым интегральным соотношением, для этого следует умножить обе части дифференциального уравнения (12) на rdr и проинтегрировать его по всей возмущенной области от r = rc =i?„(f) до r —R(t).

| г • êPI dt'dr = ге • J д[г • e(t)/sa-(dP/dr-G)] /êr-dr, (25) г=Л„</ > г=й„</ >

где P(r, t) определена для всех г в промежутке rc = R„(i) <r< R(t) при \ dPI êr\> G.

Отсюда радиус R(t) возмущенной зоны низкопроницаемого пласта с переменной

гидропроводностью е (/) определяется уравнением:

{Л3(0 + R(t)W -{3-6 -In [й(/)/гс1} - 4 -r?}t{12-[R (t)-rc]} =

= «• J {fi. ~ m}-dr/[Qa-Q(î)-e0îe(î)] (26)

0

Представленные зависимости удовлетворяют краевым условиям, следовательно, являются решением поставленной задачи В частном случае пласта с постоянной гидропроводностью полученные зависимости совпадают с известными

Для оценки погрешности выполненного приближенного решения проведены расчеты и сопоставления с известными точными, но частными решениями задач о восстановлении давления после закрытия скважины при фильтрации по закону Дарси Анализ показал, что известное решение Г И Баренблатта и В. А Максимова является наиболее общим из рассмотренных и выбрано для создания эталонной модели эксплуатации скважины с переменным притоком, при этом использовало численного обращения решения в изображениях Лапласа Результаты таких сопоставлений показали высокую точность предлагаемого решения, достаточную обоснованность подходов к формулированию и постановке задачи, принятых условий и допущений

Для анализа полученного решения были обобщены параметров наиболее характерных нефтяных залежей, принятые для исследования процесса восстановления давления в гипотетических скважинах, остановленных после длительной эксплуатации

Результаты математического моделирования нестационарной фильтрации в низкопроницаемом пласте со структурно - механическими свойствами после остановки добывающей скважины показали, что О предлагаемое решение позволяет решать прямую задачу определения поведения забойного давления при переменной гидропроводности коллектора по известным свойствам пластовой системы и затухающему притоку в ствол В различных частных случаях результаты предлагаемого решения совпадают с известными, О снижение гидропроводности пласта после остановки добывающей скважины проявляется в отставании роста забойного давления Как известно, аналогичный вид имеют КВД в скважинах как в условиях продолжающегося притока, так и с загрязненной призабойной зоной На наш взгляд, следует осторожно переносить подобное наблюдение на реальные процессы и учитывать, что снижение гидропроводности влияет не только на рост давления, но и на приток в ствол, © по внешнему виду КВД затруднительно судить о снижении при этом гидропроводности пласта Следовательно, необходима особая методика интерпретации КВД для раздельного учета влияния продолжающегося притока и снижения при этом гидропроводности пласта; О на первых 30 - 50 метрах от скважины размеры возмущенной области для пласта с переменной гидропроводностью и затухающим притоком совпадают с размером Я (*) при мгновенной остановки скважины в пласте постоянной гидропроводности Отсюда, в первом приближении расчет £ (/?,) можно выполнять по формулам мгновенной остановки скважины в пласте постоянной гидропроводности

Шестая глава посвящена определению зависимости гидропроводности низкопроницаемого пласта со структурно - механическими свойствами от депрессии в ходе восстановления давления после остановки добывающей скважины.

Установлено весьма ограниченное число способов и методов определения изменений гидропроводности пласта по результатам ГДИС. Так, проф. Р. Н. Дияшевым впервые предложен и успешно применен метод определения зависимости гидропроводности пласта от дебита по КВД на двух - трех и более стационарных режимах эксплуатации скважины. При этом Р Н Дияшев впервые не только установил факт такой зависимости, но и представил промысловые определения вида зависимости

гидропроводности пласта от режима эксплуатации (дебита) скважины Вместе с тем ограничивало широкое применение метода большой объем исследовательских работ (не менее двух - трех и более установившихся режимов, по завершению каждого режима - запись КВД), а также использование линейной теории упругого режима

В А Сафроновым разработан способ определения изменений гидропроводности пласта по начальным участкам КВД и кривой притока жидкости в ствол. В основу положена традиционной модели линейной фильтрации в однородном пласте с постоянной гидропроводностыо, а затем на основе такой модели определяется зависимость гидропроводности от времени восстановления давления Установлено, что даже в случае однородного по протяженности пласта способ определяет гидропроводность с погрешностями более 40 - 50 % В случае неоднородного пласта погрешность достигает сотен %

В этой связи разработан способ определения зависимости гидропроводности низкопроницаемого пласта со структурно-механическими свойствами от депрессии входе восстановления давления после остановки добывающей скважины.

Для этого используются кривая восстановления забойного давления и соответствующая ей кривая продолжающегося притока жидкости в ствол, полученные в ходе только одного исследования скважины методом КВД. Способ признан изобретением и защищен патентом РФ/8/.

Основой предлагаемого способа являются предлагаемые модель низкопроницаемого пласта, дифференциальные уравнения (11), (12) течения здесь жидкости к добывающей скважине и их решения (22) - (26) Предполагается справедливость нелинейного закона фильтрации в ходе нестационарного перераспределения давления в пласте со структурно - механическими свойствами, изменения упругого запаса пласта и жидкости при пуске (остановке) скважин, при этом гидропроводность пласта изменяется с изменением градиента забойного давления и депрессии на пласт.

В диссертации изложена процедура обработки КВД и КПП для определения зависимости гидропроводности пласта от депрессии, даны примеры применения способа в практике ГДИС на месторождениях Поволжья

На основе эталонных математических моделей и промысловых примеров установлено, что предлагаемый способ /8/ позволяет определять по КВД и КПП изменения

при этом гидропроводности пласта вследствие нелинейной фильтрации с точностью, приемлемой для нефтепромысловой практики. Погрешность такого определения предлагаемым способом не превышает в среднем 10 % при снижении притока в ствол до 10 - 15 % от дебита скважины до остановки Это намного превышает точность такого определения основным существующим способом В А Сафронова

В целом применение предлагаемого способа повышает точность, сокращает время и упрощает процедуру определения зависимости коэффициента гидропроводности от депрессии на пласт и дебита, уменьшает потери добычи нефти за счет сокращения простоев скважин, поскольку требует только одного исследования КВД

Основные выводы и рекомендации

1. Рассмотрены характеристики и особенности строения низкопроницаемого коллектора, их влияние на закономерности течение флюидов, продуктивные параметры пластов и скважин Показано, что структурно - механические свойства пласта проявляются при нефтеизвлечении в виде конечной скорости передачи возмущения и нелинейности между градиентом давления и скоростью фильтрации.

2. Существующие методы исследований скважин в низкопроницаемых коллекторах базируются на традиционных представлениях линейной теории упругого режима фильтрации Наряду с этим следует учитывать, что пласты имеют существенную неоднородность с преобладанием доли низкопроницаемых пород, фильтрационными параметрами служат коэффициент проницаемости и предельный градиент, при возмущении изменяются эффективная толщина и гидропроводность пласта.

3. Предложен новый подход к описанию нелинейной фильтрации, его достоинством является представление искомого решения в виде суммы решений, методы получения их известны.

4. На основе известного обобщения потока в тонкослоистой среде выполнено гидродинамическое моделирование нелинейной фильтрации в низкопроницаемом пласте Получены дифференциальные уравнения в частных производных второго порядка, описывающие течение сжимаемой жидкости к скважине, при этом во времени эффективная толщина и гидропроводность пласта меняются

5. Получено решение задачи об эксплуатации скважины на установившихся режимах, при этом эффективная толщина и гидропроводность пласта изменяются в зависимости от отбора. Исследованы особенности пластовых процессов при эксплуатации скважины на установившихся режимах. Доказано, что в низкопроницаемом пласте оптимальной с позиций минимизации затрат пластовой энергии и максимального нефтеизвлечения является работа скважины с максимальным отбором, обеспечивающим наибольший охват залежи дренированием.

6. Методом интегральных соотношений решена задачи о плоскорадиальном неустановившимся течении упругой жидкости в возмущенной области низкопроницаемого пласта, вызванном изменением режима эксплуатации (остановкой) скважины, при этом эффективная толщина и гидропроводность пласта изменяются во времени В случае пласта с постоянной гидропроводностью полученные зависимости совпадают с известными Сопоставления с точными частными решениями показали малую погрешность предлагаемых зависимостей, обоснованность постановки задачи, принятых условий и допущений

7. Исследованы особенности процесса восстановления давления в низкопроницаемом пласте, в ходе которого эффективная толщина и гидропроводность изменяются во времени. Показано, что по внешнему виду КВД затруднительно судить о снижении при этом гидропроводности пласта Необходима особая методика интерпретации КВД для раздельного учета влияния продолжающегося притока, схин - фактора и изменения гидропроводности пласта

8. Разработан способ определения зависимости гидропроводности низкопроницаемого пласта со структурно - механическими свойствами от депрессии в ходе восстановления давления после остановки добывающей скважины Для этого используются данные одного исследования скважины методом восстановления давления. Применение способа повышает точность, сокращает время и упрощает процедуру такого определения, уменьшает потери нефтедобычи. Способ признан изобретением и защищен патентом РФ.

Основное содержание диссертации отражено в 9 работах, из них одна написана в соавторстве:

1. Белова А. В Решение задач нелинейной фильтрации в насыщенных средах // Тезисы докладов Нефть и газ-2001 55 - ая Юбилейная межвузовская студенческая научная конференция -М. 2001 - с 16

2. Белов В В, Белова ABO нелинейной фильтрации в насыщенных средах // Нефть, газ и бизнес - 2001 - № 4, - с. 49 - 51

3. Белова А. В. Гидродинамическое изучение сложнопостроенных низкопроницаемых коллекторов // Тезисы докладов 56-я Межвузовская студенческая научная конференция -М • Нефть и газ, 2002 - с 20

4. Белова ABO гидродинамических исследованиях сложнопостроенного низкопроницаемого пласта // Нефть, газ и бизнес. -2003. - № 2, - с. 62 - 63

5. Белова А В Особенности изучения КВД в низкопроницаемых коллекторах //Тезисы докладов Нефть и газ - 2003.57 ~ ая межвузовская студенческая научная конференция - М. 2003 - с 7

6. Белова А. В Теоретические основы приближенных методов решения уравнения пьезопроводности Учебное пособие М Изд - во «Нефть и газ» РГУ нефти и газа им. И. М Губкина, 2006,99 с.

7. Белова А В Уравнения фильтрации жидкости к скважине в пласте со структурно -механическими свойствами // Повышение эффективности разработки нефтяных месторождений//Труды ВНИИ - вып 135 - М.. - 2006. - с. 160 - 179.

8. Способ определения гидропроводности пласта при эксплуатации нефтедобывающей скважины патент РФ № 2301886 от 17 08 2006 / Белова А. В, опубл 27. 06 2007, бюл изобр № 18

9. Белова А В Установившаяся фильтрация жидкости к скважине в пласте со структурно - механическими свойствами // Методы увеличения нефтеотдачи пластов с трудноизвлекаемыми запасами //Труды ВНИИ - вып. 136. - М.: - 2007.- с. 103 -

Подписано в печать 21 04 08 Формат 60x90/16 Тираж 100 экз. Объем 1 уел иэд л Заказ 04/505

ООО Издательство "Виртус-Полиграф" 109147, Москва, ул Марксистская, д 5 тел (495)912-2957

Содержание диссертации, кандидата технических наук, Белова, Анастасия Викторовна

ОГЛАВЛЕНИЕ.

ВВЕДЕНИЕ.

1. ФИЗИКА НИЗКОПРОНИЦАЕМОГО СЛОЖНОПОСТРОЕННОГО

ПЛАСТА.

1.1. Пористость и проницаемость низкопроницаемой горной породы.

1.2. Удельная поверхность и роль поверхностных явлений.

1.3. Законы фильтрации.

1.4. Вытеснение нефти водой из низкопроницаемого пласта.

1.5. Продуктивность скважин и гидропроводность пласта.

1.6. Обобщение характеристик низкопроницаемого пласта.

2. ПРОБЛЕМЫ ГИДРОДИНАМИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ СЛОЖНОПОСТРОЕННЫХ НИЗКОПРОНИЦАЕМЫХ ПЛАСТОВ.

2.1. Сложности проведения и методологии исследований малодебитных скважин.

2.2. Методы исследований скважин в низкопроницаемых коллекторах.

2.3. Технологии исследований скважин в низкопроницаемых коллекторах

2.3.1. Прослеживание за восстановлением забойного давления уровня) после кратковременного возмущения скважины.

2.3.2. Прослеживание за восстановлением забойного давления (уровня) после длительной работы скважины, эксплуатирующейся погружным насосом

2.3.3. Прослеживание за восстановлением забойного давления (уровня) в период накопления при периодическом фонтанировании.

2.3.4. Последовательное наблюдение за ростом уровня и восстановлением забойного давления.

2.3.5. Длительное наблюдение за изменением забойного давления (уровня) при накоплении жидкости в стволе и периодическом фонтанировании.

2.4. Методы интерпретации результатов исследований.

2.4.1. Метод наилучшего совмещения.

2.4.2. Обобщенный дифференциальный метод Ю. А. Мясникова.

2.4.3. Метод производных.

2.4.4. Усовершенствованный метод Маскета.

2.5. Гидродинамические модели течения в сложнопостроенных уоллекторах.

2.5.1. Модель М. Маскета

2.5.2. Традиционная модель.

2.5.3. Модель двухслойного пласта.

2.5.4. Модель вытеснения нефти из низкопроницаемого пласта.

2.5.5. Модель многослойного пласта.

2.6. Решение задач нелинейной фильтрации в насыщенных средах.

3. МОДЕЛЬ И ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЕ УРАВНЕНИЯ ТЕЧЕНИЯ ЖИДКОСТИ К СКВАЖИНЕ В НИЗКОПРОНИЦАЕМОМ ПЛАСТЕ.

4. УСТАНОВИВШЕЕСЯ ТЕЧЕНИЕ ЖИДКОСТИ К ДОБЫВАЮЩЕЙ СКВАЖИНЕ В НИЗКОПРОНИЦАЕМОМ ПЛАСТЕ.

4.1. Постановка и решение задачи об эксплуатации добывающей скважины в низкопроницаемом пласте на установившихся режимах.

4.1.1. Основные положения и постановка задачи.

4.1.2. Краевые условия на забое скважины и внешней границе области течения.

4.1.3. Решение задачи об установившейся эксплуатации скважины.

4.2. Анализ течения жидкости в низкопроницаемом пласте при эксплуатации добывающих скважин на установившихся режимах.

4.2.1. Исходные данные к моделированию эксплуатации скважин.

4.2.2. Особенности установившегося течения жидкости в низкопроницаемых пластах к добывающим скважинам.

4.2.3. О влиянии режима эксплуатации добывающей скважины на радиус области дренирования.

5. НЕУСТАНОВИВШЕЕСЯ ТЕЧЕНИЕ ЖИДКОСТИ В НИЗКОПРОНИЦАЕ -MOM ПЛАСТЕ ПОСЛЕ ОСТАНОВКИ ДОБЫВАЮЩЕЙ СКВАЖИНЫ.

5.1. Постановка и решение задачи о восстановлении давления после остановки добывающей скважины в низкопроницаемом пласте.

5.1 Л. Основные положения и постановка задачи.

5.1.2. Краевые условия на забое скважины и внешней границе области течения.

5.1.3. Распределение давления после остановки добывающей скважины в низкопроницаемом пласте.

5.2. Определение МИС радиуса возмущенной области пласта после изменения режима работы (остановки) скважины.

5.3. Оценка достоверности полученного решения задачи о восстановлении давления после изменения режима работы (остановки) скважины.

5.3.1. Оценка точности выполненного приближенного решения; выбор математической модели гипотетической скважины.

5.3.2. Оценка точности выполненного приближенного решения; моделирование восстановления давления в гипотетической скважине.

5.4. Анализ полученного решения нестационарной фильтрации в низкопроницаемом пласте после остановки скважины.

5.4.1. Исходные данные к моделированию восстановления давления в гипотетических скважинах.i.

5.4.2. Моделирование восстановления давления в гипотетических скважинах

5.4.3. Особенности восстановления давления в низкопроницаемых пластах.

6. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЗАВИСИМОСТИ ГИДРОПРОВОДНОСТИ СЛОЖНОПО-СТРОЕННОГО ПЛАСТА ОТ ДЕПРЕССИИ ПО КВД ПОСЛЕ ОСТАНОВКИ ДОБЫВАЮЩЕЙ СКВАЖИНЫ.

6.1. Обзор известных способов определения изменений гидропроводности пласта по КВД.

6.2. Предлагаемый способ определения зависимости гидропроводности пласта от депрессии в ходе восстановления давления после остановки добывающей скважины.

6.3. Пример применения предлагаемого способа.

6.4. Оценка точности предлагаемого способа.

6.5. Использование предлагаемого способа в практике ГДИС на месторождениях Поволжья.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Совершенствование методов гидродинамических исследований низкопроницаемых пластов и малодебитных скважин"

Закономерности развития нефтяной отрасли России таковы, что к настоящему времени сложилась крайне неблагоприятная структура нефтяной базы, в которой доля активных запасов (традиционных, технологически освоенных) не достигает и половины от общего объема остаточных запасов нефти /12, 102/.

Основная доля активных запасов России сегодня - трудноизвлекаемые запасы нефти (ТИЗ), основа перспективного развития нефтяной промышленности нашей страны. Текущая ситуация со структурой балансовых запасов нефти приведена на рис. 1. Очевиден рост доли трудноизвлекаемых запасов в остаточных балансовых и извлекаемых запасах как следствие первоочередной выработки наиболее доступных традиционных залежей. В общей же структуре трудноизвлекаемых запасов преобладающую, основную роль играют низкопроницаемые коллектора (рис. 2). На сегодня более 80% запасов нефти, уже вовлеченных в разработку на территории Западной Сибири, приурочены к категории трудноизвлекаемых в основном по причине низкой проницаемости коллекторов.

Отметим, что основные современные технологии разработки трудноизвлекаемых запасов является крайне малоэффективной по сравнению с методами извлечения традиционных запасов нефти: средний конечный коэффициент нефтеотдачи в традиционных условиях равен 38 -г 45 % от геологических запасов; средний конечный коэффициент нефтеотдачи в низкопроницаемых коллекторах равен 10 -=-35 %.

Разработка месторождений с низкопроницаемыми коллекторами в настоящее время осуществляется в большинстве случаев с применением заводнения /95/. При этом наблюдается значительное расхождение между средним проектным коэффициентом извлечения и фактическим - 29 % и 6 %, соответственно.

Трудноизвлекаемые запасы нефти характеризуются изначально более низкими дебитами скважин и сравнительно невысокими темпами отбора нефти. Уже сейчас более 70 % запасов нефтяных компаний /12, 102, 136/ находятся в диапазоне низких дебитов скважин на грани рентабельности: если десять лет назад доля вовле

Категория основных показателей текущей структуры балансовых запасов нефти России

СЭ Активные запасы О ТИЗ

Рис. I. Доля текущих активных и трудноизвлекаемых (ТИЗ) запасов России: / - в начальных балансовых запасах; 2 - в остаточных балансовых запасах; 3 - в начальных извлекаемых запасах; 4 - в остаточных извлекаемых запасах; 5 - в общей добыче нефти

Категория структуры трудноизвлекаемых запасов нефти России

Рис. 2. Текущая структура трудноизвлекаемых запасов нефти России: 1 - в низкопроницаемых коллекторах; 2 - остаточные запасы обводненных зон; 3 - подгазовые зоны; 4 - высоковязкие нефти; 5 - глубокие горизонты ченных в разработку запасов с дебитами скважин менее 25 т/сут составляла почти 55 % , то сегодня такую долю (55 %) составляют запасы с дебитами скважин до 10 т/сут.

По современной классификации к низкопроницаемым коллекторам относятся песчаники проницаемостью менее 0,05 мкм , т. е., собственно низкопроницаемые пласты; глиносодержащие песчаники; слабодренируемые зоны низкопроницаемого коллектора; низкодебитные пласты.

Становление работ по проблеме низкопроницаемых коллекторов связано в первую очередь с именем М. Л. Сургучева, по инициативе которого в середине 80 -ых г.г. были выполнены первые масштабные работы по изучению особенностей разработки таких объектов, в частности, совместно с Ю. П. Борисовым и Ю. В. Желтовым создана геолого - гидродинамическая модель низкопроницаемой залежи нефти баженовской свиты Салымского месторождения. В дальнейшем фундаментальные исследования проводили Б. Т. Баишев, С. Г. Вольпин, А. Т. Горбунов, Р. Н. Дияшев, Ю. В. Желтов, А. Г. Ковалев, А. X. Мирзаджанзаде, II. II. Михайлов, И. Т. Мищенко, Ю. А. Мясников, И. Д. Умрихин, А. Я. Хавкин и другие ученые и специалисты /2, 30 - 34, 40, 45 - 49, 63, 64, 69, 77, 81, 84 - 87, 89, 90, 95, 101 - 105, 111 - 113, 124, 129, 134- 136, 138 и др./.

При разработке нефтяных залежей в низкопроницаемых коллекторах зачастую отмечается существенное несоответствие фактических и проектных показателей вследствие того же подхода к проектированию, как к традиционным пластам, без учета их специфики. Несмотря на очевидные различия, гидродинамическое изучение и проектирование низкопроницаемых объектов основано на фильтрационных моделях традиционных пластов и законе Дарси.

Одна из основных стратегических задача научно — технического прогресса в нефтедобыче - кардинальное повышение эффективности освоения трудноизвле-каемых запасов нефти в сложнопостроенных низкопроницаемых коллекторах. Среди прочих мер, улучшить ситуацию в разработке таких залежей, принимаемых проектных решениях и контроле их реализации возможно путем более широкого проведения и совершенствования методов промысловых исследований. При этом возрастает значимость гидродинамических методов как основе определения потенциала малодебнтных скважин, фильтрационных параметров низкопроницаемых коллекторов, контроля и обеспечения эффективности разработки месторождения, а выполненное в диссертации научное обобщение проблемы гидродинамического изучения низко проницаемых пластов и малодебитных скважин представляется актуальной задачей.

Несмотря на явную важность проблемы, работ в этом направлении весьма мало / 2, 30 - 34, 45, 64, 77, 123/, вследствие этого для низкопроницаемых коллекторов применяются практически те же методики интерпретации, что и для обычных пластов. Отметим, что весьма спорным является использование при гидродинамических исследованиях низкопроницаемых коллекторов теоретической базы, разработанной для обычных традиционных пластов. В отсутствие каких —либо обоснований допускается, что при проведении гидродинамических исследований традиционная теория достоверно описывает течение в низкопроницаемых средах. В то же время многочисленные исследования показывают, что фильтрация в таких средах протекает по более сложным законам.

Диссертационная работа поставлена с целыо совершенствования методов гидродинамических исследований пизкопроницаемых пластов и малодебитных скважин путем более полного учета особенностей их филыпрационно — емкостных характеристик и течения флюида.

Основными задачами исследования являются:

1. Установить особенности фильтрационно — емкостных характеристик низкопроницаемых коллекторов и течения в них жидкости. Выделить факторы, которые оказывают основное влияние на пластовые процессы и необходимо учитывать при гидродинамическом изучении таких объектов.

2. Оценить соответствие моделей, применяемых при гидродинамическом изучении низкопроницаемых коллекторов, реальным пластовым процессам.

3. Создать модель, учитывающую особенности низкопроницаемых сред, получить решения, приемлемые для обратных задач подземной гидродинамики, и усовершенствовать методику гидродинамического изучения таких коллекторов.

Поставленные задачи решались как теоретически, так и экспериментально в промысловых условиях. При этом использовались обзоры публикаций по данной проблеме, методы геолого - промыслового анализа, численного моделирования, математической физики и подземной гидродинамики. Предложен новый подход /15, 20/ к математическому описанию процессов течения флюидов в низкопроницаемых средах. Достоинством предлагаемого подхода /15, 20/ является представление искомого решения (численного или аналитического) в виде суммы решений, при этом методы получения одного из них хорошо известны. В целом такой подход позволяет существенно упростить постановку и решение и может быть использован при рассмотрении сложных задач нелинейной фильтрации.

В отличие от традиционной модели, в предлагаемой фильтрационной модели /23/ учитывается, что ходе исследования скважины методом восстановления давления эффективная (работающая) толщина и гидропроводность пласта изменяются. В результате выполнено гидродинамическое моделирование нелинейной фильтрации флюида в сложнопостроенных неоднородных или низкопроницаемых коллекторах со структурно - механическими свойствами к добывающей скважине при нестационарном режиме ее эксплуатации скважины так, что эффективная (работающая) толщина и гидропроводность пласта изменяются /23/. Получены нелинейные дифференциальные уравнения в частных производных второго порядка, описывающие течение жидкости к скважине в пласте со структурно - механическими свойствами, приемлемые для решения обратных задач гидродинамики /23/.

Существенные математические трудности, возникшие в процессе теоретических исследований течения жидкости в низкопроницаемом коллекторе, привели к поиску наиболее эффективных подходов к решению поставленных задач, отраженных в учебном пособии «Теоретические основы приближенных методов решения уравнения пьезопроводности» /22/. Наиболее приемлемым нам показался метод интегральных соотношений, использованный для решения задачи о неустановившимся течении жидкости в сложнопостроенном пласта, вызванном изменением режима эксплуатации (остановкой) скважины.

Рассмотрена эксплуатация скважины в пласте со структурно - механическими свойствами последовательно на нескольких установившихся режимах /24/. При этом получены решения соответствующего дифференциального уравнения.

Проведен обзор известных способов определения изменений гидропроводности пласта по КВД. Разработан метод определения зависимости гидропроводности пласта со структурно - механическими свойствами от депрессии в ходе восстановления давления после остановки добывающей скважины. Метод признан изобретением и защищен патентом РФ /117/.

Достоверность полученных результатов подтверждается тем, что разработанная модель низкопроницаемого пласта базируется на известных представлениях и промысловых экспериментах, реализована апробированными методами математического моделирования. Полученные на ее основе аналитические зависимости удовлетворяют краевым условиям, следовательно, являются решениями поставленных задач. В частном случае пласта с постоянной гидропроводностыо полученные зависимости совпадают с известными. Достоверность предлагаемых приближенных решений подтверждена сопоставлениями с точными частными решениями аналогичных задач. Погрешности определения при этом фильтрационных параметров пластовой системы оценены математическим моделированием, промыслово -геофизическими и гидродинамическими исследованиями, сравнением прогнозных и фактических показателей эксплуатации скважин. Достоверность выводов диссертационной работы подтверждается практикой разработки залежей нефти в низкопроницаемых пластах.

Научная новизна исследований, выполненных в диссертации, состоит в том, что:

1. Выявлены основные особенности строения низкопроницаемого коллектора, их влияние на закономерности течение флюидов, продуктивные параметры пластов и скважин. Показано, что структурно-механические свойства низкопроницаемого пласта проявляются при отборе жидкости в виде конечной скорости передачи возмущения и нелинейности между градиентом давления и скоростью фильтрации.

2. Предложен подход к описанию нелинейной фильтрации, его достоинство - представление искомого решения суммой решений, методы получения их известны.

3. Создана гидродинамическая модель нелинейной фильтрации в низкопроницаемом пласте. Получены дифференциальные уравнения в частных производных второго порядка, описывающие течение сжимаемой жидкости к скважине, при этом во времени эффективная толщина и гидропроводность пласта меняются.

4. Решена задача об эксплуатации скважины в низкопроницаемом пласте на установившихся режимах, при этом гидропроводность коллектора зависит от отбора.

5. Решена задача о неустановившемся течении упругой жидкости в возмущенной области низкопроницаемого пласта, вызванном изменением режима эксплуатации (остановкой) скважины, при этом гидропроводность пласта меняются во времени.

Основными защищаемыми положениями диссертационной работы являются:

1. Гидродинамическая модель и дифференциальные уравнения нелинейной фильтрации жидкости в пласте со структурно - механическими свойствами.

2. Решение задачи об эксплуатации скважины в низкопроницаемом пласте на установившихся режимах, при этом гидропроводность коллектора зависит от отбора.

3. Решение задачи о неустановившемся течении упругой жидкости в возмущенной области низкопроницаемого пласта, вызванном изменением режима эксплуата- , ции (остановкой) скважины, при этом гидропроводность пласта меняются во времени.

4. Способ определения зависимости гидропроводности низкопроницаемого пласта со структурно - механическими свойствами от депрессии в ходе восстановления давления после остановки добывающей скважины.

Практическая ценность диссертации состоит в то, что:

1. Проведен комплекс работ по совершенствованию методов гидродинамического изучения низкопроницаемых коллекторов, характеризуемых существенной неоднородностью с преобладанием низкопроницаемых пород, при этом фильтрационными параметрами служат коэффициент проницаемости и предельный градиент, при возмущении изменяются эффективная толщина и гидропроводность пласта.

2. Исследованы особенности пластовых процессов при эксплуатации скважины на установившихся режимах. Доказано, что в низкопроницаемом пласте оптимальной с позиций минимизации затрат пластовой энергии и максимального нефте-извлечения является непрерывная работа скважины с максимальным отбором, поскольку обеспечивается наибольший охват залежи дренированием.

3. Исследованы особенности процесса восстановления давления в низкопроницаемом пласте, в ходе которого эффективная толщина и гидропроводность изменяются во времени. Показано, что по внешнему виду КВД затруднительно судить о снижении при этом гидропроводности пласта. Необходима особая методика интерпретации КВД для раздельного учета влияния продолжающегося притока, скин - фактора и изменения гидропроводности пласта.

4. Разработан способ определения зависимости гидропроводности низкопроницаемого пласта со структурно - механическими свойствами от депрессии в ходе восстановления давления после остановки добывающей скважины. Для этого используются данные только одного исследования скважины методом восстановления давления. Применение способа повышает точность, сокращает время и упрощается процедуру такого определения, уменьшает потери нефтедобычи. Способ признан изобретением и защищен патентом РФ. Его применение позволило уточнить параметры пластов нефтяных залежей Саратовской и Волгоградской областей.

Содержание работы докладывалось на 55 - ой Юбилейной межвузовской студ. научной конференции (лауреат по секции 2 «Разработка нефтяных и газовых месторождений, бурение скважин», г. Москва, 2001), 56 - ой межвузовской студ. научной конференции (секция 2 «Разработка нефтяных и газовых месторождений», г. Москва, 2002), 57 - ой межвузовской студ. научной конференции (секция 2 «Разработка нефтяных и газовых месторождений», г. Москва, 2003), научных семинарах кафедры РиЭНМ РГУ нефти и газа им. И. М. Губкина (2005, 2006, 2007 гг.).

Основное содержание диссертации отражено в патенте РФ и 8 печатных работах (одна в соавторстве), из них 2 статьи в издании, рекомендованном ВАК РФ.

Работа состоит из 6 глав, введения и заключения. Содержание диссертации изложено на 220 страницах, содержит 150 текстовых машинописных страниц, 67 рисунков и 2 таблицы. Библиография насчитывает 168 наименований.

Автор благодарен научному руководителю профессору Мищенко И. Т. за постоянное внимание к работе и предоставленную возможность ее обсуждения на всех этапах выполнения.

Заключение Диссертация по теме "Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений", Белова, Анастасия Викторовна

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Рассмотрены характеристики и особенности строения низкопроницаемого коллектора, их влияние на закономерности течение флюидов, продуктивные параметры пластов и скважин. Показано, что структурно — механические свойства пласта проявляются при нефтеизвлечении в виде конечной скорости передачи возмущения и нелинейности между градиентом давления и скоростью фильтрации.

2. При ГДИС в низкопроницаемых коллекторах следует учитывать, что пласты имеют существенную неоднородность с преобладанием доли низкопроницаемых пород; фильтрационными параметрами служат коэффициент проницаемости и предельный градиент, отражающий структурно - механические свойства системы жидкость - горная порода; при изменении режима эксплуатации скважины с перераспределением давления происходят изменения эффективной толщины и гидро-проводности пласта.

3. В связи с математическими трудностями моделирования течения в коллекторе предложен новый подход к описанию нелинейной фильтрации, при этом векторное поле скорости фильтрации, определяемое скалярным полем давления, является результатом наложения полей давлений Р{ и Р2. Поле функции давления Рх обусловлено вязкостными потерями при течении по линейному закону, инерционные потери или структурно - механические свойства пласта проявляются как дополнительные сопротивления потоку и обусловили поле функции давления Р2. Достоинством предлагаемого подхода является представление искомого решения (численного или аналитического) в виде суммы решений. Это упрощает решение и может быть использовано при рассмотрении задач нелинейной фильтрации.

4. Предлагается учитывать особенности сложнопостроеиного коллектора многослойной моделью как естественное обобщение нелинейного закона фильтрации в тонких слоистых пластах. При этом модель пласта представляется набором тонких горизонтальных прослоев с различной проницаемостью, предельным градиентом и толщиной, течение жидкости здесь подчиняется нелинейному закону. На основе такого представления пласта выполнено гидродинамическое моделирование нелинейной фильтрации флюида к добывающей скважине в сложнопостроенных неодпородных или низкопроницаемых коллекторах со структурно — механическими свойствами, при этом эффективная (работающая) толщина и гидропроводность пласта изменяются.

Получены нелинейные дифференциальные уравнения в частных производных второго порядка, описывающие течение слабосжимаемой жидкости к скважине в пласте со структурно — механическими свойствами, при этом эффективная толщина и гидропроводность пласта изменяются. Полученные уравнения приемлемы для решения задач гидродинамики.

5. Рассмотрена эксплуатация скважины в пласте со структурно — механическими свойствами последовательно на нескольких установившихся режимах, при этом получены аналитические решения соответствующего дифференциального уравнения. Для их анализа проведено математическое моделирование процесса эксплуатации скважин на установившихся режимах, при этом установлено, что: индикаторные линии (ИЛ) скважин в низкопроницаемом пласте с переменной гидропроводностыо, зависящей от режима эксплуатации, имеют криволинейную форму, вогнутую по отношению к оси дебитов. Однако вследствие смыкания трещин в призабойной зоне с ростом депрессии ИЛ могут быть как прямолинейными, так и иметь достаточно сложные искривленные формы, а коэффициент продуктивности малодебитной скважины может быть как постоянным, так и существенно изменяться в зависимости от депрессии на пласт; уменьшение гидропроводности работающего интервала в зависимости от отбора из пласта и обусловленные этим дополнительные фильтрационные сопротивления существенно снижают забойного давления и увеличивают градиент давления на стенке скважины по сравнению с пластом постоянной гидропроводностыо, не зависящей от режима эксплуатации. Отсюда для пласта с гидропроводностыо, зависящей от режима работы, оптимальной с позиции затрат пластовой энергии является эксплуатация с максимальным отбором; => структурно - механические свойства пласта, проявляющиеся как нелинейность закона фильтрации и наличие предельного градиента давления, наиболее существенно влияют на распределение пластового давления в области низких скоростей течения на удалении 20 30 метров от скважины и далее, вплоть до контура питания. Потери давления в этой области обусловлены низкими градиентами давления, соизмеримыми с предельным градиентом сдвига, так что основные затраты давления здесь расходуются не на вязкостное трение слоев жидкости, а на преодоление начального напряжения сдвига; уменьшение гидропроводности работающего интервала в зависимости от отбора вызывает дополнительные вязкостные потери напора в потоке жидкости. Отсюда эксплуатация добывающей скважины с максимальным отбором обеспечивает наиболее полный охват дренированием эффективной толщины пласта, т. е., максимальную гидропроводность; с уменьшением отбора из пласта радиус области стационарного течения уменьшается, форсированный режим способствует вовлечению в разработку удаленных областей пласта. Отсюда, для пласта с гидропроводностыо, зависящей от режима работы, оптимальной с позиции наиболее полного нефтеизвле-чения является эксплуатация добывающих скважин с максимальным отбором, обеспечивающим наибольший охват дренированием по площади залежи.

6. Методом интегральных соотношений решена задача о плоскорадиальном неустановившимся течении упругой жидкости, вызванном изменением режима эксплуатации (остановкой) малодебитной скважины, в возмущенной области низкопроницаемого пласта со структурно - механическими свойствами, при этом эффективная толщина и гидропроводность пласта изменяются. Полученные зависимости удовлетворяют заданным краевым условиям, следовательно, являются решением поставленной задачи. В частном случае пуска скважины в невозмущенном пласте постоянной гидропроводности полученные зависимости совпадают с известными.

7. Результаты математического моделирования нестационарной фильтрации в низкопроницаемом пласте со структурно - механическими свойствами после остановки добывающей скважины показали, что: предлагаемое решение позволяет решать прямую задачу определения поведения забойного давления при переменной гидропроводности коллектора по известным свойствам пласта и затухающему притоку в ствол. В различных частных случаях результаты предлагаемого решения совпадают с известными; снижение гидропроводности пласта после остановки добывающей скважины проявляется в отставании роста забойного давления. Аналогичный вид имеют КВД в скважинах как в условиях продолжающегося притока, так и с загрязненной призабойной зоной; © по виду КВД затруднительно судить о снижении при этом гидропроводности пласта. Для раздельного учета влияния продолжающегося притока, неоднородной призабойной зоны и снижения при этом гидропроводности пласта необходима соответствующая методика интерпретации КВД. 8. Установлено весьма ограниченное число способов и методов определения по результатам ГДИС зависимости гидропроводности пласта от дебита и депрессии на пласт, при этом существующие способы имеют определенные ограничения, затрудняющие их широкое использование. В этой связи разработан способ определения зависимости гидропроводности низкопроницаемого пласта со структурно — механическими свойствами от дебита и депрессии на пласт в ходе восстановления давления после остановки добывающей скважины. Для этого используются кривая восстановления забойного давления и соответствующая ей кривая продолжающегося притока жидкости в ствол, полученные в ходе только одного исследования скважины методом КВД. Способ признан изобретением и защищен патентом РФ. Основой предлагаемого способа являются предлагаемые модель низкопроницаемого пласта, дифференциальные уравнения течения здесь жидкости к добывающей скважине и их решения.

Изложена процедура обработки КВД и КПП для определения зависимости гидропроводности пласта от дебита и депрессии на пласт, даны примеры применения способа в практике ГДИС на месторождениях Поволжья. Установлено, что предлагаемый способ позволяет определять изменения гидропроводности пласта с точностью, приемлемой для нефтепромысловой практики, погрешности такого определения не превышают в среднем 10 %.

В целом применение предлагаемого способа повышает точность, сокращает время и упрощает процедуру определения зависимости коэффициента гидропроводности от дебита и депрессии на пласт, уменьшает потери добычи нефти за счет сокращения простоев скважин, поскольку требует только одного исследования КВД.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата технических наук, Белова, Анастасия Викторовна, Москва

1. Азиз X., Сеттари Э. Математическое моделирование пластовых систем. — М.: Недра, 1982.-407 с.

2. Анализ применения ГДИС технологий в информационном обеспечениипроектирования разработки // Вольпин С. Г., Мясников Ю. А., Свалов А. В. и др. // Нефтяное хозяйство. 2002. - № 10. — с. 61 - 65.

3. Алиев 3. С., Бондаренко В. В. Исследование горизонтальных скважин: Учеб ное пособие. М.: ФГУП Изд - во «Нефть и газ» РГУ нефти и газа им. И. М. Губкина, 2004.-300 с.

4. Арье А. Г. Математическое обоснование обобщенного закона фильтрации // Нефтяное хозяйство. 2002. - № 2. - с. 60 —61.

5. Арье А. Г. Физические основы фильтрации подземных вод М.: Недра. 1984. - 101 с.

6. Бабаян Э. В., Шурыгин М. Н., Яковенко В. И. Повышение эффективности выбора рабочего агента для обработки призабойной зоны пласта // Нефтяное хозяйство. 1999. - № 3. - с. 30 - 32.

7. Баренблатт Г. И. О некоторых приближенных методах в теории одномерной неустановившейся фильтрации жидкости при упругом режиме. Известия АН СССР, ТН, 1954, № 9, с. 35 - 49.

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

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

10. Безопасность России. Правовые, социально — экономические и научно — технические аспекты. Энергетическая безопасность (Нефтяной комплекс

11. России). М.: МГФ «Знание». 2000.-432 с.

12. Белов В. В. Методы повышения эффективности работ по увеличению продук тивности скважин // Методы увеличения нефтеотдачи пластов с трудноизвле каемыми запасами //Труды ВНИИ вып. 136. - М.: - 2007 - с. 36 - 56.

13. Белов В. В., Белова А. В. О нелинейной фильтрации в насыщенных средах // Нефть, газ и бизнес. 2001. - № 4, - с. 49 -51.

14. Белов В. В., Слобожан А. А., Соколовский К. Э. Об эффективности заводне ния XXII пласта месторождения Гудермес. // Повышение эффективности раз работки месторождений углеводородов// Труды СевКавНИПИнефть. 1991. -вып. 54.-с. 94- 108.

15. Белова А. В. Гидродинамическое изучение сложнопостроенных низкопрони цаемых коллекторов // Тезисы докладов. 56-я Межвузовская студенческая научная конференция. М.: Нефть и газ, 2002. - с. 20.

16. Белова А. В. О гидродинамических исследованиях сложнопостроенного низкопроницаемого пласта // Нефть, газ и бизнес. 2003. - № 2, - с. 62 — 63.

17. Белова А. В. Особенности изучения КВД в низкопроницаемых коллекторах // Тезисы докладов. Нефть и газ — 2003. 57 — ая межвузовская студенческая научная конференция. -М.: 2003.- с. 7.

18. Белова А. В. Решение задач нелинейной фильтрации в насыщенных средах // Тезисы докладов. Нефть и газ 2001. 55 - ая Юбилейная межвузовская студенческая научная конференция. - М.: 2001.- с. 16.

19. Белова А. В. Теоретические основы приближенных методов решения уравнения пьезопроводности: Учебное пособие. М.: Изд — во «Нефть и газ» РГУ нефти и газа им. И. М. Губкина, 2006, 99 с.

20. Белова А. В. Уравнения фильтрации жидкости к скважине в пласте со струк турно — механическими свойствами // Повышение эффективности разработки нефтяных месторождений//Труды ВНИИ- вып. 135.- М.: 2006. - с. 160- 179.

21. Белова А. В. Установившаяся фильтрация жидкости к скважине в пласте со структурно механическими свойствами // Методы увеличения нефтеотдачи пластов с трудноизвлекаемыми запасами //Труды ВНИИ - вып. 136. - М.: -2007.-с. 103-121.

22. Берлин А. В. Микронеоднородность нефтесодержащих пород // Нефтяное хозяйство. 1992. - № 6. - с. .34 - 36.

23. Бернадинер М. Г., Ентов В. М. Гидродинамическая теория фильтрации ано мальных жидкостей — М.: Наука. 1975. 199 с.

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

25. Булатов А. И., Рябоконь С. А., Тосунов Э. М. О повышении качества вскры тия продуктивных пластов // Нефтяное хозяйство. 1990. — № 3. - с. 16 - 18.

26. Васильевский В. Н., Петров А. И. Техника и технология определения параметров скважин и пластов. М.: Недра, 1989. — 271 с.

27. Вольпин С. Г. Современные проблемы гидродинамических исследований скважин // Состояние и перспективы научных и производственных работ в ОАО «РМНТК» «НЕФТЕОТДАЧА». М.: ОАО «РМНТК» «НЕФТЕОТДАЧА», 2001. - с. 105 - 114 с.

28. Вольпин С. Г. Способ исследования нефте и водонасыщенных пластов: патент РФ № 2061862, приоритет 07.04.93 г, 1996 г., бюл. № 16.

29. Вольпин С. Г., Лавров В. В. Состояние гидродинамических исследований скважин в нефтедобывающей отрасли России (В порядке обсуждения) // Нефтяное хозяйство. — 2003- № 6. с. 66 — 68.

30. Вольпин С. Г., Ломакина О. В. Метод определения параметров низкопроницаемого пласта. // Нефтяное хозяйство. 1988.—№ 5. - 27 - 30.

31. Вольпин С. Г., Мясников Ю. А., Свалов А. В. Гидродинамические исследо вания низкопроницаемых коллекторов // Нефтяное хозяйство. 2000. - №12.- с. 8- 10.

32. Гидродинамические исследования скважин // Мингазеев П. В., Панков М. В., Кулагина Т. Е., Камартдинов М. Р., Деева Т. А. // Томск: издательство ТПУ. -2004.-340 с.

33. Гидродинамические особенности разработки слоистых пластов с проявлении ем начального градиента давления // Мингареев Р. Ш., Валиханов А. В., Ва хитов Г. Г., Мирзаджанзаде А. X. и др. // Казань, Тат. кн. изд., 1972. — 128 с.

34. Гидрофобизация призабойной зоны гидрофильных коллекторов// Фахретди нов Р. Н., Земцов Ю. В. и др.//Нефтяное хозяйство 1999. - № 4. - с. 29- 30.

35. Гиматудинов Ш. К., Ширковский А. И. Физика нефтяного и газового пласта. -М.: Недра.- 1982.-311 с.

36. Голф Рахт Т. Д. Основы нефтепромысловой геологии и разработки трещиноватых коллекторов. - М.: Недра, 1986. - 608 с.

37. Грайфер В. И., Лысенко В. Д. Проблемы промышленной экономически эф фективной разработки малопродуктивных нефтяных пластов // Нефтяное хо зяйство 2003. - № 9. - с. 52 - 54.

38. Гусейнзаде М. А., Колосовская А. К. Упругий режим в однопластовых и многопластовых системах. М.: Недра. — 1972. — 456 с.

39. Гусейнов Г. П., Велиев М. Н., Керимов Г. Г. Изучение влияния неоднородности пласта на кривые перепада давления // Нефтяное хозяйство.- 1973.-№4.-с. 33 -37.

40. Дерик Б., Элиг Экономайдес К., Джозеф Д. Проектирование и анализ испытания скважин // Нефтегазовое обозрение. - Осень, 1997. - том 2, номер 2. - с. 52 - 65.

41. Дияшев Р. Н. Гидродинамические исследования неоднородных пластов при их совместной эксплуатации // Нефтяное хозяйство. 1975. - № 5. - с. 54 - 58.

42. Дияшев Р. Н. Совместная разработка нефтяных пластов. — М.: Недра. 1984. -208 с.

43. Дияшев Р. Н., Кострин А. В., Скворцов Э. В. Фильтрация жидкости в деформируемых нефтяных пластах. Казань: Тат. кн. изд - во, 1999. - 237 с.

44. Ентов В. М., Панков В. Н., Панько С. В. Математическая теория целиков остаточной вязкопластичной нефти. Томск, изд - во Томского университета, 1989. - 196 с.

45. Еременко Н. А., Чилингар Г. В. Геология нефти и газа на рубеже веков. -М.: Наука, 1996.- 176 с.

46. Жданов А. С., Стасенков В. В. Комплексное изучение коллекторских свойств продуктивных пластов М.: Недра. 1976. - 136 с.

47. Желтов Ю. П. Разработка нефтяных месторождений. М.: ОАО «Издательство «Недра»», 1998.-365 с.

48. Зайцев Ю. В., Кроль В. С. Кислотная обработка песчаных коллекторов. -М.: Недра, 1972.- 176 с.

49. Заявка на изобретение РФ № 93053328, кл. Е 21 В 43 / 04, 1996 г.

50. Ибрагимов Л. X., Мищенко И. Т., Челоянц Д. К. Интенсификация добычи нефти. М.: Наука, 2000. - 414 с.

51. Иванов В. А., Храмова В. Г., Дияров Д. О. Структура порового пространства коллекторов нефти и газа М.: Недра. 1974. - 96 с.

52. Идентификация гидродинамической модели неоднородных пластов // Донков П. В., Леонов В. А. и др. // Интенсификация добычи нефти и газа. Труды международного технологического симпозиума. М.: Институт нефтегазового бизнеса, 2003. - с. 227 — 234.

53. Икономайдис М. Дж., Огбе Д. О. Анализ результатов гидропрослушивания скважин // Нефть, газ и нефтехимия за рубежом. 1987. - Часть 1. - № 7. - с. 15-20.

54. Ильяев В. И., Дорофеев В. И. Определение нижних пределов проницаемости пластов с учетом их толщины и депрессии // Нефтяное хозяйство 1980. - № 4.- с. 36-38.

55. Инструкция по гидродинамическим исследованиям глубоких скважин и трещиноватых коллекторов объединения «Грознефть» // Белов В. В., Зинковский Л. Ш. и др. Грозный.: СевКавНИПИнефть, 1981. - 117 с.

56. Инструкция по комплексному исследованию газовых и газоконденсатных пластов и скважин. Под ред. Г. А. Зотова, 3. С. Алиева. М.: Недра, 1980. -301с.

57. Исследование малодебитных скважин в России // Вольпин С. Г., Мясников Ю. А. и др. Нефтяное обозрение. Весна, 1999 г. - с. 4 - 10.

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

59. Камке Э. Справочник по обыкновенным дифференциальным уравнениям. М.: "Наука". 1971. - 576 с.

60. Карташев Н. А. Эффективность интенсификации добычи нефти методами воздействия на призабойную зону пласта // Техника и технология добычи нефти/Труды ВНИИ.-вып. 89.-М.: 1984.-е. 12-20.

61. Клубова Т. Т. Влияние глинистых примесей на коллекторские свойства пес чано алевролитовых пород (на примере пашинских отложений Урало - Поволжья) М.: Наука. 1970. - 122 с.

62. Комплексные исследования особенностей разработки низкопроницаемых коллекторов // Желтов Ю. В., Ковалев А. Г. и др. // Нефтяное хозяйство. — 1990.-№3. с. 30 -34.

63. Корн Г. А., Корн Т. М. Справочник по математике для научных работников и инженеров. Определения, теоремы, формулы. М.: Наука, 1970. - 720 с.

64. Котляков Н. С., Глинер Э. Б., Смирнов М. М. Уравнения в частных производных математической физики. М.: "Высшая школа". 1970. - 712 с.

65. Крэйг Ф.Ф. Разработка нефтяных месторождений при заводнении.-М.: Недра, 1974.-192 с.

66. Кульпин Л. Г., Мясников Ю. А. Гидродинамические методы исследования нефтегазоводоносных пластов. М.: Недра, 1974. - 200 с.

67. Куренков О. В. Гидродинамические методы исследования пластов, содержащих неньютоновские жидкости. Обзорная информация, ВНИИОЭНГ «Нефтепромысловое дело», вып. 17 (41)- 1982. 35 с.

68. Куренков О. В. Гидродинамические методы исследования скважин за рубежом. М.: ВНИИОЭНГ, 1978.-54 с.

69. Лиховол Г. Д. Определение коэффициентов продуктивности методом идентификации // Нефтяное хозяйство. 1990. - № 2. - с. 42 - 46.

70. Лозин Е. В., Хлебников В. Н. Механизм селективного регулирования проницаемости неоднородных продуктивных пластов // Нефтяное хозяйство.2003. — № 6. с. 46 -47.80