Гидродинамическое исследование способов регулирования процессов нефтедобычи из неоднородных пластов Слабнов, Виктор Дмитриевич

Введение к работе

Актуальность темы. Благодаря простоте и широте внедрения еще долгие годы наиболее распространенным и экологически чистым методом воздействия на пласт будет являться заводнение. Поэтому даже небольшое улучшение процесса нефтедобычи неоднородной залежи с применением заводнения даст по стране ощутимый эффект. Регулирование нефтедобычи является сложным физико-технологическим процессом с большим объемом информации и связей, параметры которого изменяются во времени.

Одним из перспективных направлений совершенствования процесса заводнения является более четкое, обоснованное и рациональное решение вопросов регулирования нефтедобычи при различных геолого-физических С природных) и технологических Суправляющих) факторах.

С учетом геолого-физических особенностей строения залежи рациональное размещение добывавших и нагнетательных скважин может быть достигнуто лишь путем принципа непрерывного планирования. Согласно этому принципу основные средства регулирования - добывающие и нагнетательные скважины - нельзя считать неизменными на все время разработки. Меняется не только их количество в результате ввода новых и отключения сильно обводненных скважин, но меняется и их качество - некоторые скважины в целях улучшения охвата пласта заводнением переводятся в нагнетательные. Сам же объект регулирования - неоднородный пласт, по мере накопления геолого-фиэических данных, заставляет менять о себе представление, что необходимо тоже учитывать. При решении проблемы регулирования необходим учет взаимодействия скважин, которое позволило бы учесть геологическую структуру пласта, изменение физических свойств коллектора и т.д. Все вышесказанное имеет весьма важное значение для повышения нефтеотдачи неоднородных пластов, темпа извлечения нефти, а значит, и эффективности ее добычи.

Поэтому совершенствование существующих методов регулирования нефтедобычи неоднородной нефтяной залежи составляет одну из актуальных и важнейших проблем теории фильтрации.

Цель работы - количественная и качественная оценка гидродинамических показателей процесса регулирования нефтедобычи из неоднородных пластов на основе математических моделей од-

но- и двухфазной фильтрации; создание соответствующего программного обеспечения.

Задачи исследования

1. Анализ возможных методов регулирования.

2. Совершенствование алгоритмов автоматизированного нахождения размещения скважин задачи максимизации суммарного отбора из неоднородного пласта для моделей одно- и двухфазной фильтрации.

3. Гидродинамическое исследование, количественная и качественная оценка эффективности методов регулирования нефтедобычи за счет ввода скважин и перехода к более интенсивной системе воздействия на пласт с помощью вычислительного эксперимента СВЭ) на ЭВМ.

4. Анализ основных показателей гидродинамических исследований процесса нефтедобычи эталонной трехмерной модели слоистого пласта с изолированными пропластками Смодель А) и упрощенных двумерных моделей: осредненная модель В, использующая среднюю абсолютную проницаемость модели А и "фиктивные" фазовые проницаемости, а также модель С, использующая среднюю абсолютную проницаемость и фазовые проницаемости модели А для наиболее интенсивных систем заводнения, а также с учетом регулирования фильтрационных потоков.

Для решения этих задач использовался аппарат математического моделирования, исследования операций, а также ВЭ.

Научная новизна. Разработан модифицированный алгоритм определения рационального размещения скважин по критерию максимизации текущего отбора, позволяющий решать задачу усечением области поиска оптимума функционала по сравнению с алгоритмом полного перебора. Проведена качественная и количественная оценка применения наиболее эффективных методов регулирования суммарного отбора жидкости из неоднородного пласта: рационального размещения скважин, перехода к более интенсивной системе воздействия на пласт избирательным заводнением и оптимального режима закачки воды при однофазной фильтрации.

Дана постановка и алгоритм решения нестационарной задачи при двухфазной фильтрации по критерию качества - максимизации текущего отбора нефти, учитывающей темп ввода скважин, опти-

мальное время перехода к более интенсивной системе воздействия на пласт избирательным заводнением, рациональное размещение скважин и оптимальные режимы их работы. Проведен гидродинамический анализ результатов ВЭ на модели двухфазной фильтрации для изучения влияния комплексного регулирования процесса нефтедобычи из неоднородного пласта и показано его преимущество. Проведен гидродинамический анализ основных показателей процесса нефтедобычи эталонной трехмерной модели слоистого пласта Смодель А) и упрощенных двумерных моделей Смодели В и С) для наиболее интенсивных систем заводнения, а также с учетом регулирования фильтрационных потоков.

Практическая ценность работы. Алгоритм автоматизированного определения рационального размещения добывающих и нагнетательных скважин по критерии максимизации текущего отбора нефти может быть использован при создании пакета прикладных программ для расчетов текущего управления эксплуатацией нефтяного месторождения. Результаты решения задач, нефтедобычи в условии применения наиболее эффективных динамических методов регулирования могут быть использованы при проектировании эксплуатации новых и анализе разработки существующих неоднородных нефтяных месторождений, для прогнозирования рационального размещения и режима работы скважин, отвечающих некоторому критерию качества решения. Количественная и качественная оценка влияния на основные показатели нефтедобычи комплексного применения методов регулирования раскрывает основные механизмы их воздействия на неоднородный пласт, что в свою очередь может иметь большое значение для упорядочения процесса эксплуатации. Согласно документам о внедрении часть работы в виде алгоритмов и программ уже передана в ТатНИПИнефть.

Обоснованность и достоверность результатов подтверждается хорошим совпадением решений, полученных на основе алгоритма полного перебора и по предложенному алгоритму рационального размещения скважин, а также на различных моделях фильтрации; тестированием вычислительных алгоритмов на различных сетках и по различным схемам счета с учетом переменного шага по времени и балансовых соотношений как по системе в целом, так и по каждой из фильтрующихся фаз; хорошей согласованностью с данными промысловых исследований, приведенными в обзоре литературы.

Апробация работы. Основные результаты диссертации докладывались и обсуждались:

на Всесоюзных симпозиумах "Системы программного обеспечения решения задач оптимального планирования" Сг.Нарва-йыс-су, 1984г.; Минск, 1986г.);

на Всесоюзном научно-техническом семинаре "Методы и сред ства решения краевых задач" (г.Казань, 1984г.5;

на XIX республиканской конференции молодых ученых Сг. Бу гульма, 1983г.);

на конференциях молодых ученых по вопросам радиоспектроскопии, квантовой акустики, механики и прикладной математик» Сг. Казань, 1980, 1983, 1984, 1986 гг.);

на VI Всесоюзном совещании "Управление многосвязными системами" (г. Москва, 1990г.);

на научно-практической конференции "Математическое и физическое моделирование процессов разработки нефтяных месторождений и методов повышения нефтеотдачи пластов" Сг. Казань, 1990г.);

- на итоговой научной конференции КГУ Сг. Казань, 1994г.).
Диссертация в целом докладывалась

- на семинаре отдела механики пористых сред НИИММ им. Н. Г,
Чеботарева КГУ Сг. Казань, 1994г.);

- на семинаре ИММ КНЦ РАН Сг. Казань, 1994г.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано И работ.
Структура и обьем работы, диссертационная работа состси¹

из введения, трех разделов, заключения, списка литературы и 172 наименований и приложения. Объем работы (включая 16 таб лиц и 47 рисунков) составляет 196 страниц машинописного тек ста.