Введение к работе
Актуальность проблемы. -В настоящее время разработка все
элыяего числа нефтяных и газовых месторождений протекает в южных геологических условиях. К таким залежам относятся газовые ілєжи с трещиновато-пористыми коллекторами, приуроченные к стивным водонапорным системам, газоконденсатные заложи с (однородными пористыми и трещиноватыми коллетораш . а также фтегазовые залежи с наклонными слоисто-неоднородная і ллекторами.
При разработке газовых месторождений с трещиновато-пористыми ллекторами в условиях активного водонапорного режима имеет место тенсивное обводнение скважин, значительное защемление газа в зкопроницаемых блоках коллектора и. как следствие, малые эффициекты извлечения газа. В связи с этим совершенствование вестных и создание новых технологий извлечения остаточного газа обводненных и обводнявшихся залежей с трещиновато-пористыми ллекторами является важной задачей.
Не менее актульной представляется проблема повышения шонентоотдачи газоконденсатних залежей с трещиноватыми и эднородными коллекторами на основе создания новых технологий здействия на продуктивные пласты. Традиционные технологии зработки таких залежей; как правило, обеспечивают или очень зкие коэффициенты конденсатоотдачи, или требуют значительных эргетических затрат на извлечение конденсата.
Неисследованными являются процессы разработки нефтегазовых іежей с наклонными слоисто-неоднородными пластами. Вследствие отого строения таких залежей, применение для них известных шологий разработки приводит к низкому охвату пластов процессом ?еснения, а такхе резкому увеличению доли недренируемых запасов зги и газа.
4 Цель работы - Исследование физических закономерностей фильтраї
хидкостей и газов в трещшовато-пористых и неоднородных порист
средах и создание на основе этого новых или усовершенствован!
методов воздействия на процессы разработки газовых, газоконденс
ных и нефтегазовых месторождений с такими коллекторами, направлю
ных на повышение их кошонентоотдачи.
Основные задачи исследований.
-
Изучение особенностей вытеснения газа водой применителі к разработки газовых залежей с трещиновато-пористыми коллектор; при водонапорном режиме.
-
Исследование закономерностей извлечения остаточвого ті из трещиновато-пористых коллекторов и совершенствование мето; эксплуатации соответствующих обводненных залежей газа
-
Изучение механизма смешиваящейся фильтрации газов в неї нородных пористых и трбщиновато-пористых коллекторах с целью по] шения эффективности саШслинг-процвсса в газоконденсатних залежа
-
Совершенствование методов воздействия на газоконденсат; залежи с неоднородными коллекторами, основанных на комбинирован закачке в пласты газа и вода.
-
Исследование процессов капиллярной пропитки и заводне: трещиновато-пористых сред при малой их насыщенности жидкими уг водородами и обоснование возможности извлечения углеводородов истощенных газоконденсатних и нефтегазовых залежей с трещинова пористыми коллекторами.
-
Изучение процессов двухфазной фильтрации в наклонных с исто-неоднородных пластах и совершенствование технологии экспд тации залежей природных углеводородов с такими коллекторами.
-
Исследование влияния низкочастотных акустических колеса на фильтрационные процессы в горных породах и определение возк ности воздействия на месторождений углеводородов акустическ
лями.
Методы решения поставленных задач.
Исследование сформулированных задач"основывалось~на" проведе-а лабораторных экспериментов с соблюдением критериев подобия, а яже математическом моделировании рассматриваемых процессов с пользованием предложенного и известных численных алгоритмов реше-я соответствующих краевых задач теории фильтрации.
Научная новизна.
I. На основе экспериментальных и теоретических исследования гановлен механизм двухфазной фильтрации газа и вода в трещинава--пористых коллекторах, выявлены условия наиболее эффективного геснения из них газа водой , а также определена возможность влечения защемленного газа из обводненных трещиновато-пористых ллекторов при понижении в них пластового давления.
2. Установлена возможность повышения эффективности вытеснения за и остаточных жидких углеводородов из трещиновато-пористых ллекторов за счет циклического изменения давления, исследован ханизм и характеристики этого процесса.
-
Выявлены закономерности смешивающейся фильтрации газов в эщиновато-пористых и неоднородных пористых коллекторах, установка возможность повышения эффективности такого процесса за счет менения динамических .характеристик эксплуатации скважин (включая клическое изменение давления в пласте, смену направлений фильт-ционных потоков, а также их комбинацию).
-
Исследованы особенности движения в газоконденсатних зале-х с неоднородными пластами оторочек сухого газа, продвигаемых качиваемой водой, определены предпочтительные соотношения нагне-эмых ооьемов газа и воды.
-
Изучены закономерности двухфазной фильтрации хидкостея в тоннах слоисто-неоднородных пластах, выявлены условия наиболь-
шего охвата таких пластов процессом вытеснения и увеличения добы* из них углеводородов.
6. Установлены физические закономерности воздействия низке частотных упругих колебаний на процессы капиллярной пропитки газе насыщенных пористых сред, двухфазной (газа и воды), а также трех фазной (нефти, газа и воды) фильтрации в моделях пористых коллек торов.
Обоснованность результатов.
Степень обоснованности полученных в диссертационной работ результатов подтверждается следующим. При физическом моделировани изучаемых явлений использовались основные экспериментальные метод механики сплошной среды. Соответствие модельных условий реальны условиям нефтяных и газовых пластов контролировалось при помощ безразмерных комплексов - критериев подобия. Математическое моде лирование фильтрационных процессов в неоднородных пористых и трещиновато-пористых коллекторах производилось на основе реализаци известных положений теории фильтрации жидкостей и газов. Полученные при математическом и физическом моделировании результаты ні противоречат современным представлениям подземной гидромеханики і достаточно хорошо подтверждаются данными промысловых наблвдений.
Практическая ценность и реализация работы в промышленности.
Практическая значимость вышлненых исследований состоит і дальнейшем развитии теории разработки газовых, газоконденсатних \ нефтегазовых залежей с неоднородными пористыми к трещиновато-пористыми коллекторами, а также в создании и созершенствованш технологий разработки таких залежей.
В работе представлены практические рекомендации для повышенш эффективности разработки газовых залежей с трещиновато-пористым» коллекторами при водонапорном режиме, которые включают в себя выбор оптимальных темпов отоора, проведение на залеж»*, мероприятий п<
циклическому изменению давления в безводный и водный период их эксплуатации, а также интенсивное понижение давления - в залетах в период их полного обводнения.
Ка основе исследований процесса смешивающейся мьтрации газов в неоднородных средах прэдлокены мероприятия по повышению эф-фзктивности сайклинг-процесса в газоконденсатних залежах с трепк-новато-пористыми и неоднородными пористыми коллекторами, преду-сматриващие регулирование технологических режимов эксплуатации скЕааш с целью осуществления циклического изменения давления в пластах, смены направлений фильтрационных потоков, а также их комбинированного воздействия.
Предложен новый метод воздействия на газоконденсатные залежи, предусматривающий комбинированную закачку в залехь газа и воды с целью создания в пласте оторочки сухого газа, которая продвигается к эксплуатационным скважинам закачиваемой водой. Данный способ воздействия позволяет существенно уменьшить затрата на поддер-аание пластового давления в гззоконденсатных залежах.
Обоснованы мероприятия по совершенствовании технологии разработки залекей углеводородов, приуроченных к наклонным слоисто-неоднородным коллекторам, предусматривающие выбор оптимальных интервалов вскрытия нагнетательных и эксплуатационных скважин, а также направления нагнетания жидкости относительно местополозэния рззнопрошщаемых зон пласта.
Отдельные научные разработки внедрены в практику. Мероприятия по циклическому изменению давления и смене направлений фильтрационных потоков в газоконденсатних залежал внедрены в IS9I г. нз йблуновском месторождении Полтавского ГПУ. Метод комбинированной закачки газа и воды в газоконденсатные залеяи в 1992 г. пр'.шят ко внедрению на Коржевской нефтегазоковденсатной залежи в качестве метода воздействия на газовую шапку залежи. Фирма Maraton проявила
интерес к технологии , основанной на комбинированной закачке і газоконденсатше залежи вода и газа с целью увеличения конденсато-отдачи и сокращения энергетических затрат. Соответствующие предложения переданы фирме Maraton в I9S2 г. на предмет взаимовыгодного сотрудничества на газоконденсатних залежах, разрабатываемых это фирмой. Результаты исследований по повышению эффективности эксплуатации залежей углеводородов в наклонных слоисто-неоднородшс пластах оыли использованы при переговорах с фирмой Statoil і 1991 г. с целью проведення совместных исследований по повышент эффективности добычи нефти из нефтяных оторочек на основе горизонтальных скважин.
Ашробация работы. Основные результаты исследований докладывались на Республиканской научно-технической конференции "Развита нефтяной и газовой промышленности Чечено-Ингушетии' (Грозный, 1982), 2-ой зональной научно-технической конференции п< проблемам разработки нефтяных и газовых месторожденй (Тюмень,1983), Всесоюзном совещании по проблемам фильтрации газо] и жидкостей в пористых средах (Москва, Институт прослеї механики, 1988), научных семинарах.. Института проблем нефти, и газ; РАН (Москва, 1989-1992), Международном симпозиуме " Вопросы разработки нефтяных месторождений с трещиноватыми коллекторами" (Болта рия,Варна, 1990), Международной конференции "Разработка газоконден сатных месторождений" (Краснодар, 1990), Всесоюзной школе-семинар "Разработка месторождений нефти и газа: современное состояние проблемы и перспективы" (Звенигород, 1991), Ежегодной конференції Всемирного обшества инженеров-нефтяников (США,Даллас,1991), Между народной конференции "Фильтрация флюидов в пористых средах: фунда ментальные и инженерные исследования" (Москва, 1992), а такж представлены в виде докладов в материалах Азиатской конференции п проблемам вычислительной механики (Гонг-Конг,1Э91) и Европейско
конфэрэнцки общества иниенеров-нефтяниксв но математическому моделированию в_ нефтяной промышленности (Норвегия,--Ставангер,1992)~ ГГуОліпсгигст. По теме диссертации опубликовано 40 печатних раоот, в том числа 6 препринтов, изданных Институтом проблем нефти и газа РАН.
Структура и объем диссертации.Диссертационная работа состоит из введения, шести глаз, заключения и прилонения. Обпил объем работы составляет 460 страниц, в том числе 295 страниц машинописного тзкота и Зи страниц прялс-жная, it вклэчазт 23 таблиц, S9 рисунков и список литературы из 332 наименований.