Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Численные алгоритмы и моделирование процессов эксплуатации и исследования скважин в анизотропных средах Баишев Роман Валерьевич

Численные алгоритмы и моделирование процессов эксплуатации и исследования скважин в анизотропных средах
<
Численные алгоритмы и моделирование процессов эксплуатации и исследования скважин в анизотропных средах Численные алгоритмы и моделирование процессов эксплуатации и исследования скважин в анизотропных средах Численные алгоритмы и моделирование процессов эксплуатации и исследования скважин в анизотропных средах Численные алгоритмы и моделирование процессов эксплуатации и исследования скважин в анизотропных средах Численные алгоритмы и моделирование процессов эксплуатации и исследования скважин в анизотропных средах Численные алгоритмы и моделирование процессов эксплуатации и исследования скважин в анизотропных средах Численные алгоритмы и моделирование процессов эксплуатации и исследования скважин в анизотропных средах Численные алгоритмы и моделирование процессов эксплуатации и исследования скважин в анизотропных средах Численные алгоритмы и моделирование процессов эксплуатации и исследования скважин в анизотропных средах
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Баишев Роман Валерьевич. Численные алгоритмы и моделирование процессов эксплуатации и исследования скважин в анизотропных средах : Дис. ... канд. техн. наук : 05.13.18 : М., 2005 168 c. РГБ ОД, 61:05-5/3615

Содержание к диссертации

Введение

Глава 1. Обзор предшествующих исследований. Обоснование тематики работы 9

1.1. Исследования скважин при стационарных режимах 10

1.2. Исследования скважин при нестационарных режимах 12

1.3. Оценка анизотропии проницаемости по данным ГДИС 17

1.4. Методы решения обратных задач на основе функционала качества 18

1.5. Моделирование пластовых систем с полным тензором проницаемости 21

1.6. Аналитические модели скважин 25

1.7. Обоснование тематики диссертационной работы 32

Глава 2. Прямая задача теории фильтрации с учетом полного тензора проницаемости 37

2.1. Разностное представление дифференциальных уравнений фильтрации в анизотропных коллекторах 37

2.2. Метод решения системы нелинейных уравнений 40

2.3. Метод решения системы линейных уравнений 41

2.4. Переменный шаг по времени 44

2.5. Моделирование скважин 47

2.6. Сравнение с результатами расчетов на ECLIPSE 64

2.7. Выводы 66

Глава 3. Обратная задача теории фильтрации с учетом полного тензора проницаемости 67

3.1. Решение обратной задачи методами теории оптимального управления 67

3.2. Алгоритм решения задачи идентификации 75

3.3. Методы оптимизации 76

3.4. Расчётные соотношения обратной задачи в упрощенной постановке 82

3.5. Особенности обратной задачи в случае полного тензора проницаемости 88

3.6. Сопряженная система 90

3.7. Функциональные производные 91

3.9. Задача для вариаций 93

3.10. Уравнение скважины в алгоритме решения обратной задачи 94

3.11. Параметризация уравнений 96

3.12. Ограничения на собственные значения тензора проницаемости..97

3.13. Задача идентификации в случае известных главных осей тензора 100

3.14. Численные эксперименты 101

3.15. Выводы 128

Глава 4. Особенности проектирования разработки газоконденсатной залежи системами горизонтальных и многозабойных скважин 130

4.1. Краткая характеристика месторождения 130

4.2. 3D модель месторожения 131

4.3. Характеристика исследованных вариантов 132

4.4. Локальное измельчение сетки 133

4.5. Оценка геологических и технологических рисков 136

4.6. Эффективность многозабойных скважин 138

4.7. Выводы 140

Приложение 1 142

Приложение 2 147

Литература 156

Введение к работе

Актуальность тематики исследований

Современная методология проектирования разработки месторождений природных углеводородов представляет собой сложный научно-технологический процесс. Она объединяет методы геологии, геофизики, гидродинамики, экономики, техники и технологии добычи нефти и газа и так далее. Конечная цель проектной работы заключается в том, чтобы с учетом технико-экономических исследований обосновать оптимальную систему разработки месторождения. То есть обосновать потребное количество скважин, их тип, размещение и режимы эксплуатации, методы повышения нефте-, газо- и конденсатоотдачи, спланировать систему сбора и первичной переработки углеводородов. С этой целью в современной теории и практике разработки осуществляются прогнозные расчеты на многомерных, многофазных моделях месторождения. Точность таких прогнозов не может быть выше точности исходных данных.

Известно, что информация об объекте разработки всегда является недостаточной. Поэтому 3D модель месторождения должна быть постоянно действующей, непрерывно обновляемой и адаптируемой на основании поступающей информации о ходе разработки. Тогда корректировка параметров модели приводит к уточнению прогнозных показателей разработки и проектных технологических решений.

Процессы, происходящие в продуктивных пластах, скрыты от наблюдателя. Представление об этих процессах составляется в результате изучения реакции месторождения на процесс его разработки. Большая доля информации, на основании которой уточняется модель залежи, приходится на гидродинамические исследования: показатели разведочных, эксплуатационных, нагнетательных и наблюдательных скважин.

По мере развития теории разработки создаваемые 3D модели месторождений постоянно совершенствуются. От изотропных пористых сред

теория фильтрации переходит ко все более точному учету анизотропии коллекторских свойств пласта. На повестку дня встают задачи теории фильтрации с учетом полного тензора проницаемости. В такой постановке задачи оси тензора проницаемости не совпадают с осями ориентации 3D реализуемой сетки. При этом структура решаемых уравнений существенно усложняется. Средств автоматической адаптации подобных моделей не существует.

В наши дни научно-технологический прогресс привел к широкому внедрению горизонтальных и многоствольных скважин. Показатели притока флюидов к таким скважинам принципиально отличаются от случая вертикальных скважин. Вопросы сеточного моделирования таких скважин и интерпретации результатов их гидродинамических исследований изучены не до конца. На сегодня не вполне ясны области применения многозабойных скважин.

Поэтому актуальной является задача автоматического адаптационного алгоритма для сеточных моделей с диагональным и полным тензором проницаемости. Не менее важны постановки гидродинамических исследований горизонтальных скважин, дающие информацию о показателях анизотропии фильтрационных свойств. Заслуживают внимания исследования по выявлению эффективности использования многозабойных скважин.

Цель работы

Цели работы заключаются в обосновании постановки гидродинамических исследований на скважине, дающих информацию о направленной проницаемости; создании и программной реализации алгоритма идентификации направленной проницаемости; изучении специальных вопросов сеточного моделирования горизонтальных и многозабойных скважин, а также выявлении области их предпочтительного применения.

Основные задачи исследования

Разработка и программная реализация алгоритмов решения прямой и обратной задач теории фильтрации с учетом полного тензора проницаемости.

Выявление условий гидродинамических исследований скважин, по результатам которых возможно уточнение направленной проницаемости.

Обоснование принципов сеточного моделирования скважин, включая случай учета полного тензора проницаемости.

Изучение результативности разработки залежей углеводородов с использованием горизонтальных и многозабойных скважин.

Методы решения поставленных задач

Для решения 3D дифференциального уравнения неустановившейся фильтрации пластового флюида в анизотропной среде используются конечно-разностные методы и численные методы линейной алгебры. Алгоритм решения обратной задачи основывается на методах теории оптимального управления и методах нелинейного программирования. Обоснование практически значимых выводов основывается на постановке соответствующих математических экспериментов

Научная новизна

Предложены и программно реализованы алгоритмы решения прямой и обратной задач 3D неустановившейся однофазной фильтрации с учетом полного тензора проницаемости.

Впервые, с использованием методов теории оптимального управления, разработана методика определения полного тензора проницаемости на основе интерпретации данных гидродинамических исследований скважин и пластов.

Впервые показана возможность уточнения направленной проницаемости пласта по результатам исследования одиночной скважины.

Обоснованы принципы сеточного моделирования скважин, включая случай учета полного тензора проницаемости.

На основе математических экспериментов показана нецелесообразность применения многозабойных скважин на конкретном газоконденсатном месторождении Б.

Практическая значимость

Созданный программный комплекс решения обратных задач позволяет интерпретировать результаты гидродинамических исследований скважины с целью определения полного тензора проницаемости.

В результате математических экспериментов выявлены условия гидродинамических исследований горизонтальных скважин, позволяющие находить параметры диагонального или полного тензора проницаемости.

Предложенные принципы сеточного моделирования скважин повысят точность расчетов при секторном моделировании, а также компьютерной интерпретации результатов исследований скважин.

На примере моделирования процесса разработки конкретного газоконденсатного месторождения Б. показана недостаточная эффективность, вопреки устоявшимся воззрениям, применения многозабойных горизонтальных скважин.

Защищаемые положения

Алгоритм решения прямых и обратных задач теории фильтрации в 3D однофазной постановке.

Обоснование постановок ГДИС (гидродинамических исследований скважин) на одиночной скважине, допускающих уточнение проницаемости, анизотропной по направлению.

Выявленные особенности показателей разработки газоконденсатной
залежи с использованием горизонтальных и многозабойных скважин.

Внедрение результатов исследований

Результаты исследований автора вошли в состав Технологической схемы разработки газоконденсатного месторождения Б, которая утверждена ЦКР Минэнерго РФ (протокол N 12-Г /2003 от 18.12.2003)

Апробация работы

Основные результаты исследования доложены на следующих конференциях и семинарах:

IV международный семинар «Горизонтальные скважины» (Москва, РГУ нефти и газа им. И. М. Губкина, 23-24 ноября 2004 г.)

Международная конференция «Фундаментальные проблемы разработки нефтегазовых месторождений, добычи и транспортировки углеводородного сырья» (Москва, РАН, 24-26 ноября 2004 г.)

на семинарах лаборатории газонефтеконденсатоотдачи ИПНГ РАН и кафедры прикладной математики РГУ нефти и газа им. И. М. Губкина.

Публикации

По результатам исследования опубликовано 5 работ, в том числе 2 статьи без соавторов и 2 тезиса докладов [4-8].

Благодарности

Автор глубоко признателен научному руководителю к.т.н., доц. Э. Чен-Син, проф. С. Н. Закирову, д.т.н. Э. С. Закирову за ценные консультации по вопросам моделирования пластовых систем и оптимального управления. Автор также благодарен сотрудникам кафедры прикладной математики РГУ нефти и газа им. И.М.Губкина, лаборатории газонефтеконденсатоотдачи ИПНГ РАН и отдела разработки ВолгоУралНИПИгаз за обсуждение работы и полезные советы.

Моделирование пластовых систем с полным тензором проницаемости

И.А.Чарный для интерпретации КВД использовал решение (4) при начальном условии (5) и граничном условии р\ _ = рК, соответствующем ограниченному круговому пласту [58]. В его методике осуществляется переход к координатам [1пА/ ;г], в которых в заключительные моменты времени КВД имеет вид прямой линии. Способ позволяет определить отношение радиуса контура питания к радиусу скважины, а в случае несовершенной скважины - к приведенному радиусу.

Слабым местом первых методик оказалось предположение о том, что скважина в момент начала исследования моментально закрывается на забое. Фактически при исследовании скважин её закрывают на устье. Какое-то время после закрытия за счёт объема фонтанных труб и затрубного пространства в скважину продолжает поступать пластовая жидкость. Пренебречь этим явлением оказывалось возможно только при длительных исследованиях скважины, что невыгодно экономически. Недостаточное время исследования приводило к тому, что за прямолинейный участок КВД исследователями принимался более ранний участок. Это приводило к занижению величины коэффициента проницаемости пласта [56].

Для учета притока жидкости в скважину в 1956-59 гг. были разработаны различные методы. Оставляя в стороне попытки построения эмпирических методов, назовем некоторые из тех, что имели достаточное гидродинамическое обоснование. Г.И.Баренблатт и др. исходили из решения уравнения Фурье для математического стока в бесконечном пласте. При этом граничные условия на стенке скважины были получены приравниванием притока жидкости в скважину притоку, определяемому по подъему жидкости в стволе скважины [9]. И.А. Чарный и И.Д.Умрихин исходили из решения Маскета для притока упругой жидкости к кольцевому стоку [59]. Ю.П.Борисов использовал решение М.Маскета для точечного стока [15].

Указанные методы позволяют представить КВД в специальной системе декартовых координат, как прямую линию. Для определения одной точки на этой прямой требуется провести процедуры численного интегрирования или численного дифференцирования опытных кривых восстановления забойного давления и накопления жидкости в стволе после остановки скважины. В зависимости от этого методы относятся к классу дифференциальных [15, 59, 60] или интегральных [9, 59].

В статье [55] проведен анализ чувствительности методик, существовавших на момент публикации, к ошибкам замеров. Согласно результатам этой работы, дифференциальные методы дают большие ошибки на дефектных участках замеренных данных, но прочие точки удовлетворительно ложатся на фактическую прямую. Интегральные методы реагируют на искажения изменением угла наклона искомой прямой, что может привести к неверным оценкам параметров пласта.

А. Ф. Блинов указал, что в методиках с учетом притока жидкости после закрытия скважины имеется следующее допущение. Сепарация газа в стволе скважины происходит мгновенно, в то время как на самом деле процесс может продолжаться в течение длительного времени, измеряемого часами [13]. Согласно Блинову, необходимость в учете сепарации газа возникает, если область сепарации (фонтанные трубы или затрубное пространство в зависимости от способа эксплуатации) составляет более, чем 1/5-1/6 от общего объема скважины. В. У. Рахматуллин и А. П. Потапов показали, что причиной искривления КВД и неточного определения параметров по традиционным методикам может быть слив жидкости из насосно-компрессорных труб [51]. Специфика газовых скважин определяет свои особенности. Для решения задач о притоке газа может использоваться линеаризация, различные варианты которой предложены Л.С.Лейбензоном [44], Б.Б.Лапуком [43] и др. Тогда уравнение фильтрации газа сводится к линейному, подобному (4), способы решения которого известны. Без учета притока газа в скважину КВД обрабатывается в координатах [p ,\gt]. По прямолинейному участку возможно определить параметры проводимости, проницаемости (при известной эффективной толщине), пьезопроводности в случае совершенной скважины [34, 36]. Существуют обобщения методик обработки КВД с учетом поступления флюида в скважину после её закрытия, полученных для упругой жидкости, на случай реального газа [34, 36, 41]. Интерпретация КВД в горизонтальных нефтяных скважинах рассматривалась в работах П. Гуда, Д. Бабу и А. Оде [104, 116]. На форму КВД в горизонтальной скважине сначала оказывает влияние близость кровли и подошвы пласта, затем границ контура питания. В связи с этим авторы выделяют четыре периода притока упругой жидкости к горизонтальному стволу: период начального радиального притока в вертикальной плоскости, период начального линейного притока, период псевдорадиального притока в горизонтальной плоскости и период заключительного притока. Для каждого периода описан вид зависимостей Ар от q. В. А. Черных обобщил данный подход на случай горизонтальных газовых скважин [61, 62].

Разностное представление дифференциальных уравнений фильтрации в анизотропных коллекторах

Для решения этой системы обычно используют конечно-разностные методы, реже — методы конечных элементов. При использовании конечно-разностных методов область интегрирования аппроксимируется специально построенной сеточной областью. Распределение коллекторских свойств в пределах месторождения также получает свое приближение в виде дискретного распределения свойств по ячейкам сеточной модели. В пределах каждой ячейки свойства считаются постоянными. Дифференциальные уравнения фильтрации дискретизируются по времени и пространству. Для адекватного задания граничных условий на скважинах используются специальные модели.

Точность прогнозных расчетов определяется двумя факторами: во-первых, размерами сеточных ячеек и временных шагов при дискретизации уравнений фильтрации, а во-вторых, — точностью и надежностью исходных данных моделей. Вычислительная техника в настоящее время достигла достаточно высокой степени развития. Создаются и используются весьма подробные сеточные модели с миллионами ячеек. Проблема размеров сеточных блоков остается актуальной только для некоторых специальных расчетов на единых гидродинамических моделях месторождений-гигантов. Однако не теряет актуальности вопрос о достоверности исходных данных, закладываемых в подобные сеточные модели.

Результаты керновых, геофизических исследований разведочных скважин, сейсмических исследований и пр. используются для построения 3D геологической модели и первоначального насыщения её фильтрационно-емкостными сеточными свойствами, такими как пористость, проницаемость, эффективная толщина (песчанистость). На основе подробной геологической модели, обычно строится менее подробная расчётная 3D гидродинамическая модель. Задача распространения свойств на гидродинамической модели решается таким образом, чтобы сохранить соответствие с геологической моделью, и носит название "upscaling a".

Точность моделирования залежи определяется соответствием между наблюдаемым изменением показателей разработки и получаемым в результате расчетов на модели. При этом информация о реакции пласта на возмущающие воздействия в ходе разработки в первую очередь может быть получена на скважинах. Это изменения забойного давления, насыщенностей добываемой продукции и т.д.

Данные того же характера получаются при гидродинамических исследованиях скважин. Подобные исследования обычно проводятся на одной или, если используется гидропрослушивание, нескольких скважинах, которые временно выводятся из режима эксплуатации. Методы интерпретации результатов гидродинамических исследований рассмотрены ранее.

Существующие методы интерпретации результатов ГДИС фактически представляют собой методы идентификации определенных параметров аналитической, полуаналитической или численной модели «пласт-скважина». Нет никакой гарантии в том, что проницаемость в околоскважинном пространстве, идентифицированная к примеру, по методу Хорнера, минимизирует разницу между фактическими и расчетными данными, если её механически задать в соответствующих сеточных ячейках гидродинамической модели. Поэтому особый интерес представляют автоматические (объективные) алгоритмы идентификации, которые позволят уточнять непосредственно сеточные свойства расчетной модели и более подробных секторных моделей участков залежи.

Современные сеточные модели позволяют отражать реальную геометрию траектории скважин за счет отклонения сетки от простейшей декартовой, или ортогональной. К таким относятся сеточные модели с криволинейными ячейками, а также модели, построенные по идеологии угловой точки. В анизотропном пласте это приводит к необходимости рассмотрения уравнений фильтрации с полным тензором проницаемости.

Проницаемость изотропного пласта описывается шаровым тензором. Это означает, что проницаемость в любом направлении одинакова. Однако анизотропия проницаемости по направлениям — вполне обычное явление. Она характерна для карбонатных трещиноватых и трещиновато-пористых пластов, для коллекторов глубокого залегания и т.д. В случае анизотропной проницаемости при отклонении направлений межблочных перетоков от главных осей тензора изменяется проводимость. В стандартных фильтрационных моделях это не учитывается, что приводит к вычислительным погрешностям. Кроме того, стандартным моделям свойственны негативные ориентационные эффекты, о которых речь шла ранее.

Подобных недостатков лишены особые конечно-разностные схемы, построенные с тем расчетом, что направления осей тензора проницаемости могут отличаться от направлений осей, по которым ориентирована сеточная модель или отдельные её ячейки. Такие схемы начали появляться совершенно недавно, в 1990-х годах. Сейчас такой подход расширяет область своего применения. Так, развиваются методы upscaling a, при которых сеточная модель с полным тензором проницаемости возникает как результат укрупнения подробных геологических моделей. Методика учета тензорной природы проницаемости также используется при моделировании наклонных (псевдогоризонтальных) скважин в слоисто-неоднородных пластах.

Автоматические адаптационные алгоритмы применительно к таким фильтрационным моделям пока совершенно не развиты. Более того, известно крайне мало «ручных» методов уточнения направлений главных осей тензора и значений проницаемости в главных осях. По результатам гидродинамических исследований получают изотропную проницаемость. Реже оценивают коэффициент вертикальной анизотропии или ухудшение свойств призабойной зоны. Анизотропную проницаемость при известных главных осях тензора, совпадающих с осями сеточной модели, отыскивают с помощью некоторых методов решения задач воспроизведения разработки. В более общей постановке задача пока не имеет решения.

Расчётные соотношения обратной задачи в упрощенной постановке

Итак, описаны прямая задача (82), (83), сопряженная система (91), (92), выражение для производной функционала по проницаемости к (90), формула для вычисления оптимального шага вдоль направления спуска (95) и задача для вариаций (86). Это означает, что все необходимые математические выкладки для решения задачи идентификации проделаны. Остается чисто техническая задача программной реализации алгоритма в соответствии с параграфом 3.2.

Отличия исследуемой в работе обратной задачи от задачи, приведенной в качестве примера в предыдущем параграфе, заключаются в следующем 1. Исследуются уравнения трехмерной фильтрации. 2. Рассматривается случай полного тензора проницаемости. В разностных уравнениях вместо пятиточечного разностного шаблона используется девятнадцатиточечный шаблон. Соответственно, вместо 8 слагаемых, составляющих разностную аппроксимацию, таких слагаемых становится 108. 3. Шаги, как по времени, так и по пространству произвольны. 4. Проницаемость анизотропна по направлениям. Вместо одного значения к уточняются шесть значений к , к , ка, к , ка, kyz. 5. Проницаемость анизотропна по пространству. Это означает, что шесть значений, упоминаемые в предыдущем пункте, заданы в каждом узле разностной сетки. В уравнениях фигурируют значения проницаемостей в полуцелых точках на границах сеточных блоков,. В то же время стоит задача отыскания проницаемостей в центрах блоков. В выкладках появляется линейное представление вариации проницаемостей в полуцелых точках через вариации проницаемостей в целых точках разностной схемы. 6. В силу анизотропности пласта по пространству вместо единственной функциональной производной приходится иметь дело с 6NxNyNz значениями. Очевидно, что задача по уточнению такого количества параметров заведомо некорректна. Поэтому моделируемая область разбивается на зоны. В каждой зоне вводится множитель для проницаемостей по направлениям. Именно этот множитель и является идентифицируемым параметром. 7. Помимо уравнений фильтрации, в случае использования аналитических моделей скважин в задаче могут фигурировать следующие уравнения: а. Соотношение для вычисления дебита в скважинной ячейке, вызванного работой скважины. б. Уравнение притока к скважине. 8. В силу пункта 7 функциональные производные по проницаемостям возникают из двух составляющих: от вариаций проводимостей фильтрационно взаимодействующих ячеек и от вариаций скважинной проводимости. Вывод выражений для сопряженной задачи, задачи для вариаций и функциональных производных в исследуемой постановке крайне громоздок. Представить его здесь целиком не представляется возможным. Уравнения сопряженной системы в данной работе в явном виде не приводятся. Вместо этого предлагается воспользоваться тем соображением, что матрица уравнений сопряженной задачи представляет собой транспонированную матрицу уравнений прямой задачи (63): Разностные уравнения прямой задачи рассматривались нами в виде (50) или в записи относительно неизвестных (давлений на текущем временном шаге): где F" - матрица Якоби производных уравнений исходной системы для л-го временного слоя по независимым переменным р"; a b — правая часть системы (44). Элементы этой матрицы выписаны в явной форме в Приложении 1. В выражении для сопряженной системы фигурирует также Это частная производная матрицы уравнений прямой системы для следующего временного слоя по давлению с текущего временного слоя. В системе для слоя п + 1 разностные давления со слоя п фигурируют только в уравнениях сохранения, соответствующих собственной ячейке. Значит, -F"+1,r представляет собой диагональную матрицу из элементов вида — 1 —- в обозначениях Приложения 1. Шаг по времени Ьлп в множителе при \/"+1 тот же, что и при сопряженных функциях \j/". В прямой задаче в правой части уравнений находятся известные давления с предыдущего временного слоя с соответствующими множителями и отборы в скважинных ячейках. В сопряженной задаче в правой части уравнений находятся сопряженные функции, относящиеся к следующему временному слою, ибо течение времени в ней обратное. Возмущения в распределении давлений, согласно (63), определяются f. невязкой между расчетными и фактическими давлениями — -. Так, если функционал имеет то в уравнении для ячейки, соответствующей р" р, в правой части появится 2(рпф-рп р)рп р выражение

Оценка геологических и технологических рисков

Отличительной особенностью обосновываемой технологии разработки является, согласно [24], использование горизонтальных добывающих скважин и эксплуатация их при режиме заданного водогазового фактора (не более 0.0005). Это позволило предусмотреть соответствующие технологические решения в системе обустройства промысла.

Исследованию были подвергнуты варианты с 8, 10, 12 и 14 горизонтальными скважинами, с длинами псевдогоризонтальных стволов в 500 м. Все скважины располагаются вдоль длинной оси структуры.

Кроме того, с использованием информации, предоставленной НПО «Альтаир», исследовано два варианта с тремя и четырьмя многозабойными скважинами. Длина основного горизонтального ствола — 600 м. Через каждые 100 м от него наклонно вглубь предусматривается бурение шести отводов длиной по 300 м каждый (см. рис. 42). Таким образом, общая протяженность стволов многозабойной скважины составляет 2,4 км.

При проведении прогнозных расчетов кроме ограничения по водогазовому фактору учитывались ограничения по устьевому давлению (70 кгс/см2) и на минимальный дебит по газу (5000 м3/сут). Если пробуренные скважины при этих ограничениях не обеспечивают проектны отбор в период постоянной добычи, то ограничение на устьевое давление снижается до 35 кгс/см . Это соответствует моменту ввода первой ступени ДКС. Ввод второй ступени ДКС приходится на момент достижения устьевых давлений в 12 кгс/см . Имелись также ограничения сверху на дебиты горизонтальных и добывающих скважин, диктуемые системой обустройства промысла.

Во многих проектных документах реализуются 3D сеточные модели с неизменными размерами элементарных ячеек. Однако, в работе [23] показана необходимость и целесообразность применения неравномерных сеток при наличии подошвенной воды в залежах нефти и газа, а также применительно к моделированию процесса извлечения нефти из нефтяной оторочки, т.е. при наличии около добывающих скважин газо-нефтяного и/или водо-нефтяного контактов.

Соответствующие рекомендации применительно к рассматриваемому месторождению были учтены за счет использования площадного локального измельчения сетки в варианте с использованием многозабойных скважин (рис. 43). Согласно [23], измельчение сетки важно не столько в латеральной плоскости, сколько в вертикальной, с тем, чтобы точечный (линейный) характер воздействия скважины передавался, в данном случае, на газоводяной контакт (ГВК). В результате скважино-ячейки, которыми аппроксимировались горизонтальные стволы, оказывались равными 1.6 x20 м. Также измельченные ячейки задавались от каждой скважины до ГВК (рис. 44). На рис. 45, 46 дается сопоставление зависимостей от времени годовой и накопленной добычи воды для двух вариантов измельчения сетки: - только в самих крупных скважинных ячейках, - при измельчении сетки до ГВК. Как видно, различия в накопленных объемах добытой воды составляют более 10%. Несмотря на такое отклонение, последующие расчеты выполнялись с измельчением сетки по второму варианту. Важно, что данный фактор возможного снижения точности прогнозных расчетов был подвергнут исследованию и соответствующая неопределенность устранена. В других вариантах, возможно, удалось избежать большей погрешности, но об этом затруднительно утверждать. Ибо не выполнялись сопоставительные расчеты с иным вариантом измельчения сетки. В отечественной практике составления проектных документов осуществляется оценка рисков. Однако, она, в основном, касается рисков экономического характера, связанных с ценами на природные углеводороды, непредвиденным изменением капитальных, эксплуатационных затрат. Однако, не менее, а скорее более важно оценивать риски от геологических неопределенностей и возможных последствий от некоторых «сомнительных» технологических решений. В рассматриваемом случае проблемной является ситуация с механизмом проявления водонапорного режима. Согласно недостаточной геологической информации, здесь возможно проявление водонапорного режима как за счет поступления контурной, так и подошвенной воды. Поэтому все указанные выше прогнозные варианты исследованы для двух гипотез поступления пластовой воды в залежь. Расчеты показывают, что в обоих случаях проект освоения ресурсов газа и конденсата оказывается рентабельным. Степень рентабельности в случае контурного обводнения оказывается выше, чем при поступлении в залежь подошвенной воды. При обводнении скважин контурной водой конечная газоотдача оказывается на уровне 95%. Это объясняется высоким начальным пластовым давлением, поэтому доля неизвлекаемого газа по отношению к начальным запасам невелика. При поступлении подошвенной воды конечная газоотдача не превышает 85%. Исходя из особенностей геологического строения продуктивного пласта, можно высказать следующее предположение. Продуктивный пласт представлен плотным терригенным коллектором. Отличается значительными углами залегания пород, что предопределяет наличие вертикальной трещиноватости.

Похожие диссертации на Численные алгоритмы и моделирование процессов эксплуатации и исследования скважин в анизотропных средах