Введение к работе
Актуальность темы. Одним из перспективны! методов разработки нефтяных и газоконденсатній меторождений является вытеснение нефти и газового конденсата жидкими и газовыми растворителями. При этом весьма эффективен резни смешивавшегося вытеснения, при достижении которого в зоне охвата отсутствует остаточная нефге- и конденсатонасыщенность. Кроме того, при разработке месторождений в режиме смешивающегося вытеснения не происходит разгазирования нефти и выпадения конденсата, что повышает иэфте- и компонентоотдачу.
Значительное число вводимых в настоящее время в разработку месторождений природных углеводородов приурочены к карбонатным коллекторам, обладавшим трещиновато-пористой структурой. В трещиновато-пористых коллекторах эффективность смелшващегося вытеснения снижается из-за неполноты вытеснения нефти из низкопроницаемых блоков пористой матрицы, поскольку растзоритель быстро прорывается по трещинам и вытеснение из блоков происходит с запаздыванием. Для оценки эффективности смешивающегося газового воздействия в условиях трещиновато-пористых коллекторов необходимо выяснить, как влияют фильтрационно-емкостные свойства на основные показатели процесса. Кроме того, важно установить, каким образом злияЕт на показатели вытеснения скорость закачки, свойства вытесняемого и вытеснявшего флюидов (их вязкости и плотности) для различных систем разработки вертикальными и горизонтальными скважинами. Это делается на основе
- 4 -результатов математического моделирования.
В сушествущих моделях смешивающегося вытеснения из трещиновато-пористых сред, основанных еэ теории взаимопроникавших континуумов, учтены основные механизмы Езвлечения нефти (диффузионный,, конвективный и гравитационный механизмы обмена блок-трещина, гидравлическое взаимодействие блоков и трещин к др.). Однако в эти модели входят материальные функции общего вида и ряд констант (псевдофазовые проницаемости систем блоков и трепин), что не позволяет их определить однозначно по данным лабораторного вытеснения или из истории разработки. Это препятствует использованию этих моделей для практических нужд проектирования разработки месторождений методами закачки смешвапнкхся газов и растворителей. Для "доведения" этих моделей до уровня конкретных расчетов по прогнозу нефте- и конденсатоотдачи необходимо получить яеный вид материальных функций, входящих б модель, а также разработать метод определения констант модели из экспериментов.
В настоящее время широкое развитие получили прямые численные модели многомерной шогокомпонентной фильтрации, которые характеризуется сложностью алгоритмов и громоздкостью счета. В отличие от таких моделей анаяитико-численные модели обладают относительной простотой. Они позволяет проводить шюговаряантные расчеты по оптимизации процесса разработки, а также осуществлять анализ чувствительности по параметрам процессов за короткое время.
Таким образом, усовершенствование математической модели смешивающегося вытеснения из трещиновато-пористых сред и создание на ее основе аналктико-численной модели 2-х и 3-х
- S -
мерного вытеснения- з системах скзаззш является актуально;"!
задачей теории фильтрации. Создание аналитико-числеяной
модели разработки трэшяоваго-порисгых пластов путем закачки
смеииващзіхся газов или растворителей является важсй научно- '
технической проблемой, имеющей больное прикладной значение для ігсоектирования разработки трещиновато-пористых шшстоз.
Цель работы. Исследование процессов многомерного смешивающегося вытеснения углеводородов растворителями из трзщиновато-дористых коллекторов з системах вертикальных и горизонтальных скважин.
Основные задачи исследований гтд теме диссертации.
усовершенствование математической модели смепзшагсзгсся вытеснения из трещиновато-пористых сред;
определение явного вида функція распределения потоков между системами блоков и трєіетя:
разработка метода определения констант, входящих з модель, по данным лабораторного вытеснения;
анализ влияния факторов неоднородности среды, свойств флшдоз, а также скоростей вытеснения на динамику углеводородоотдачи в условиях как горизонтального, так и вертикального вытеснения;
описание процесса сменитащегося вытеснения в трекиновато-пористой залежи купольного типа и анализ его эффективности;
разработка двумерной аналитической модели смепиващегося вытесненля из трещиновато-пористого пласта в системах скважин, включая периодические системы сквахин -
пятиточечную и семиточечную;
построение аналитической трехмерной модели смешкващегося вытеснения из трещиновато-пористых коллекторов с использованием горизонтальных скважин.
Методика исследований. При построении математических моделей использовались общие положения механики сплошных сред к феноменологической теории фильтрации. При реиении конкретных задач - численные методы и вычислительный эксперимент с применением ЭВМ.
Научная новизна диссертационной работы. Предложена модификация выведенных ранее уравнений смешивавшегося вытеснения из трещиновато-пористых сред. Проведена экспериментальная верификация модели;
- Бзеден геометрический параметр ."разветвленкостк" системы
трещин, доказано, что он принимает значения между 1/2 и I,
что подтверждено сравнением с экспериментальными данными;
Разработан численно-аналитический метод расчета смешивавшегося вытеснения из трещиновато-пористых пластов в системе вертикальных скважин, при - периодическом вскрытии (пятиточечный и семнточечшй элемент);
- Вкзедены уравнения вертикального вытеснения из тредиковато-
пористого пласта купольного типа. Обнаружено, что при
уменьшении скорости вертикального вытеснения коэффициент
охвата резко увеличивается. Обнаружено явление осцилляционных
колебаний скорости, когда гравитация приводит к противотокам
в треоінах при вертикальном вытеснении. Обнаружено, что
существует оптимальная скорость закачки, обеспечиваемая
максимальную нефтеотдачу к заданному моменту времени.
Обоснованность и достоверность. Надежность обоснований и достоверность полученных в диссертационных исследованиях результатов следуют из того, что за' основу была взята математическая модель, которая является развитием классической модели Баренблатта-2елтова-Кочиной. Развитие этой модели проведено на основе теории взаимопроникавдих континуумов и теории осреднения. Уточненная модель, разработанная в диссертации, подробно сравнивалась с большим количеством экспериментальных данных. . Полученные при математическом моделировании результаты согласуются с основными представлениями подземной гидромеханики о течении в трещиновато-пористых пластах.
Псактэтеская значимость результатов работы определяется тем, что разработанная аналитико-численная модель является инженерным инструментом для анализа и проектирования разработки нефтяных и газоконденсатних месторождений трещиновато-пористого типа при применении технологий смешивающегося вытеснения. Проведенные исследования динамики показателей вытеснения позволяют осуществлять инженерные оценки эффективности технологических процессов воздействия на пласты. Кроме того, разработанные модели смешиваюаегося вытеснения из трещиновато-пористых коллекторов в системах горизонтальных и вертикальных скважин могут быть использованы для выбора оптимальных систем разработки в условиях конкретных месторождений.
Апробация работы. Основные результаты диссертационной
работы докладывались на ряде заседаний научного семинара кафедры нефтегазовой и подземной гидромеханики под руководством академика РАЕН профессора Басвиева К.С, на заседаниях научного семинара "Математическая теория фильтрации нефти и газа" под руководством профессора Бедриковепкого П.Г., на научно-технической конференции "Актуальные проблемы состояния и развития нефтегазового' комплекса России".
Публикации. Результаты диссертационной работы отражены в 6 печатных работах.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, приложения и списка литературы. Содержание работы изложено на I0S страницах машинописного текста, в число которых входят 30 рисунков. Список литературы содержит 122 наименования, из них 92 ка русском языке.