Введение к работе
Актуальность темы. Одним из перспективных методов
разработки нефтяных и газоконденсатних меторожяений является
вытеснение нефти и газового конденсата жидкими и газовыки
растворителями. При этом весьма эффективен резшм
смеяивагакгося вытеснения, яри достижении которого в зоне
охвата отсутствует остаточная нефте- и
конденсатонасыщенность. Кроме того, при разработке месторождений в режиме смешивающегося вытеснения не происходит разгазирования. нефти и выпадения конденсата, что повышает Еефте- и компонентоотдачу.
Значительное число вводимых в настоящее время з разработку месторождений природных углеводородов приурочены к карбонатным коллекторам, обладающим треииЕовато-пористой структурой. В трещиновато-пористых коллекторах эффективность смешиващегсся вытеснения снижается из-за неполноты вытеснения нефти из низкопроницаемых блоков пористой матрицы, поскольку растворитель быстро прорывается по трещинам и вытеснение из блоков происходит с запаздыванием. Л ля оценки эффективности смешивающегося газового воздействия в условиях трещиновато-пористых коллекторов необходимо выяснить, как влияют фильтрационно-емкостные свойства на основные показатели процесса. Кроме того, ватно установить, каким образом злиягг на показатели вытеснения скорость закачки, свойства вытесняемого и вытесняодего флюидов (их вязкости 1! плотности) для различных систем разработки вертикальными и горизонтальными скважинами. Это делается на основе
- 4 -результатов математического моделирования.
В существующих моделях смешивающегося вытеснения КЗ трещиновато-пористых сред, основанных на теории взаимопроникающих континуумов, учтены основные механизмы извлечения нефти (диффузионный, конвективный и гравиташюнный 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 трещин), 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 смешивающихся газов и растворителей. Для "доведения" этих моделей до уровня конкретных расчетов по прогнозу нефте- и конденсатоотдачи необходимо получить явный вид материальных функций, входящих в модель, а также разработать метод определения констант модели из экспериментов.
В настоящее время широкое развитие получили прямые численные модели многомерной многокомпонентной фильтрации, которые характеризуются сложностью алгоритмов и громоздкостью счета. В отличие от таких моделей аналитико-численЕые модели обладают относительной простотой. Они позволяют проводить многоваркантные 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
мерного вытеснения- з системах сква-тан является актуальной
задачей теории фильтрации. Создание аналитико-численной модели разработки трещиновато-пористых пластов путем закачки смешивающихся газов или растворителей является ватшсй научно-технической проблемой, имеищей большое прикладное значение для проектирования разработки трещиновато-пористых пластоз.
Цель работы. Исследование продессоз многомерного смешиваодегося вытеснения углеводородов растворителями из трещиновато-пористых коллекторов в системах вертикальных и горизонтальных скважин.
Основные задачи исследований по теме диссертации.
усовершенствование математической модели смешивагаегсся вытеснения из трещиновато-пористых сред;
определение явного вида функции распределения потоков между системами блоков и трещин;
разработка метода определения констант, входящих в модель, по данным лабораторного вытеснения;
анализ влияния факторов неоднородности среды, свойств флюидов, а также скоростей вытеснения на динамику углеводородоотдачи з условиях как горизонтального, так и вертикального вытеснения;
описание процесса смешащегося . вытеснения в треииновато-пористой залежи купольного типа и анализ его эффективности;
разработка двумерной аналитической модели смешивающегося вытеснения из трещиновато-пористого пласта в системах скважин, включая периодические системы скважин -
пятиточечную и семиточечную;
построение аналитической трехмерной модели смешиващегося вытеснения из трещиновато-пористых коллекторов с использованием горизонтальных скважин.
Методика исследований. При построении математических моделей использовались общие положения механики сплошных сред и феноменологической теории фильтрации. При реиении конкретных задач - численные методы и вычислительный эксперимент с применением ЭБМ.
Научная новизна диссертационной работы. Предложена модификация выведенных ранее уравнений смешиващегося вытеснения из трещиновато-пористых сред. Проведена экспериментальная верификация модели;
- Взеден геометрический параметр "разветвленности" системы
трещин, доказано, что он принимает значения между 1/2 и I,
что подтверждено сравнением с экспериментальными данными;
Разработан численно-аналитический метод расчета смешиващегося вытеснения из трещиновато-пористых пластов в системе вертикальных скважин, при периодическом вскрытии (пятиточечный и семкточечный элемент);
- Вызедены уравнения вертикального вытеснения из трещиновато-
пористого пласта купольного типа. Обнаружено, что при
уменьшении скорости вертикального вытеснения коэффициент
охвата резко увеличивается. Обнаружено явление осгшлляционных
колебаний скорости, когда гравитация приводит к противотокам
в треганах при вертикальном вытеснении. Обнаружено, что
существует оптимальная скорость закачки, обеспечиваемая
- 7 -максимальну» 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-Желтова-Кочиной. Развязно этой модели проведено на основе теории взаимопроникакцих 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 з треіуїкозато-пористах пластах.
Практическая значимость результатов работы определяется тем, что разработанная аналитико-численная модель является инженерным инструментом для анализа и проектирования разработки нефтяных и газоконденсатних месторождений треяиЕовато-пористого типа при применении технологий смешивавшегося вытеснения. Проведенные исследования динамики показателей вытеснения позволяют осуществлять инженерные оценки эффективности технологических процессов воздействия на пласты. Кроме того, разработанные модели смешивавшегося вытеснения из трещиновато-пористых коллекторов з системах горизонтальных и вертикальных скважин" могут быть использованы для забора 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 Басниева К.С. на заседаниях научного семинара "Математическая теория фильтрации нефти и газа" под руководством профессора Бедриковецкого 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 106 страницах машинописного текста, в число которых входят 30 рисунков. Список литературы содержит 122 наименования, из них 92 на русском языке.