Введение к работе
Актуальность темы. В настоящее время остро стоит Еспрос о разработке низкопроницаемых коллекторов и интенсификации добычи нефти. Основным способом разработки таких коллекторов является применение массированного гидроразрыва пласта (МГРП) для увеличения продуктивности или приемистости скважин. Главный интерес представляет влияние параметров трещин (длина, ориентация по отношению к системе скважин, проводимость) на показатели разработки. Такого рода задачи возникают при проектировании разработки и эксплуатации месторождений с применением МГРП .
Другая проблема, имеющая важное практическое значение, это совершенствование разработки газонефтяных залежей (ГНЗ). Дело в том, что при разработке ГНЗ традиционными технологиями коэффициенты нефтеотдачи составляют несколько процентов, что связано со спецификой строения ГНЗ. Следовательно, необходим поиск ноеых технологий разработки и совершенствование применяемых.
Исследование закономерностей указанных фильтрационных процессов возможно, как правило, лишь численно. Возникающие при численном моделировании трудности связаны, главным образом, с прогнозированием течения в малых областях, объем которых много меньше объема всей расчетной области. Характерные времена установления квазистационарного состояния в них также значительно меньше характерных времен для всей области. Однако несмотря на малость объемов этих областей течение в них сильно влияет на показатели разработки в целом. . Вопросы численного моделирования таких "жестких" процессов остаются недостаточно
разработанными, а потому являются актуальными для соответствующих исследований.
Объект исследования. Объектом исследования в настоящей работе являются задачи о вытеснешш нефти водой в площадных элементах разработки нефтяных пластов с вертикальными трещинами гидроразрыва реальной гидравлической проводимости, длины которых сопоставимы с расстоянием между скважинами; гравитационно -капиллярного равновесия в капиллярно-экранированных залежах углеводородов; о вытеснении нефти водой в пространственном элементе разработки газонефтяной залежи.
Цель работы. Целью настоящей работы является создание эффективного численного алгоритма решения пространственных задач многофазной фильтрации повышенной "жесткости", проведение расчетов для задач указанного типа, анализ основных закономерностей рассматриваемых процессов и анализ результатов на предмет обоснования практических выводов и рекомендаций.
Научная новизна. Предложен и адаптирован к задачам пространственной многофазной фильтрации эффективный численный метод, позволяющий моделировать течения с существенно разномасштабной пространственно-временной структурой.
Впервые -численно исследован процесс вытеснения нефти водой в площадных элементах разработки нефтяных пластов" с"вертикальными трещинами гидроразрыва реальной гидравлической проводимости, длины которых сопоставимы с расстоянием между скважинами. Установлены экстремальные зависимости нефтеотдачи от длин трещин гидроразрыва и от расстояния между скважинами в площадных элементах систем заводнения нефтяных месторождений.
Аналитически исследовано влияние гравитационных и капиллярных сил на форму межфазных контактов в неоднородных по
коллекторским сойствам залежах углеводородов. Найдены условия, при которых возможно существование капиллярного экрана и обратного расположения фаз в пласте.
На основе численного моделирования вытеснения нефти водой в пространственном элементе симметрии девятиточечной системы заводнения Лянторского месторождения:
показано, что реализованная технология разработки дает низкий коэффициент нефтеотдачи, приводит к смещению примерно 40 начальных балансовых запасов нефти в газонасыщенную часть пласта и к расформированию нефтяной оторочки;
найдены режимы с образованием "нефтяного вала" в газонефтяных залежах с подошвенной водой, связанного с вытеснением нефти смещенной в газонасыщенную часть залежи;
исследовано влияние положения интервалов перфорации в добывающих и нагнетательных скважинах на показатели разработки;
предложены альтернативные технологии разработки газонефтяных залежей с более высокими коэффициентами нефтеизвлечения.
Практическая значимость. Результаты работы вошли в отчет СургутНИПИнефть по теме 0027 Обоснование применимости существующих и внедрение новых технологий разработки газонефтяных залежей (1990 г.) Предложены альтернативные технологии разработки ГНЗ основанные на улучшении условий притока нефти к забоям добывающих скважин и уменьшению объемов нефти, смещаемой за пределы ее первоначального расположения Эти технологии рекомендованы для проведения опытно промышленных работ с целью определения их эффективности в реальных условиях Лянторского и Федоровского нефтегазовых месторождений
Апробация работы. Результаты работы, докладывались и обсуждались на Международной конференции "Разработка
газоконденсатних месторождений" (г.Краснодар, 1990); Медународном симпозиуме по вопросам разработки нефтяных месторождений с трещиноватыми коллекторами (г.Варна, Болгария, 1990); первой и второй Всесоюзной школе "Теоретические основы прогнозирования разработки месторождений природных углеводородов" (г.Звенигород, 1990, 1991 г.); семинаре лаборатории проблем газонефгеконденсатоогдачи в ИПНГ АН СССР. На защиту выносятся следующие результаты.
1. Эффективный численный метод решения уравнений
нестационарной пространственной фильтрации, позволяющий более
экономично рассчитывать фильтрационные течения в областях со
сложной геометрией и. разномасштабной пространственно-временной
структурой течения.
-
Результаты гидродинамического анализа процесса вытеснения нефти водой в площадных элементах разработки нефтяных пластов с вертикальными трещинами гидроразрыва реальной гидравлической проводимости, длины которых сопоставимы с расстоянием между скважинами.
-
Динамика основных показателей разработки (коэффициента нефтеотдачи, темпа добычи нефти ) в зависимости от геометрии площадного элемента, выбора скважин для проведения гидроразрыва,
—длшш-и-ориентации-трещин7_отношешія_вязкостей воды и нефти.
-
Сопоставление различных площадных систем разработки с применением гидравлического разрыва пласта при фиксированной, плотности сетки скважин. Существование оптимального расстояния между рядами скважин, обеспечивающее наибольшую нефтеотдачу за заданный срок разработки.
-
Форма мезфазных контактов в капиллярно-экранироЕаншх залежах углеводородов для разных типов неоднородности
проницаемости (вдоль напластования или поперек него) и для разной степени этой неоднородности. Условия, при которых еозможно существование капиллярного экрана и обратного расположения фаз в пласте.
-
Результаты, полученные с помощью разработанной модели пространственной трехфазной фильтрации на трехмерном элементе симметрии девятиточечной системы заводнения газонефтяных залежей.
-
Для геологических условий Лянторского месторождения показано, что существующая технология разработки ГНЗ существенно трансформирует газонефтяную залежь, что приводит к малым коэффициентам нефтеизвлечения ;IS% за 30 лет). Показано существование "нефтяного вала", связанного с подходом смещенной нефти к забоям добывающих скважин.
IQ. Результаты анализа влияния местоположения интервалов закачки воды и отбора нефти на эффективность разработки ГНЗ.
II. Альтернативные технологии разработки ГНЗ с более высоким коэффициентом нефтеизвлечения и меньшей степенью расформирования нефтяной отсрочки.
Объем и стпуктурз работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы. Работа изложена на 165 страницах машинописного текста, включая 3 таблицы, 41 рисунок и список цитированной литературы из 131. наименования.