Введение к работе
Актуальность темы исследования. В последние годы значительная часть
добычи нефти в Республике Татарстан приходится на месторождения с низкими
коллекторскими свойствами. Одним из основных методов увеличения
эффективности разработки низкопроницаемых коллекторов является
гидравлический разрыв пласта (ГРП). В физическом плане ГРП представляет
процесс создания, развития и закрепления трещин в горной породе. В процессе
эксплуатации месторождения происходит непрерывное изменение
геометрических размеров трещины и призабойной зоны пласта, их проводимости, а также состава притока, что требует своевременного и информативного контроля. Применение в низкопроницаемых коллекторах классических гидродинамических методов исследования скважин и пластов часто оказывается малоинформативным. Одним из информативных способов диагностики скважин и пластов являются термогидродинамические методы исследования скважин, основанные на технике глубинных измерений давления и температуры.
Температура, наряду с давлением, является основной характеристикой, определяющей термодинамическое состояние пласта. По изменению температуры в стволе скважины можно оценивать состоянии как скважины, так и пласта. Контроль температуры на забое скважин необходим и при обработке призабойной зоны различными способами (солянокислотная, термокислотная и искусственный разогрев пласта) для увеличения добычи нефти.
Задачи интерпретации результатов термогидродинамических исследований скважин относятся к обратным задачам подземной гидромеханики. Такие задачи являются некорректно поставленными в классическом смысле, как правило, не выполняется условие: малые изменения в исходной информации могут приводить к большим изменениям в решении задач. Некорректность обратных задач требует построения специальных вычислительных алгоритмов для их решения.
С учетом вышесказанного актуальной задачей является создание и совершенствование математических моделей и вычислительных алгоритмов для исследования термогидродинамических процессов в системе «пласт - скважина».
Цель работы. Создание методов интерпретации результатов
термогидродинамических исследований вертикальных скважин с трещиной гидравлического разрыва пласта.
Основные задачи:
-
Построение математической модели, описывающей процесс нестационарной неизотермической фильтрации жидкости к скважине в пласте, содержащем трещину гидравлического разрыва пласта.
-
Исследование термогидродинамических процессов в окрестности вертикальной скважины с трещиной гидравлического разрыва пласта.
-
Разработка методики интерпретации результатов термогидродинамических исследований вертикальных скважин.
Научная новизна работы:
-
Разработана методика для оценки параметров пласта и призабойной зоны по результатам термогидродинамических исследований вертикальных скважин.
-
Предложена математическая модель нестационарной неизотермической фильтрации жидкости к вертикальной скважине с трещиной гидравлического разрыва пласта.
-
Разработана методика для оценки фильтрационных и теплофизических параметров пласта и трещины гидравлического разрыва по результатам термогидродинамических исследований вертикальных скважин.
Практическая ценность работы:
-
Разработана методика, позволяющая оценить радиус и проницаемость призабойной зоны пласта, а также проницаемость удаленной зоны пласта. Оценка данных параметров дает возможность установить необходимость обработки призабойной зоны, выбрать метод обработки, а также оценить ее эффективность.
-
Разработана методика оценки фильтрационных и теплофизических параметров пласта и трещины, позволяющая оценить эффективность проведения гидравлического разрыва пласта.
Личный вклад автора. Автору работы принадлежит участие в постановке задач, разработке численных алгоритмов, расчетных программ. Автором построена математическая модель, разработаны и программно реализованы вычислительные алгоритмы, выполнены все численные расчеты и проведен анализ полученных результатов, даны выводы и рекомендации.
Достоверность результатов диссертации обеспечивается использованием известных математических моделей теории тепломассопереноса в пористых средах, разработкой вычислительных алгоритмов на основе теории обратных задач, проведением тестовых расчетов и согласованием с аналитическими решениями.
Основные положения, выносимые на защиту:
-
Методика оценки параметров пласта и призабойной зоны на основе термогидродинамических исследований вертикальных скважин.
-
Математическая модель неизотермической фильтрации жидкости к вертикальной скважине с трещиной гидравлического разрыва.
-
Методика оценки параметров пласта и трещины гидравлического разрыва по результатам термогидродинамических исследований вертикальных скважин.
Апробация работы.
Основные результаты диссертационной работы докладывались и
обсуждались на: X молодежной научной школе-конференции «Лобачевские чтения – 2011» (Казань, 2011 г.); ХХ Международной молодежной конференции «Туполевские чтения» (Казань, 2012 г.); Международной научно-практической студенческой конференции «Актуальные проблемы физико-математических и гуманитарных наук" в рамках XX межд. школы-конференции "Проблемы
дидактики физики" (Зеленодольск, 2012 г.); IV международной молодежной научной школе-конференции «Теория и численные методы решения обратных и некорректных задач» (Новосибирск, 2012 г.); XI Всероссийской конференции «Сеточные методы для краевых задач и приложения» (Казань, 2012 г.); VIII школе-семинаре молодых ученых и специалистов академика РАН В.Е. Алемасова «Проблемы тепломассообмена и гидродинамики в энергомашиностроении» (Казань, 2012 г.); Всероссийской научной конференции «Обратные краевые задачи и их приложения», посвященной 100-летию со дня рождения проф. М.Т. Нужина. (Казань, 2014); XI Всероссийском съезде по фундаментальным проблемам теоретической и прикладной механики (Казань, 2015).
Публикации.
По результатам диссертационной работы опубликовано 12 печатных работ, в том числе 7 статей в научных журналах из списка, рекомендованного ВАК РФ.
Структура и объем работы.