Введение к работе
Диссертационная работа посвящена разработке аналитической
модели двухфазного миогокомпонептпого вытеснения с применением >
горизонтальных скважин.
Актуальность темы. Одним из основных технологичесхпх новшеств в современной технике нефте- и газоконденсатодобычи является использование горизонтальных и наклонных скважин. Дебиты горизонтальных скважнл выше, чем у вертикальных. Другим преимуществом горизонтальных скважин по сравнению с вертикальными является малая депрессия на пласт при равных дебатах. Это уменьшает конусообразование и прорыв законтурной воды для добывающих нефтяных н газовых скважин. Для газокондепстяых скважин это приводит к уменьшению выпадения копдепсата и, следовательно, к увеличению хопденсатсотдачи. При этом пласт дренируется более раяномерло.
Использование горизонтальных сквагхин позволяет гибко управлять охватом при разработке пластов сложной геометрии. Кроме того по показателям добычи одна горизонтальная скважина может заменить до десяти вертикальных. Это особенно вазсно прн разработке морскихместорохдепийпмссторогсденпйврайонах, где обустройство промысла осложнено геологическими либо климатическими условиями.
Поэтому горизонтальные скважины все шире применяются в системах заводнения нефтяных месторождений, при применении методов повышения нефтеотдачи пласта, при разработке месторождений с поддержанием пластового давления.
При проектировании систем разработки с использованием горизонтальных скважин резко возрастает число возможных вариантов взаимного расположения горизонтальных схважнн и их положения относительно границ пласта. Для принятия проектного решения все эти варианты просчитать и сравнить. .
Вместе с тем численное моделирование фильтрации для
горизонтальных скважин сталкивается с существенными трудностями, связанными с существеннойтрехмерностью фильтрационных потоков, сингулярностью течения в окресностп скважины, неравномерностью густоты лншй тока, необходимостью задавать граничные условия вдоль протяженной по пласту горизонтальной скважины. Сеточные методы, наиболее широко применяемые прп моделировании фильтрационных процессов, а также метод конечных элементов не позволяют описать слозгнуго геометрическую структуру многофазных потоков, определяющюю нефтеотдачу. Это существенно затрудняет проведение многовариантных расчетов по оптимизации разработки месторождения горизонтальными скважинами.
Применение аналитических моделей существенно сокращает объем вычислений, а также более точно описывает неоднородности течения, определяющие нефтеотдачу. Аналитические модели позволяют детально исследовать геометрию потока, распределение фаз по пласту в ходе вытеснения. Поэтому построение модели трехмерной двухфазной многокомпонентной фильтрации является важной задачей механики хйідхости и газа, имеющей важное практическое приложение для разработки месторождений.
Дель работы - получение аналитического решения трехмерной
задачи двухфазного вытеснения в пористой среде, разработка на его
основе аналитической модели вытеснения двухфазных смесей при
разработке месторождения с использованием горизонтальных
скважин. .
Сковные, задачи исследования;
- получить аналитические формулы, описывающие двухфазное
вытеснение в системах горизонтальнкс; скважин;
- исследовать влияние геометрии расположения линейных
источников и стоков на неоднородность линии тока, расходы потоков
компонентов на добывающей скважине;
исследовать влияние скорости фильтрации на моменты прорыва фронтов вытеснения и потоки добываемых фаз и компонентов:
разработать критерий эффективности системы горизонтальных
и наклонных скважин.
Научная новизна. 3 диссертация проведено обобщение традиционного метода жестких трубок тока, отличающееся более слабым предположением, и тем самым описывающее более широкий класс течений. Метод состоит в получении точного аналитического решения в системе координат, связанных с самим течением на основе единственного предположения о постоянстве суммы подвяжностей фаз.
Впервые разработана трехмерная аналитическая модель вытеснения, позволяющая учитывать горизонтально или наклонно расположеные нагнетательные я добывающие скважины.
Методы исследования. При разработке аналитической модели использованы методы теории уравнений с частными производными, методы решения уравнений Лапласа, метод отражений, модифицированный метод жестких трубохтоха, решения одномерных гиперболических задач.
Достоверность результатов исследования. При моделировании процессов добычи нефтегазоконденсатных смесей в системе горизонтальных скважин используется традиционная система уравпеяий двухфазной фильтрации. При разработке аналитической модели использовалось предположение о постоянстве суммы подвихностей фаз, которое выполняется для большого числа нефте-газо-хонденсатных смесей. Аналитическая модель, разработанная в, диссертации, основана на точных решениях традиционных уравнений.
Практическая значимость реальных результатов исследования. Разработанная аналитическая модель должна применяться при проектировании разработки месторождений углеводородов с использованием горизонтальных скважин. Ее необходимо использовать для оптимизации систем разработки и выбора оптимальных параметров воздействия па пласт.
Модель может быть использована для адаптации численных моделей и нахождения оптнмальпых параметров численных схем.
Расчеты по модели использованы при проектировании морского
месторождения Приразломное.
Апробапия работы. Диссертационная работа докладывалась на:
заседаниях научного семинара кафедры Нефтегазовой и подземной гидромеханики ГАНГ им. И.М.Губкнна под руководством академика АЕН России профессора К-С.Басниева;
заседаниях научного семинара "Математические методы в гидродинамике" под руководством д.т.н. П.Г.Бедрпковецкого; .
научно-технической конференции "Актуальные проблемы состояния и развития нефтегазового комплекса России", посвященной 70-летиго первого выпуска российских инженеров-нефтяников;
международной конференции "Scientific Applications for Petroleum Engineering";
научном семинаре Исследовательского Центра компании ПЕТРОБРАЗ (Бразилия).
Публикации. Результаты диссертационной работы опубликованы в шести статьях, четыре из них - в материалах международных конференций.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, 1 приложения и выводов. Она содержит /РІ страниц Ы машинописного текста д^исунк^-Список литературы содержит 132 источника.
Автор выражает благодарность заведующему кафедрой Нефтегазовой и подземной гидромеханики академику АЕН Росши К.С.Басниеву за поддержку и внимание к работе. Автор признателен сотрудникам кафедры Нефтегазовой и подземной гидромеханики за ценные замечания и обсугкдение работы. Автор благодарен постоянному соавтору к.т.н. А.АЛПаппро за ряд полезных советов и помощь в работе.
Особенную благодарность за многолетнее плодотворное сотрудничество, постоянное внимание и помощь в работе автор выражает своему научному руководителю д.т.н. П.Г.Бедриковецкому