Применение теории тепловых потенциалов для моделирования разработки месторождений нефти и газа горизонтальными и наклонными скважинами Баганова, Марина Николаевна

Введение к работе

Актуальность тематики исследований. Прогресс в области техники и технологии направленного бурения в пластах, более точная информация о геологическом строении залежи привели к тому, что доля пробуренных направленных (горизонтальных, наклонных и т.д.) скважин в пласте возрастает, а их применение является основным источником увеличения извлекаемых запасов углеводородного сырья из пластов. Так, например, на морских месторождениях Норвегии применение так называемых smart-well (усовершенствованных скважин) составляет 30% от всех активных методов воздействия на пласт, приводящих к увеличению продуктивности скважин и нефтеотдачи шель-фовых месторождений. Кроме того, опыт применения горизонтальных скважин на месторождении Тролл в Норвегии показал, что удешевление бурения направленных стволов позволяет уже в процессе разработки увеличивать длины стволов, пронизывающих продуктивные пласты, в сравнении с проектными расчетными характеристиками.

Анализ современных публикаций по увеличению углеводоро-доотдачи пластов показывает, что направленные и сильно протяженные в резервуаре скважины, по-видимому, в скором будущем будут составлять неотъемлемую часть любого проекта разработки. Важно отметить, что их многократная, по сравнению с вертикальными скважинами, протяженность приводит к возрастанию влияния на показатели разработки геометрических и гидродинамических параметров системы пласт + скважина, литологического состава породообразующих структур и геометрии стратиграфических поверхностей резервуара, расположения контура питания, газо-водонефтяных поверхностей контакта и т.д.

Из всего сказанного следует, что для гидродинамической оценки технологических показателей разработки горизонтальными и наклонными скважинами необходимо учитывать реальную трехмерность процессов фильтрации как вблизи скважины, так и на периферии пласта.

Основной цепью настоящей работы является обоснование применимости методов декомпозиции областей и современной теории тепловых потенциалов для моделирования работы горизонтальных, наклонных и многозабойных скважин и анализу влияния геометрических параметров системы пласт + скважина на технологические показатели разработки при нестационарных режимах фильтрации.

Методы решения поставленных задач. Для исследования стоящих перед автором прикладных задач были созданы специальный алгоритм и программа, которые основаны на специальном дискретном представлении скважины в виде суперпозиции линейных элементов на ее оси. В случае многоскважинной системы были использованы идеи методов декомпозиции областей в нестационарной постановке.

Научная новизна выполненных исследований

Разработана методика представления гидродинамических характеристик процесса разработки с помощью пошаговой временной суперпозиции функций источников, сосредоточенных вдоль линейных элементов на оси скважины.

На основе созданного алгоритма проанализировано влияние геометрических параметров системы пласт + скважина на динамику коэффициента продуктивности горизонтальных и наклонных скважин.

Для исследования задач о притоке к многоскважинной системе разработан и реализован алгоритм, позволяющий сводить тече-

ниє, порожденное системой скважин, к последовательности течений, порожденных одиночной скважиной.

С помощью нестационарного метода декомпозиции областей исследована задача об интерференции скважин при гибридной системе разработки месторождений.

Практическая значимость результатов исследований. Созданные методы и алгоритмы, основанные на современных представлениях подземной гидромеханики и математики, позволяют исследовать течение флюидов в пластах с учетом реальной трехмерности процесса и геометрических размеров скважины и резервуара. Использование методики позволяет рассчитывать технологические показатели разработки газовых и нефтяных месторождений при упругом режиме.

Обоснованность выводов и достоверность полученных результатов следует из того, что разработанный метод базируется на общих и фундаментальных свойствах решений параболических уравнений второго порядка и теории тепловых потенциалов, принципах и уравнениях подземной гидромеханики. Точность методов проверена на известных аналитических двумерных и трехмерных решениях задачи о притоке к одиночной скважине. При проведении расчетов выбор шага по времени и по оси скважины сделан с оценкой точности по интегральным показателям разработки. Сделанные выводы и рекомендации основаны на проведении большого количества вычислительных экспериментов на разработанном численно-аналитическом симулято-ре.

Степень внедрения результатов исследований. Результаты исследований нашли свое применение при обосновании оптимального расположения скважин на месторождении Восточный Уренгой и месторождении Белый Тигр (Вьетнам).

Апробация работы.

Полученные результаты исследования доложены на

1. Конференции молодых ученых по проблемам газовой промышленности "Новые технологии в газовой промышленности", 1996 г., Москва,

2. Международная конференция, посвященная 175-летию со дня рождения П.Л.Чебышева., 1996г, Москва

3. Конференция, посвященная памяти К.И.Бабенко "Теоретические основы и конструирование численных алгоритмов решения задач математической физики". г.Пущино, 5-9 октября 1996 г.

4. Международная конференция "Математические модели и численные методы механики сплошных сред". Новосибирск, 27 мая — 30 июня 1996 г.

5. Конференция "Проблема разработки газовых и газоконденсатных месторождений". Москва, 12-15 ноября 1996 г.

6. 48^th Annual Technical Meeting of The Petroleum Society in Calgary, Alberta, Canada, June 8-11, 1997

7. 2-й Международный семинар «Горизонтальные скважины», Москва, 27-28 ноября 1997 г.

8. 9" European Symposium on improved Oil Recovery, Netherlands, The Hague, 20-22 October 1997

9. 4^th SIAM conference on Mathematical and Computational issues in the Geoscience. June 16-19, 1997 Albuquerque

10. Семинар кафедры подземной гидромеханики ГАНГ им. Губкина (руководитель проф.д.т.н. К.С.Басниев).

11. Семинар ИПНГ РАН "Математические методы подземной гидромеханики" (руководитель д.ф.-м..н. А.И.Ибрагимов).

Публикации По теме диссертации опубликовано 11 работ, из них без соавторства - 2.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения , четырех глав, выводов, заключения. Общий объем работы составляет Q.4. страницы, в том числе /ггрисунков и списка литературы из 1.1... наименований.

Благодарности. Автор выражает благодарность за обсуждение постановок и результатов решения задач профессорам д.т.н. К.С. Бас-ниеву, д.т.н. С.Н.Закирову, д.т.н. А.Б.Золотухину, д.т.н. А.К.Курбанову,, д.т.н. В.М.Максимову, а так же д.ф-м.н. А.И. Ибрагимову за руководство.