Введение к работе
Актуальность тематик» исследований. До недавнего времени системы разработки нефтяных и газовых месторождений строились на основе использования вертикальных скважин. В последние годы во всем мире наблюдается бум в применении горизонтальных скважин в процессах газо- и нефтедобычи. Во многик случаях горизонтальные скважины зарекомендовали себя в качестве эффективного типа скважин.
Вместе с тем, немало случаев, когда пробуренные горизонтальные скважины не оправдывали возлагаемых на них надежд. Фирмы и компании, занимающиеся горизонтальным бурением, стараются, по понятным причинам, не афишировать подобные случаи. Тем не менее, число публикаций на эту тему растет.
Обычно об эффективности пробуренной горизонтальной скважины судят по отношению полученного по ней дебита >: дебиту близрасполо-женных вертикальных скважин. Если это отношение равняется или более 2-3, то, как правило, говорят об успешности реализованного проекта. Однако такой подход не очень убедителен и конструктивен, так как теоретические исследования показывают о наличии больших ресурсов при использовании горизонтальных скважин. Следовательно, часто при бурении горизонталь-пыл скважин не донеподьзуготся дооывиые возможности продуктивных пластов.
В настоящей работе делается попытка выявления причин недостаточной эффективности применения горизонтальных скважин. При этом анализируются не только дебиты горизонтальных и вертикальных скважин в одних и тех же геолого-физических условиях, ио и привлекаются к рассмотрению динамика накопленной добычи пластового флюида и конечная величина, например, нефтеотдачи.
Такие исследования дали возможность выявить сильные и слабые стороны горизонтальных и вертикальных скважин. Это позволило предложить и обосновать целесообразность применения нового типа скважин, условно названных псевдо-горизонтальными.
Сказанное позволяет говорить о том, что тематика предпринятых исследований является актуальной для нефте- и газодобывающей отраслей народного хозяйства.
Цель работы заключается в создании алгоритма и программы решения задач многомерной многофазной фильтрации в неоднородных и анизотропных продуктивных пластах и использовании их дога обоснования типа скважин, в наибольшей мере пригодных для разработки слоисто-неоднородно-анизотропных коллекторов.
Методы решения поставленных задач. Для исследования стоящих перед автором прикладных задач были созданы указанные в предыдущем пункте специальные алгоритм и программный комплекс. На их основе и в результате математических экспериментов были вскрыты положительные и негативные стороны вертикальных и горизонтальных скважин и обоснована эффективность использования в слоистых коллекторах предлагаемого псевдо-горизонтального типа скважин.
Научная новизна выполненных исследований. По мнению автора, наиболее важные научные результаты исследований заключаются в следующем.
Созданы численный алгоритм и программа решения задач многомерной, многофазной фильтрации в анизотропных коллекторах при учете тензорного характера проницаемости пласта.
На основе математических экспериментов выявлены преимущества и недостатки вертикальных и горизонтальных скважин при использовании их в слоисто-неоднородных коллекторах.
Анализ результатов указанных математических экспериментов позволял предложить и обосновать привлекательность более универсального типа скважин - псевдо-горизонтальных.
Практическая значимость результатов исследований. Созданные алгоритм и программа позволяют исследовать фильтрационные течения с учетом реальной анизотропии коллекторских свойств пласта в более общей математической постановке.
Выполненный анализ показателей эксплуатации горизонтальных и
вертикальных скважин показал причины недостаточной эффективности применения их в практике добычи нефти и газа. В частности, оказывается, что эффективность использования горизонтальной скважины зависит от местоположения ее в разрезе пласта, коллекторских свойств и анизотропии своего и соседних пропластков в случае слоисто-неоднородного строения пласта.
Предложенный тин псевдо-горизонтальных скважин
объединяет достоинства вертикальных и горизонтальных скважин,
устраняет недостатки вертикальных и горизонтальных скважин,
снимая, например, имеющуюся проблему риска малой эффективности при
менения горизонтальной скважины в слоисто-неоднородных пластах,
является более привлекательным с точки зрения меньшей требова
тельности к технике и технологии бурения, проведения исследовательских и
ремонтных работ.
Степень обоснованности выводов и рекомендаций. Высказываемые в работе выводы и рекомендации основываются па математических экспериментах, выполненных с использованием более строгой математической модели протекания фильтрационных процессов в слоисто-неоднородных коллекторах. Данная модель базируется на современных представлениях подземной гидромеханики и вычислительной математики.
Эффективность рассматриваемых типов скважин оценивалась в одних и тех же геолого-физических условиях. Это наиболее корректный путь сопоставления, так как применяемое сопоставление дебигов пробуренных горизонтальных и вертикальных скважин страдает тем недостатком, что эти скважины, в лучшем случае, находятся в примерно одинаковых условиях. Кроме того, дтя большей убедительности и объективности к исследованию привлечены не только величины дебитов скважин, но и достигаемые значения, например, коэффициента извлечения нефти (КИП).
Степень внедрения результатов исследований. Результаты выполненных исследований позволили автору обосновать целесообразность применения псевдо-горизонтальных скважин при разработке газоконденсатных залежей в ачимовских отложениях, осваиваемых АО "Роспан Интернет-
нел". Справка о внедрении результатов исследований прилагается к диссертации.
Апробация работы. Полученные результаты исследований доложены на
научно-технической конференции "Фундаментальные проблемы
нефти и газа", Москва, январь 1996,
международной конференции по проблемам горизонтальных скважин, Калгари, ноябрь 1996,
Ученом Совете ИПНГ РАН и Минобразования РФ, 1995, 1996 гг.,
НТС Управления геологии и разработки месторождений РАО
Газпром, 1995 г.
Публикации. По теме диссертации опубликовало 6 работ, три из которых написаны без соавторства.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, трех глав, выводов и заключения, содержит 144 страницы, в том числе 38 рисунков и 36 таблиц, список использованной литературы насчитывает 160 наименований.
В значительной мере настоящая работа была инициирована хоздоговорными отношениями с РАО Газпром, руководству которого автор весьма признателен.
Автор выражает искреннюю признательность своему научному руководителю профессору Ю.П. Желтову, а также чл.-корр. РАН Ф.К. Салма-нову и сотрудникам лабораторий Научных основ методов повышения нефтеотдачи и Газонефтеконденсатоотдачи Института проблем нефти и газа РАН и Минобразования РФ, помощь, поддержка и консультации которых способствовали выполнению настоящих исследований.
