Введение к работе
Актуальность работы. Современное состояние разработки нефтяных месторождений Западной Сибири обусловлено ухудшением структуры текущих и вводимых в освоение запасов, неоднородностью нефтяных пластов по литологии и коллекторским свойствам. Наличие в продуктивных пластах низкопроницаемых коллекторов, отличающихся повышенным и высоким газовым фактором, способствует отложению высокомолекулярных соединений в пласте и вблизи забоев добывающих скважин. Для борьбы с данными сложностями более эффективным является применение тепловых методов, которые основаны на искусственном введении в пласт тепла и теплоносителей для снижения вязкости пластовой нефти и соответственно остаточной нефтенасыщенности пласта. Также важным является учет влияния теплофизических процессов, происходящих в пласте.
Кроме теплофизических явлений, происходящих в пласте, большое практическое значение представляют температурные эффекты в стволе скважины. С учетом тешюобменных процессов скважина в период эксплуатации, а также после ее остановки представляет совместно с окружающим массивом пород сложную термодинамическую систему, которая характеризуется естественным температурным полем. В конечном счете, задача сводится к определению основных характеристик теплопереноса и результирующего температурного поля в системе «скважина-массив горных пород».
Для системного анализа процессов, происходящих при тепловом воздействии на пласт, и повышения эффективности разработки нефтяных и газовых месторождений в неизотермических условиях с помощью гидродинамического моделирования требуется разработать и внедрить в практику исследовательских работ новые алгоритмы и программные продукты.
Поэтому тема диссертационной работы, посвященной информационной поддержке процесса моделирования теплового воздействия на нефтенасыщенный пласт и мониторингу влияния температурного поля пласта и скважин на повышение эффективности разработки нефтяного месторождения, является весьма актуальной для нефтедобывающей отрасли.
Цель работы. Разработать систему методик программно-информационного обеспечения процесса моделирования температурного поля при создании гидродинамической модели разработки пласта.
Основные задачи исследований.
Провести анализ математических методов и моделей расчета теплофизических параметров в пласте и стволе скважины для оценки эффективности теплового воздействия на пласт.
Разработать алгоритмы и программный продукт для исследования теплофизических процессов в стволе добывающей скважины.
Разработать алгоритмы, программный комплекс и затем провести анализ результатов исследования температурного поля пласта при неустановившемся притоке жидкости (газа) к несовершенной скважине.
Провести анализ результатов расчета коэффициента нефтеотдачи пласта при применении теплового метода воздействия на пласт и обычного заводнения.
Методы исследований и достоверность результатов.
Основой для проведенных в работе исследований и разработки программно-информационного обеспечения являются методы нефтегазовой механики, численные методы решения возникающих задач, объектно-ориентированное программирование в среде Borland Delphi.
Достоверность результатов работы подтверждается корректным использованием методов прикладной математики и нефтегазопромысловой механики и совпадением частных случаев результатов работ других авторов.
Научная новизна диссертационной работы заключается в разработке методик, алгоритмов и программных продуктов для системного анализа теплофизических процессов при разработке месторождений, заключающихся в:
методике исследования температурного поля призабойной зоны пласта при неустановившемся притоке жидкости (газа) к несовершенной скважине;
оценке средней по сечению температуры модели пористой среды;
анализе профилей температуры, давления и коэффициента теплопередачи по стволу скважины;
оценке эффективности теплового воздействия на пласт.
5 Основные защищаемые положения.
Методика расчета теплофизических параметров (профилей температуры и давления) многофазного потока в скважине (алгоритмы, программные продукты, результаты исследования).
Методика расчета температурного поля пласта, определяющего эффективность методов теплового воздействия на призабойную зону (алгоритмы, программные продукты, результаты исследования).
Методика оценки эффективности методов теплового воздействия на призабойную зону (алгоритмы, программный комплекс с учетом остаточной нефтенасыщенности, коэффициента охвата воздействием при различных системах вытеснения).
Практическая ценность работы.
Разработан комплекс программных продуктов для исследования теплофизических процессов, происходящих в пласте и скважине:
расчет средней по сечению температуры образца пористой среды;
расчет профилей температуры и давления потока, коэффициента теплопередачи в добывающих скважинах;
расчет изменения температуры в призабойной зоне пласта при притоке жидкости (газа) к несовершенной скважине;
расчет коэффициента нефтеотдачи пласта при обычном заводнении и тепловом воздействии на пласт.
Результаты диссертационной работы широко используются в учебном процессе на специальности «Прикладная математика».
Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались: на региональной научно-технической конференции «Роль молодежи в развитии инновационных технологий в научных исследованиях» (30 - 31 марта 2006 г., г. Нефтеюганск, ХМАО), региональной научно-технической конференции «Инновации и эффективность производства» (21 -22 апреля 2006 г., г. Сургут, ХМАО), всероссийской научной конференции «Наука, технологии, инновации» (7 - 10 декабря 2006 г., г. Новосибирск), научно-методических семинарах кафедры «Моделирование и управление процессами нефтегазодобычи» ТюмГНГУ, г. Тюмень, 2005-2007гт.
Публикации. По результатам исследований опубликовано 14 научных работ, в том числе 9 тезисов докладов и 1 статья в журнале, рекомендованном ВАК России.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти разделов, основных результатов и выводов, списка использованной литературы, включающего 99 наименований. Работа изложена на 173 страницах текста, включая 74 рисунка, 19 таблиц и приложения на 28 страницах.
