Введение к работе
Актуальность диссертационной работы
Добыча и проектирование систем разработки месторождений высоковязких нефтей является на сегодня одним из наиболее перспективных направлений развития отечественного топливно-энергетического комплекса. За последние десятилетия в Волго-Уральском нефтедобывающем регионе разведаны и введены в разработку месторождения, многие из которых представлены залежами нефти с повышенной и высокой вязкостью. Как правило, нефти данного класса обладают ярко выраженными реологическими свойствами вследствие содержания высокомолекулярных компонентов - асфальтенов и смол.
Моделирование разработки подобных залежей вызывает затруднения, так как в большинстве современных гидродинамических симуляторов описание изотермической фильтрации флюидов базируется на линейном законе Дарси, который не выполняется для реологически сложных сред.
Кроме того, в данных условиях затруднительно достоверно спрогнозировать параметры эксплуатации залежей, что в конечном итоге приводит к формированию недостаточно рациональной системы разработки. Для исправления возникающих осложнений в промысловых условиях затрачиваются значительные объемы материальных и трудовых ресурсов. Таким образом, разработка способов и методик обоснования и регулирования системы воздействия на пласт, способствующей минимизации влияния неньютоновских свойств нефти, является актуальной задачей нефтедобывающей отрасли.
Цель диссертационной работы
Повышение эффективности разработки месторождений высоковязкой нефти.
Идея диссертационной работы
Комплексная параметрическая интерпретация промысловой информации и гидродинамических исследований скважин на приток с учетом неньютоновских свойств нефти будет способствовать совершенствованию процессов проектирования и моделирования разработки и эксплуатации залежей высоковязкой нефти.
Задачи исследований
1. Провести систематизацию современных представлений о внутренней организации и особенностях поведения высоковязких нефтей как неньютоновских систем, включая математическое
описание.
2. Изучить проблемы проектирования разработки
месторождений высоковязких нефтей.
3. Выполнить анализ информативности гидродинамических
скважинных исследований на месторождениях высоковязкой нефти
и способов их интерпретации.
4. Выполнить концептуальное обоснование выделения
укрупненного территориально-распределенного объекта
исследований - группы месторождений высоковязкой нефти,
приуроченных к землям юго-восточного борта Мелекесской
впадины в границах Самарской области по результатам
сравнительного анализа геологического строения района работ и
физико-химических свойств пластовых флюидов.
5. Исследовать особенности проявления неньютоновских
свойств для образцов высоковязкой нефти месторождений
Самарской области и их влияние на процесс фильтрации.
-
Разработать способ интерпретации данных исследований скважин на приток с учетом неньютоновских свойств нефти.
-
Обосновать режимы эксплуатации скважин и способы воздействия на пласт, позволяющие эффективно регулировать структурно-механические свойства нефти реальных месторождений.
Методы исследований
В работе использованы теоретические и вычислительные методы, а также экспериментальные лабораторные и промысловые исследования по стандартным и разработанным методикам (фильтрационные, реологические, определение рационального термобарического режима эксплуатации залежи и др.).
Научная новизна работы
1. Для образцов высоковязкой нефти месторождений
рассматриваемого укрупненного объекта исследований на
территории Самарской области впервые установлена нелинейная
взаимосвязь между скоростью фильтрации и градиентом пластового
давления вследствие наличия структурно-механических свойств.
2. Обоснована аналитическая модель псевдоустановившегося
притока нелинейно вязко-пластичной нефти к вертикальной
скважине с произвольной конфигурацией области дренирования,
интегрально учитывающая положения классической теории
фильтрации неньютоновской нелинейно вязко-пластичной
жидкости, результаты анализа промысловых данных,
вычислительного и фильтрационного экспериментов.
3. Установлен эффект «кажущейся» проницаемости для карбонатных отложений турнейского возраста, обусловленный одновременным снижением вязкости нефти с ростом градиента пластового давления и влиянием естественной трещенноватости пород-коллекторов.
Защищаемые научные положения
-
При проектировании и моделировании разработки месторождений высоковязкой нефти Самарской области в границах укрупненного объекта исследований влияние установленной нелинейной взаимосвязи между скоростью фильтрации и градиентом пластового давления, неньютоновских нелинейно вязко-пластичных свойств нефти и эффекта «кажущейся» проницаемости учитывается посредством предлагаемой аналитической модели псевдоустановившегося притока высоковязкой нефти к забою вертикальной скважины с произвольной конфигурацией области дренирования, что позволит обосновать как термобарический режим эксплуатации скважин и пластов, так и выбор методов воздействия.
-
Разработанный способ совместной параметрической интерпретации комплекса стандартных промысловых данных, включая результаты гидродинамические исследования скважин (ГДИС) на приток, позволит определить необходимые параметры для формирования рациональной системы разработки залежей высоковязкой нефти с учетом установленного неньютоновского характера ее фильтрации.
Достоверность научных положений, выводов и
рекомендаций подтверждена теоретическими и
экспериментальными исследованиями с использованием комплекса современного оборудования, достаточной сходимостью расчетных и экспериментальных величин, воспроизводимостью полученных результатов.
Практическое значение работы
-
Разработан способ обоснования параметров эксплуатации скважин и пластов, вмещающих нефти с повышенным содержанием асфальтенов и смол, на основе параметрической интерпретации промысловой информации и данных ГДИС на приток на стадии ввода месторождения в эксплуатацию.
-
Разработана методика проектирования систем разработки и выбора сетки скважин с использованием традиционных гидродинамических симуляторов с учетом неньютоновских свойств нефти и их влияния на процесс фильтрации.
-
Разработана методика диагностирования характера притока нефти с повышенным содержанием асфальтенов и смол по данным ГДИС.
-
Материалы диссертационной работы могут быть использованы как в промышленности для формирования рациональной системы разработки месторождений высоковязкой нефти, так и в учебном процессе при чтении лекций и проведении лабораторных и практических занятий по дисциплинам «Подземная гидромеханика углеводородов», «Разработка нефтяных месторождений», «Эксплуатация нефтяных скважин» студентам, обучающимся по направлению «Нефтегазовое дело».
Апробация работы
Основные положения, результаты теоретических и
экспериментальных исследований, выводы и рекомендации работы
докладывались на 8 научно-практических конференциях, чтениях и
семинарах, в т.ч. на X международной научно-технической
конференция «Мониторинг разработки нефтяных и газовых
месторождений: разведка и добыча» (г. Томск, ЗАО СИАМ, 2011); II
научно-практической конференции «Состояние и дальнейшее
развитие основных принципов разработки нефтяных
месторождений», посвященной памяти Н.Н. Лисовского
(г. Москва, ЦКР Роснедр по УВС, 2011); II межрегиональной
научно-технической конференции «Проблемы разработки и
эксплуатации месторождений природных битумов и высоковязких
нефтей» (г. Ухта, УГТУ, 2011); VIII и IX международной научно-
практической конференции «Ашировские чтения»
(п. Агой, СамГТУ, 2011,2012); научно-практическом семинаре
«Физико-химические методы увеличения нефтеотдачи пластов:
прошлое, настоящее и будущее» (г. Москва, ГКЗ РФ, 2012); X
международных научных «Надировских чтениях» (г. Атырау,
Атыраусский институт нефти и газа, 2012); ежегодной открытой
молодежной научно-практической конференции ООО «Татнефть-
РемСервис» (г. Альметьевск, ООО «Татнефть-РемСервис», 2013).
Публикации
По теме диссертации опубликовано 11 научных работ, в том числе 4 статьи в изданиях, входящих в перечень ВАК Министерства образования и науки России.
Структура и объём диссертационной работы
Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, заключения, списка принятых сокращений, списка литературы,
включающего 134 наименования. Материал диссертации изложен на 166 страницах машинописного текста, включает 39 таблиц, 51 рисунок, 47 формул.
