Исследование двухзонного моделирования притока жидкости к горизонтальным стволам в пласте с прямолинейным контуром питания тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.17, кандидат технических наук Матусевич, Николай Сергеевич

• Матусевич, Николай Сергеевич
• кандидат технических наук
• 2009

Оглавление диссертации кандидат технических наук Матусевич, Николай Сергеевич

ВВЕДЕНИЕ.

1. КРИТИЧЕКИЙ АНАЛИЗ КОРРЕКТНОСТИ МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРИТОК ЖИДКОСТИ К ГОРИЗОНТАЛЬНЫМ СТВОЛАМ СКВАЖИН И МЕТОДОВ РАСЧЕТА ИХ ДЕБИТОВ.

1.1 Моделирование установившегося притока жидкости к горизонтальному стволу, расположенному в центре кругового пласта с удаленным контуром питания.

1.2 Моделирование установившегося притока к горизонтальным стволам скважин по методу эквивалентных фильтраций.

1.3 Моделирование установившегося притока жидкости к разветвленным скважинам в круговом пласте.

1.4 Моделирование установившегося притока жидкости к горизонтальному и наклонному стволам скважин с прямолинейным контуром питания.

1.5 Расчет удельных дебитов по приведенным формулам и сопоставление результатов.

ВЫВОДЫ ПО РАЗДЕЛУ 1.

2 МОДЕЛИРОВАНИЕ УСТАНОВИВШЕГОСЯ ПРИТОКА ЖИДКОСТИ К ГОРИЗОНТАЛЬНЫМ СТВОЛАМ СКВАЖИН НА ОСНОВЕ ТЕОРИИ ПОТЕНЦИАЛА СКОРОСТИ ФИЛЬТРАЦИИ.:.

2.1 Обоснование зоны пространственного притока при дренировании цилиндрического пласта несовершенной скважиной.

2.2 Аналитические решения о распределении потенциала в однородно-анизотропном пласте, вызванного работой горизонтального ствола, с прямолинейным контуром питания. Расчет удельных дебитов.

2.3 Приближенное решение задачи по двухзонной' схеме притока к горизонтальному стволу скважины в полосообразном пласте с двухсторонним контуром питания.

2.4 Преобразование известных решений Пискунова В.П. для притока к трещине для приближенных расчетов удельных дебитов горизонтальных стволов скважин по двухзонной схеме.

2.5 Моделирование установившейся фильтрации к радиальной (разветвленной) системе горизонтальных стволов по двухзонной схеме притока.

ВЫВОДЫ ПО РАЗДЕЛУ 2.

3 МОДЕЛИРОВАНИЕ ЗАДАЧ КОНУСООБРАЗОВАНИЯ ПРИ ДРЕНИРОВАНИИ ПРОДУКТИВНОГО ПЛАСТА ГОРИЗОНАТАЛЬНЫМИ СТВОЛАМИ С ПРЯМОЛИНЕЙНЫМ КОНТУРОМ ПИТАНИЯ.

3.1 Критический анализ работ, связанных с образованием конусов воды и газа при разработке нефтяных и нефтегазовых залежей с подошвенной водой.

3.2 Методика расчета предельных безводных дебитов и депрессий при дренировании полубесконечного однородно - анизотропного полосообразного нефтяного пласта с подошвенной водой с односторонним контуром питания.

3.3 Конусообразование при дренировании продуктивного полосообразного пласта горизонтальным стволом с двухсторонним контуром питания.

3.4 Методика определения безводного периода работы горизонтального ствола скважины при устойчивом продвижении конуса подошвенной воды с учетом фазовых проницаемостей.

ВЫВОД ПО РАЗДЕЛУ 3.

4 НЕУСТАНОВИВШИЙСЯ ПОТОК ЖИДКОСТИ К ГОРИЗОНТАЛЬНОЙ СКВАЖИНЕ-ТРЕЩИНЕ. ГИДРОДИНОМИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ СКВАЖИН.

4.1 Историческая справка о достижениях в области интерпритации результатов гидродинамических исследований.

4.1.1 Характеристика притока однородной жидкости к скважине с горизонтальным стволом при исследовании методом КВД.

4.1.2 Анализ режимов притока к горизонтальному стволу. Проектирование испытаний скважин.

4.1.3 Факторы, определяющие форму KBД.

4.1.4 Интерпретация КВД и КПД по методу Ehiig - Economides and Hegeman.

4.1.5 Интерпретация результатов гидродинамических исследований скважин с горизонтальным стволом по методике B.C. Евченко.

4.2 Моделирование неустановившегося притока жидкости к горизонтальной скважине трещине по двухзонной схеме.

4.2.1 Случай Р0 = const, — »1.

4.2.2 Случай Р0 = const, — <

4.2.3 Случай заданного расхода q=q(t)=const на единицу толщины пласта (м2/с).

4.2.4 Моделирование неустановившегося притока жидкости к горизонтальному стволу в полубесконечном пласте с односторонним контуром питания по двухзонной схеме фильтрации.

4.3 Преобразование решения задачи В.Н. Щелкачева о нестационарной фильтрации упругой жидкости к прямолинейной галерее к решению для притока к горизонтальному стволу жидкости.

4.4 Идентификация режимов течения при интерпретации кривых восстановления давления в горизонтальных стволах.

4.5 Упрощенный классический метод интерпретации кривых восстановления давления в скважинах с горизонтальным стволом.

ВЫВОД ПО РАЗДЕЛУ 4.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Исследование двухзонного моделирования притока жидкости к горизонтальным стволам в пласте с прямолинейным контуром питания»

Актуальность проблемы. В настоящее время широкое развитие получает использование скважин с горизонтальными стволами (ГС) для извлечения нефти из продуктивных пластов, подстилаемых подошвенными водами, а таюке из нефтяных оторочек при наличии верхнего газа и подошвенной воды. Повышение эффективности эксплуатации ГС обеспечивается продолжительным безводным и безгазовым периодами добычи. Для решения этой практической задачи рассматриваются теоретические аспекты, связанные с продвижением поверхности раздела двух фаз (вода-нефть или нефть-газ), образованием конусов воды и газа и их прорывов в скважину. Это позволяет получать аналитические решения задач притока жидкости к ГС приемлемые для практического промыслового использования: определение предельных безводных дебитов и депрессий; определение безводного периода эксплуатации скважин и текущего коэффициента нефтеизвлечения в удельном объеме дренирования; оценка возможности совместно - раздельного отбора нефти и воды. Технологические режимы эксплуатации скважин при критических безводных и безгазовых дебитах обосновываются на основе работ М. Маскета, И. А. Чарного, А. К. Курбанова и многих других. Однако, рекомендуемые значения дебитов оказывались не рентабельными и поэтому ГС применяют при сверхкритических показателях добычи с сопутствующими негативными последствиями. Разработка нефтегазовых и водоплавающих залежей ведется при повышенной депрессии на пласт с интенсивным конусообразованием и вязкостным языкообразованием. Попытки некоторых исследователей дать рекомендации по расстоянию между ГС, их направлению и оптимальной длине относятся к конкретным месторождениям. Отсутствуют простые расчетные формулы расчета производительности ГС, учитывающих реальную форму дренирования полноту вскрытия, параметр анизотропии, скин-эффект и добавочные фильтрационные сопротивления. Учитывая, что освоение месторождений, в том числе уникальных морских (Приразломное,

Штокмановское, проекты Сахалин-1, Сахалин-2 и др.) на которых будут эксплуатироваться горизонтальные скважины с отклонением от вертикальных от 4 км и более, то отмеченные выше проблемы и определили актуальность темы диссертационной работы.

Цель работы

Повышение добычи нефти с применением горизонтальных скважин путем обоснования предельно-допустимых значений дебита и депрессии, обеспечивающих максимальный безводный период их эксплуатации.

Основные задачи исследования

1. Аналитическое исследование решений для неустановившегося притока к вертикальным скважинам, предложенных И.А. Чарным, В.Н. Щелкачевым и М. Маскетом с целью их адаптации к условиям эксплуатации горизонтальных скважин.

2. Разработка методики определения предельных безводных дебитов горизонтальных стволов с учетом анизотропии пласта

3. Обоснование расчетной схемы притока жидкости к разветвленным горизонтальным стволам в однородно - анизотропном пласте

4. Разработка методики идентификации режимов течения при интерпретации кривых восстановления давления в горизонтальных стволах.

Научная новизна выполненной работы

1. Научно обосновано двухзонная схема пространственного притока при дренировании пласта несовершенной горизонтальной скважиной позволившая предложить эффективное решение для удельного дебита этой скважины с учетом анизотропии пласта и добавочного сопротивления, обусловленного перфорацией колонны.

2. Предложена методика определения безводного периода работы горизонтального ствола скважины при любом его расположении относительно кровли и подошвы пласта устойчивым продвижении конуса подошвенной воды с учетом фазовых проницаемостей.

Практическая ценность и реализация

С применением разработанных методики определения размера зоны пространственного притока при дренировании пласта горизонтальными стволами с двухсторонним контуром питания, и методики определения удельных предельных безводных дебитов и депрессий ГС при любом их расположении относительно кровли и подошвы однородно - анизотропного пласта обоснованы рациональные режимы эксплуатации скважин Южно — Русского нефтегазоконденсатного месторождения.

Заключение диссертации по теме «Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений», Матусевич, Николай Сергеевич

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

1. На основе точного решения о распределении потенциала в пласте, вызванного работой несовершенной скважины, дано строгое обоснование величины радиуса пространственного притока и величины дебита на основе двухзонной схемы несовершенной по степени и характеру вскрытия скважины при дренировании однородно - анизотропног о пласта.

2. Разработана методика определения размера зоны пространственного притока при дренировании пласта горизонтальными стволами с двухсторонним контуром питания.

3. Разработан приближенный метод расчета дебитов разветвленных горизонтальных стволов в трехмерном пространстве с учетом анизотропии пласта.

4. Предложен способ определения эффективной длины горизонтального ствола на основе гидродинамических исследований с учетом анизотропии пласта и реального скин-эффекта.

5. Разработана методика определения предельного безводного дебита горизонтальных стволов, дренирующих однородно-анизотропный продуктивный пласт на основе, которой произведены расчеты в широком диапазоне ординаты вершины конусов.

6. Разработан метод, позволяющий прогнозировать изменение дебита при постоянной депрессии и изменение депрессии (давление на забое при Рк = const) при заданном дебите

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Матусевич, Николай Сергеевич, 2009 год

1. Лейбензон С.Я. Собрание трудов, том Ш. «Нефтепромысловая механика». М.; АН ССС. 1955.-597 с.

2. Лейбензон С.Я. Собрание трудов, том Н. Подземная гидрогазодинамика. М; АН СССР. 1953.- 544 с.

3. Полубаринова-Кочина П.Я. О наклонных и горизонтальных скважинах конечной длины. //Прикладная математика и механика. Том 20. ч.1. -с.95-108.

4. Azizs., Odeh A.S., Babu D.K. Tranzient flow behavior of horizontal wells pressure drawdown and bildup // SPE Formation Evalution, 1990. V.5.- n.I-c.7-15

5. Сохошко С.К. Развитие теории фильтрации к пологим и горизонтальным газовым и нефтяным скважинам и ее применение для решения прикладных задач, ТюмГНГУ. 2008.- 211 с.

6. Сохошко С.К. Профиль притока к пологой скважине. «Газовая промышленность». 2005. - № 6. - 35-36 с.

7. Черных В.А., Черных В.В. Математические модели горизонтальных и наклонных газовых скважин. М.; «Нефть и газ». 2008. - 460 с.

8. Стклянин Ю.И., Телков А.П. Приток к горизонтальной дрене и несовершенной скважине в полосообразном анизотропном пласте. Расчет предельных безводных дебитов. ПМТФ АН СССР. № 1. 1962.

9. Телков А.П., Стклянин Ю.И. Образование конусов воды при добыче нефти и газа. М.; «Недра». 1965. - 164 с.

10. Телков А.П. Подземная гидрогазодинамика. Уфа. Уфимский нефтяной институт. 1974. - 224 с.10 a. Telkov А.Р. Subsurface Hydraulic Engineering. University Press, Ran-gyyn, Birma. Vol. I, 1967. - p. 190$ Vol. 11, 1967. - p. 376.

11. Телков А.П., Грачев СИ. и др. Особенности разработки нефтегазовых месторождений (Часть 2). Тюмень, ООО НИПИКБС-Т. 2001. -482 с.

12. Брехунцов A.M., Телков А.П., Федорцов В.К. Развитие теории фильтрации жидкости и газа к горизонтальным стволам скважин. Тюмень. Из-во ТГУ.-2004.-292с.

13. Телков А.П., Грачев СИ. Прикладные задачи разработки нефтегазоконденсатных месторождений и нефтегазодобычи. М.; «ЦешрЛитНефтегаз». j2008.-512 с.

14. Folefac A.N., Archer J.S. Modeling of horizontal well. Performance to provide insiqht in coning control. Тезисы докладов на 5-ом Европейском симпозиуме по повышению нефтеотдачи. Будапешт. 25-27 апреля 1989 г. - с. 683-694.

15. Joshi S.D. Angmentation of well productivity with stant abd horizontal well. J. of Petrol. Techn. June 1988, p. 729 -739.

16. Loshi S-Д. Основы технологии горизонтальной **• скважины (Horizontal well technology) / Краснодар. - Из-во «Советская Кубань». - 2003 (пер. с англ. Будникова В.Ф. и др.).

17. Леви Б.И., Темнов Г.Н., Евченко B.C., Санкин В.М. Применение горизонтальных скважин на месторождениях ПО Красноленинскнефтегаз. Обзор, инф. Сер. «Нефтепромысловое дело». М.: ВНИИОЭНГ, 1993. 69 с.

18. Peaceman D.W. Interpretetion of well-block pressures in numerical reservoir simulation with nosquare Grid-Blocks and anizotropic permeability.Soc.Petrol. EngJ., 1983. p.531-543.

19. Пилатовский В.П. Исследование некоторых задач фильтрации кiгоризонтальным скважинам, пластовым трещинам, дренирующим горизонтальный пласт //Тр.ВНИИ. М; 1961, вып.32. с. 29-57.

20. Евченко B.C. и др. Разработка нефтяных месторождений наклонно-направленными скважинами. М.; Недра, 1986.

21. Бузинов С.Н., Умрихин И.Д. Исследование пластов и скважин при упругом режиме фильтрации. М.; Недра. 1964.

22. Меркулов В.П. О дебитах наклонных и горизонтальных скважин. Нефтяное хозяйство. 1958.

23. Меркулов В.П., Сургучев M.JI. определение дебита иsэжффективности наклонной скважины. Нефтяное хозяйство, № 2. 1960.

24. Борисов Ю.П., Табаков В.П. О притоке нефти к горизонтальным и наклонным скважинам в изотропном пласте конечной мощности. НТС ВНИИ, 1962, вып. 16.

25. Борисов и др. Добыча нефти с использованием горизонтальных и многозабойных скважин. М.; Недра, 1964.

26. Козлова Т.В., Лысенко В.Д. Формула дебита горизонтальной скважины. «Нефтепромысловое дело», 1997, № 1. С. 12-14.

27. Лысенко В.Д. К расчету дебита горизонтальных скважин «Нефтепромысловое дело», 1997. № 7. - С. 4-8.

28. Лысенко В.Д. Формула дебита вертикально-горизонтальной скважины на многослойном нефтяном пласте. Разработка нефтяных и нефтегазовых месторождений. «Нефтепромысловое дело», 1997. № 8. - С.6-10.

29. Полубаринова-Кочина П.Я. Задача о системе горизонтальных скважин //Archiwum Mechaniki Stjsowanej 1955. V.7. п.З. P. 287-298.

30. Каширина К.О. Развитие теории потенциала применительно к прикладным задачам интенсификации притока и повышение компонентноотдачи продуктивного пласта. ТюмГНГУ. 2008. - 150 м.с.

31. Маскет М. Течение однородных жидкостей в пористой среде (пер.с англ.). Гостоптехиздат, 1949. - 626 с.

32. Чарный И.А. Подземная гидромеханика. ГТТИ, 1948.

33. Чарный И.А. Подземная гидрогазодимнамика. М.; ГНТИН и ГП. -1963.-396 с.

34. Телков А.П., Матусевич Н.С. Обоснование радиуса пространственного притока при дренировании цилиндрического пласта

35. Матусевич Н.С., Телков А.П. Приближенное решение задачи о притоке к горизонтальному стволу скважины в полосообразном пласте с двухсторонним контуром питания.

36. Пилатовский В.П. Основы гидромеханики тонкого пласта. М; Недра. 1966.-318 с.

37. Raghaman R., Joshi S.D. Productivity of multiple draiholes or fractured wells//SPE Formatie Evalution/-1993, III/-Vol 8, № l.-P.I 1-16.

38. Suprinovich R., Batler R.M. The choice of pattern size and shape for regular arrays of horizontal wells //J. of Canad, Theconol. 1992.1, - 31,№ 1. -P. 3944.

39. Каширина К.О. К обоснованию оптимальной сетки горизонтальных стволов скважин и вертикальных трещин ГРП и сравнение эффективности их работы // Новые технологии для ТЭК Западной Сибири. Сб.науч.тр. -Вып.2.-Тюмень; ТюмГНГУ, 2006. - С.281-291.

40. Брехунцов A.M., Телков А.П., Федорцов В.К. .Развитие теории фильтрации жидкости и газа к горизонтальным стволам скважин. Тюмень: ОАО «СибНАЦ», 2004. - 290 с: 75 ил.

41. Чарный И.А. О предельных дебитах и депрессиях в водоплавающихи подгазовых нефтяных месторождениях. Тр. Совещание по развитию науч.-исследовательских работ в области вторичных методов добычи нефти. - Баку. -1953.

42. Suprunovich P., Battler R.M. Vertical confined water drive to horizontal well. Part 1; Water and oil of egual densities // J. of Canadian Petrol. Jechnol. -1992,1.- Vol. 31, № l.-P. 32-38.

43. Ограниченный по вертикали приток воды в горизонтальную скважину. Реферативный обзор. - ЭИ Нефтепромысловое дело. -ВНИИОЭНГ. - 1994. -№5-6. С. 25-32.

44. Сегал Б.И., Семендяев К.А. Пятизначные математические таблицы. -M-JL; Из-во Академии наук СССР. 1950. - 464 с.

45. Чарный И.А. Подземная гидромеханика. ГТИ. - 1956.

46. Телков А.П., Матусевич Н.С. Особенности конусообразования при дренировании продуктивного полосообразного пласта горизонтальным стволом с двухсторонним контуром питания.

47. Евченко B.C., Максимов В.П., Сорокин Г.Г. //Методы исследования горизонтальных скважин. // СНТ «Интенсификация добычи нефти», ВНИИ. -1978, вып. 66.-С. 24-95.

48. Руководство по гидродинамическим исследованиям наклонныхскважин (РД39-1-856-83). СибНИПИННП. - 48 с.

49. Granpesini J.F. Production technology for horizontal well tates new direction // World Oil. 1985, May. - V.208, n.5. - pp. 46-48, 50.

50. Motley Т., Hollanby R. Novel Milling Fluid Saves Time, Cut Cost // World Oil.-1987, III.

51. Badry R. Production logs optimize horizontal tests // World Oil. 1991, 3. - Vol. 212, No. 3. - P .59, 62-66.

52. Keijin, Yigun Ye. Test verily advantages of horizontal wells in offshore China Oil fild // Oil and Gas. 1992, 19/ X. - P. 76-80.

53. Evan R.S. Well illustrates Challenges of Horizontal Producction Logging // Oil and Gas J. 1992, VI. -P. 33-38.

54. Сериков Ю.И., Миронов Т.П. К вопросу о добыче нефти и газа горизонтальными скважинами // Нефтепромысловое дело. ВНИИОЭНГ. -1994, №6.-С. 24-31.

55. Ehlig-Economides Ch.A, Hegeman P. // Guidelines simplify well test interpretation //Oil and Gas J. 1994, July 18. -Pp. 33-40.

56. Мохаммед Аббас Аль-Кодафи. Совершенствование методики газогидродинамических исследований горизонтальных газовых скважин //Автореферат диссер. Уфа. - 2001. - 24 с.

57. Вахитов Г.Г. и др. Освоение месторождений с помощью многозабойных горизонтально-разветвленных скважин. В сб. «Исследования в области технологии и техники добычи нефти». -ВНИИ, М.: 1976. № 54. С.З-14.I

58. Леви Б.И. Темнов Г.Н., Евченко B.C., Санкин В.М. Применение горизонтальных скважин на месторождениях ПО «Красноденинскнефтегаз». Обзор, инф.Сер.«Нефтепромысловое дело». М.: ВНИИОЭНГ, 1993. 69 с.

59. Европейцев Р.К. и др. О строительстве в Западно й Сибири первой горизонтальной скважины. Нефтепромысловое хозяйство, 1986, № 12. С.8-12.

60. Анализ опыта бурения горизонтальных скважин. ЭИ (заруб.опыт), сер. «Строительство нефтяных и газовых сквалсин на сушс и на море». М: ВНИИОЭНГ, 1995, №9, с. 1-11.

61. Jelmert Т.А., Vik S.A. Bilinear flow occur in horizontal wells. Oil and gas J.-1995, dec. 11,pp. 57-59.

62. Бузинов C.H., Умрихин И.Д. Исследование пластов и скважин при упругом режиме фильтрации. М.: Недра- 1964.

63. Баренблатт Г.И., Ентов В.М., Рыжик Б.М. теория нестационарнойфильтрации жидкости и газа. М.: Недра, 1972.

64. Корн Г., Корн Т. Справочник по'математике (пер.с англ.). М: «Наука». - 832 с.

65. Щелкачев В.Н. Разработка нефтеводоносных пластов при упругом режиме. M.-JL: Гостоптехиздат, 1959.

66. Matthews C.S., Russell D.G. Pressure Buildup and Flow Tests in Weils. -SPE of AJME. 1967. - 172 p.

67. Economides M.J., Nolte K.G. Reservoif Stimulation. Prentice Hale. -№ 1.-1989/-430 p.

68. Prats M. Effect of vertical on reservoir behavior-incompressible tluid case //Soc. Petrol. Eng. Journal. 1961. - Vol. 1. - № 2. - P. 105-118/

69. Экономидис М.Дж., Нольте К.Г. Воздействие на нефтяные и газовые пласты, часть 2 (пер.с англ. Под редакцией А.И.Булатова). • Краснодар. -ВНИИКРнефть. 1992. - 432 с.

70. Щелкачев В.Н. Основы и приложения теории неустановившейся фильтрации (часть 2). М.: Государственная академия нефти и газа им. И.М.Губкина, 1995.-492 с.