Совершенствование разработки нефтяных месторождений с применением горизонтальных скважин на основе математического моделирования тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.17, кандидат технических наук Хакимзянов, Ильгизар Нургизарович

• Хакимзянов, Ильгизар Нургизарович
• кандидат технических наук
• 2002

Оглавление диссертации кандидат технических наук Хакимзянов, Ильгизар Нургизарович

1. ВВЕДЕНИЕ.

2. ОПЫТ ПРИМЕНЕНИЯ ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ СКВАЖИН И ОБЗОР ГИДРОДИНАМИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ.

1.1. Анализ и обобщение отечественного и зарубежного опыта применения горизонтальных скважин.

1.2. Опыт применения горизонтальных технологий при разработке нефтяных месторождений в республике Татарстан.

1.3. Обзор первых гидродинамических исследований притока жидкости к горизонтальным скважинам.

1.3.1. Аналитическое исследование влияния анизотропии пласта и размещения горизонтальной скважины по высоте пласта на ее продуктивность

2. ОСОБЕННОСТИ МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССОВ

РАЗРАБОТКИ НЕФТЯНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ.

2.1. Принципы математического моделирования разработки нефтяных месторождений с использованием горизонтальных скважин.

2.1.1. Двух- и трехмерная математические модели двухфазной фильтрации для моделирования разработки нефтяных месторождений.

2.1.2. Обоснование бурения горизонтальных скважин с применением двухмерной математической модели на примере Мельнинского месторождения.

2.1.3. Эффективность применения горизонтальных скважин на примере Бухарского месторождения

2.2. Моделирование двухмерной многокомпонентной фильтрации в неоднородных пластах при заводнении и давлениях на добывающих скважинах ниже давления насыщения.

2.2.1. Постановка задачи многокомпонентной фильтрации.

2.2.2. Численное решение задачи притока нефти к скважине.

2.2.3. Моделирование работы горизонтальной скважины при многокомпонентной фильтрации.

2.3. Сравнение результатов двухмерного и трехмерного моделирования горизонтальных скважин при давлениях ниже давления насыщения.

3. ГИДРОДИНАМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ РАЗРАБОТКИ МЕЛКИХ НЕФТЯНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ С ПРИМЕНЕНИЕМ ГОРИЗОНТАЛЬНОЙ ТЕХНОЛОГИИ.

3.1. Технология построения гидродинамической модели в пакете программ Landmark.

3.1.1. О технико-экономическом обосновании разработки Биклянского месторождения.

3.1.1.1. Экономическая оценка разработки Биклянского месторождения с .применением гидродинамического моделирования.

3.1.2. Обоснование оптимального профиля горизонтальной скважины.

3.2. Исследования условий применения системы ППД при разработке нефтяных месторождений с применением горизонтальной технологии на примере залежи Си-реневского месторождения.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Совершенствование разработки нефтяных месторождений с применением горизонтальных скважин на основе математического моделирования»

В настоящее время структура сырьевой базы такова, что традиционный ввод месторождений с низкопроницаемыми коллекторами в разработку при их разбуривании вертикальными скважинами (ВС) может быть экономически нецелесообразен, а иногда невозможен, вследствие чего значительный объем запасов окажется невовлеченным в промышленную разработку. Это относится к трудноизвлекаемым запасам, содержащимся в низкопроницаемых и неоднородных пластах и коллекторах с высоковязкой нефтью, потенциальные ресурсы которых оцениваются по стране в несколько миллиардов тонн.

В структуре остаточных извлекаемых запасов нефти в Республике Татарстан активные извлекаемые запасы составляют 2 0,4%, а трудноизвлекаемые - 79,4%, в том числе на высоковязкие приходится 39,5%, в малопроницаемых коллекторах -20,4% и в водонефтяных зонах, карбонатных коллекторах и на участках малой толщины - 19,5% (Галеев Р.Г.[1]).

Эффективность разработки нефтяных месторождений, наряду с геолого-физической характеристикой пластов, определяется и системой размещения скважин, и методами воздействия. В прерывистых и неоднородных по коллекторским свойствам пластах полнота вытеснения нефти достигается путём создания в реализуемой системе разработки геометрии потоков, адекватной геологическому строению. Однако, возможности ВС в целях повышения нефтеотдачи и, в целом, для повышения техни-ко-экономической эффективности разработки, ограничены.

Одним из наиболее рациональных направлений улучшения выработки трудноизвлекаемых запасов является переход на принципиально новые системы разработки месторождений с применением горизонтальных и разветвленно-горизонтальных скважин (ГС и РГС), которые, имея повышенную поверхность вскрытия пласта, обеспечивают эффективное дренирование и являются перспективным методом не только повышения производительности скважин, но и величины нефтеотдачи пластов.

Мировой и отечественный опыт проводки ГС показывает, что их применение позволяет значительно улучшить текущие технологические показатели разработки низкопроницаемых коллекторов, а в некоторых случаях - перевести забалансовые запасы нефти в балансовые. В частности, темпы отбора нефти для систем ГС по сравнению с системами ВС повышаются приблизительно в 3-5 раза, увеличиваются дебиты скважин, сокращаются сроки разработки. Можно предположить, что применение ГС в этих условиях позволяет повысить темпы выработки запасов, обеспечивающие рентабельность добычи нефти. Годовой темп отбора может быть не менее 2-3%, в то время как при применении ВС этот показатель не превышает 1-1.5%. При этом необходимо заметить, что удельные извлекаемые запасы в расчете на одну ГС приблизительно в 2-3 раза выше, чем для ВС.

Использование ГС позволяет сократить общее число скважин при значительно меньших (в 1.5-2 раза) капитальных вложениях на бурение, несмотря на относительный рост (до 70%) стоимости каждой ГС за счет усложнения их конструкции. Заметим, однако, что при массовом бурении ГС стоимость одного метра проходки, как показывает мировой опыт, может быть доведена до стоимости проходки ВС. Все это создает еще более благоприятные предпосылки для повышения эффективности использования ГС.

В настоящее время еще не исследованы многие вопросы, связанные с полнотой нефтеизвлечения при разработке месторождений с применением ГС, их размещением, с выбором рациональных систем и режимов разработки, изоляцией водопритоков в ГС. Отсутствуют адекватные геолого-гидродинамические модели, позволяющие моделировать системы разработки с применением горизонтальной технологии (ГТ) в пластах с трудноиз-влекаемыми запасами при давлении на забое добывающей скважины ниже давления насыщения.

Настоящая диссертационная работа посвящена решению указанных задач путем математического моделирования гидродинамических процессов, происходящих в пласте при его разработке с применением ГТ.

АКТУАЛЬНОСТЬ ПРОБЛЕМЫ. Оценка промышленных запасов нефти по месторождениям Татарстана показывает, что в разрабатываемых и законсервированных месторождениях все более возрастает доля трудноизвлекаемых запасов. При их разработке современными модификациями традиционной технологии с использованием ВС и кустовых наклонно-направленных скважин определенная часть запасов остается неизвлеченной.

В связи с этим в настоящее время весьма актуальным и рациональным направлением улучшения использования трудноизвлекаемых и труднодоступных запасов нефти является переход на принципиально новые системы разработки нефтяных месторождений с применением ГС и РГС, которые, имея повышенную поверхность вскрытия пласта, являются перспективным методом повышения не только производительности скважин, но и величины нефтеотдачи продуктивных пластов.

Очевидно, что отработка методики проектирования и реализации технологий с использованием систем ГС в промышленных условиях представляется актуальной и совершенно необходимой .

Также весьма актуальными являются моделирование и исследования таких задач, как оценка технологической эффективности различных систем разработки с применением ГТ, обоснование оптимального профиля горизонтального ствола, оценка влияния свойств коллектора и параметров ГС на ее производительность.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ. Совершенствование математических моделей разработки нефтяных месторождений с применением ГТ на примере нефтяных месторождений Татарстана.

Для достижения указанной цели в работе решались следующие основные Задачи: исследование технологической эффективности различных систем разработки с использованием ГС, обоснование оптимального профиля горизонтального ствола, оценка влияния параметров коллектора и ГС на ее производительность, влияние процесса вытеснения нефти водой или газом при давлениях на добывающих скважинах ниже давления насыщения на показатели работы ГС, выявление условий применения системы поддержания пластового давления (ППД) при разработке нефтяных месторождений с применением ГТ. Основным инструментом для проведения исследования является математическое моделирование процесса фильтрации в двухфазной двухмерной и трехмерной постановке.

ОСНОВНЫЕ ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ.

1. С использованием аналитических формул исследовать влияние анизотропии пласта и размещения ГС по высоте пласта на ее продуктивность.

2. С использованием двух- и трехмерных математических моделей обосновать бурение ГС и оценить эффективность их применения при разработке нефтяных месторождений совместно с ВС.

3. Разработать двухмерную математическую модель двухфазного течения многокомпонентной жидкости к скважине при давлении на забое ниже давления насыщения.

4. Исследовать процессы вытеснения нефти водой или газом при давлении на забоях добывающих скважинах ниже давления насыщения.

5. Провести оценку влияния параметров композиционной модели многокомпонентной фильтрации на показатели разработки нефтяных месторождений в режимах истощения и поддержания давления .

6. Исследовать технологическую эффективность систем разработки нефтяных месторождений с использованием тестированных программных продуктов.

7. Выявить условия применения системы поддержания пластового давления (ППД) при разработке нефтяных месторождений с применением ГТ.

МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИИ. Основным «инструментом» исследований является математическое и численное моделирование процессов фильтрации к ГС на основе законов механики сплошных сред. Появление быстродействующих персональных компьютеров и рабочих станций типа IBM RISC с сервисными вычислительными программами, реализующими гидродинамические модели вытеснения, создало реальную возможность развития математического моделирования разработки с использованием горизонтальных скважин. Проектирование ГС является намного более сложным процессом, чем проектирование ВС, в силу того, что фильтрация к ГС имеет пространственный характер, поэтому моделирование разработки нефтяных месторождений с применением ГС необходимо проводить с использованием 2-х и 3-х- мерных математических моделей. Такие модели позволяют выполнять гидродинамические расчеты с использованием качественной исходной геолого-промысловой информации о продуктивных пластах и насыщающих их флюидах. Кроме того, 3-х-мерные модели позволяют учитывать факторы, определяющие сложную картину фильтрации, такие, как многопластовый характер эксплуатационного объекта, зональную и слоистую неоднородность пластов, интерференцию скважин, характер перемещения пластовых флюидов при различных системах разработки залежей. НАУЧНАЯ НОВИЗНА ВЫПОЛНЯЕМОЙ РАБОТЫ.

По мнению автора, основные научные результаты настоящей работы заключаются в следующем.

1. Разработана двухмерная математическая модель двухфазного течения многокомпонентной жидкости к ГС при давлении на забое ниже давления насыщения. Создан новый экономичный метод расчета парожидкостного равновесия, основанный на методе Ньютона для решения системы нелинейных уравнений, в котором учтена специфика заполнения Якобиана.

2. Впервые совместно численно решена задача о движении многофазной многокомпонентной жидкости в пласте и задача для ствола ГС. По результатам численного решения показано, что при добыче высоковязкой нефти при движении многофазной жидкости по горизонтальному стволу скважины наблюдаются перепады давления, соизмеримые с перепадом давления по всему пласту.

3. Получена зависимость показателей разработки нефтяных месторождений с использованием ГС в режимах истощения и поддержания давления от параметров композиционной модели многокомпонентной фильтрации.

4. Получена зависимость коэффициента нефтеизвлечения, дебита и ВНФ от интенсивности системы заводнения (соотношения добывающих и нагнетательных скважин) при разработке нефтяных месторождений с использованием ГТ. Предложены критерии по обоснованию эффективности рекомендуемой системы заводнения, которыми являются коэффициент нефтеотдачи, ВНФ, суммарный дебит скважин, экономические показатели и способность системы заводнения обеспечивать поддержание пластового давления на начальном уровне.

ОСНОВНЫЕ ЗАЩИЩАЕМЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ.

1. Двухмерная математическая модель двухфазного течения многокомпонентной жидкости к ГС при давлении на забое ниже давления насыщения.

2. Обоснование бурения и оценка эффективности применения ГС на месторождениях Республики Татарстан на основе численного моделирования разработки.

3. Выявление условий применения системы ППД и критериев по обоснованию эффективности рекомендуемой системы заводнения при разработке нефтяных месторождений с применением ГТ на основе численного моделирования на примере турнейской залежи Сиреневского нефтяного месторождения.

ДОСТОВЕРНОСТЬ. Рассматриваемые в диссертации задачи и проблемы исследованы и решены с позиций современной гидродинамики, термодинамики, с использованием современных методов численного анализа.

Практическая пригодность программных комплексов устанавливалась на основе многочисленных математических экспериментов и тестирования. Справедливость алгоритма совместного решения задачи о движении многофазной многокомпонентной жидкости в пласте и задача для горизонтального ствола ГС доказана на основе сопоставления результатов расчетов с данными, получаемыми на основе известного пакета программ фирмы Landmark (VIPComp).

Результаты численного моделирования разработки Биклян-ского месторождения с применением ГТ подтверждаются получаемыми с него технико-экономическими показателями.

Таким образом, автором предпринимались необходимые меры, чтобы избежать некорректных выводов и рекомендаций.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ И РЕАЛИЗАЦИЯ РАБОТЫ.

Результаты численных экспериментов по исследованию влияния основных параметров системы продуктивный пласт - ГС на эффективность горизонтальной технологии отражены в РУКОВОДЯЩЕМ ДОКУМЕНТЕ «Методическое руководство по проектированию, строительству, геофизическим и промысловым исследованиям, эксплуатации горизонтальных скважин и разработке нефтяных месторождений с применением горизонтальной технологии» (РД 39-0147585-214-00).

Основные рекомендации, полученные по результатам экспериментов математического моделирования разработки нефтяных месторождений по технико-экономическому обоснованию бурения ГС, использованы при составлении TCP Бухарского (1994 г.) и Мельнинского нефтяных месторождений (1996 г.). По результатам численного моделирования на турнейской залежи Бухарского месторождения были пробурены две ГС (10 4 0Г, 1041Г).

При составлении TCP Биклянского месторождения с использованием математической модели исследована технологическая эффективность систем разработки, на основе которой даны конкретные предложения по размещению проектных ВС и ГС, обоснованы оптимальное положение и тип профиля горизонтального ствола, обеспечивающих максимальные отборы нефти на возможно более длительный период эксплуатации с заданными затратами, а так же по организации системы ППД.

По результатам сравнительных гидродинамических расчетов по исследованию особенностей системы разработки ППД с применением ГТ (на примере опытного участка залежи Сиреневско-го месторождения) видно, что поддержание пластового давления на начальном уровне можно обеспечить освоением дополнительных скважин под нагнетание воды или повышением давления нагнетания. Наиболее реальным является увеличение интенсивности системы заводнения по мере выработки запасов, так как забойные давления с самого начала разработки должны быть оптимальными для залежи конкретного геологического строения на рассматриваемом интервале времени.

Численное геолого-технологическое моделирование участка Биклянского месторождения с использованием ГС с различными типами профилей горизонтального ствола показало, что к размещению каждой ГС и выбору типа профиля необходимо подходить индивидуально, поскольку не бывает совершенно одинаковой геологической среды даже в рамках одного объекта.

Результаты проведенных многочисленных исследований являются основой при проектировании эффективных и экономичных систем разработки нефтяных месторождений с использованием ГТ.

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ.

Основные результаты диссертационной работы докладывались на научно-практической конференции молодых специалистов и ученых объединения «Татнефть» (г.Альметьевск, 1988 г.), XIV научно-практической конференции молодых специалистов и ученых «Совершенствование методов разработки и эксплуатации нефтяных месторождений» (г.Пермь, 198 9 г.), Республиканском научно-техническом семинаре «Машинные методы решения задач теории фильтрации» (г.Казань, 1989 г.), XXI научно-технической конференции молодых специалистов и ученых института «ТатНИПИнефть» (г.Бугульма, 1990 г.), Международной конференции «РАЗРАБОТКА ГА30К0НДЕНСАТНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ» (г.Краснодар, 1990 г.), Республиканском научно-техническом семинаре «МАШИННЫЕ МЕТОДЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ ТЕОРИИ ФИЛЬТРАЦИИ» (г.Казань, 1992 г.), International Conference «FLOW THROUGHT POROUS MEDIA: FUNDAMENTALS AND RESERVOIR ENGINEERING APPLICATIONS» (Moscow, 1992), Международной конференции «ПРОБЛЕМЫ КОМПЛЕКСНОГО ОСВОЕНИЯ ТРУДНОИЗВЛЕКАЕ-МЫХ ЗАПАСОВ НЕФТИ И БИТУМА» (г.Казань, 1994), совещании в АО «Татнефть» по проблемам повышения нефтеотдачи (г.Альметьевск, сентябрь 1995 г.), на семинаре-дискуссии «КОНЦЕПЦИЯ РАЗВИТИЯ МЕТОДОВ УВЕЛИЧЕНИЯ НЕФТЕИЗВЛЕЧЕНИЯ» (Бугульма, 27-28 мая 1996), научно-технической конференции «АКТУАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ СОСТОЯНИЯ И РАЗВИТИЯ НЕФТЕГАЗОВОГО КОМПЛЕКСА РОССИИ» (г.Москва, 22-24.01.97), конференции «ОСВОЕНИЕ РЕСУРСОВ ТРУДНОИЗВЛЕКАЕМЫХ И ВЫСОКОВЯЗКИХ НЕФТЕЙ» (15-20.06.1997, г.Туапсе, Роснефть-Термнефть), на Втором Международном Симпозиуме «Нетрадиционные источники углеводородного сырья и проблемы его освоения» (Санкт-Петербург, 23-27.06.1997 г.), на научно-практической конференции VI Международной специализированной выставки «Нефть, газ 1999» (Казань), на Юбилейной конференции «Нефтегазовая геология на рубеже веков. Прогноз, поиски, разведка и освоение месторождений» (Санкт-Петербург, 1999 г.), на семинаре-дискуссии «Горизонтальные скважины: бурение, эксплуатация, исследование» (р.п. Актюба, 2-3.12.1999 г.), на научно-практической конференции VII Международной специализированной выставки «Нефть, газ - 2000» «Новые идеи поиска, разведки и разработки нефтяных месторождений» (Казань, 5-8.09.2000 г.), на 3-й международной научно-практической конференции «Освоение ресурсов трудноизвлекаемых и высоковязких нефтей» (Анапа, 24-28.0 9.2001 г.), 11th Oil, Gas & Petrochemical Congress & Exhibition (Upstream Oil Industry) (29-31 October, Tehran, Iran), на научно-практической конференции «Актуальные задачи выявления и реализации потенциальных возможностей горизонтальных технологий нефтеизвлечения», посвященная 10-летию Академии наук Республики Татарстан (Казань, 29-30 ноября 2001 г.).

ПУБЛИКАЦИИ.

По теме диссертации опубликовано 31 печатных работ, получен 1 патент РФ. В работе представлены результаты математического моделирования разработки нефтяных месторождений с использованием горизонтальной технологии, выполненного лично автором, а также в соавторстве с сотрудниками института «ТатНИПИнефть» и сотрудниками других институтов. В работах, написанных в соавторстве, соискателю принадлежит участие в постановке задачи и разработке программных пакетов для ПК.

СТРУКТУРА И ОБЪЕМ РАБОТЫ.

Диссертационная работа состоит из введения, 3 глав и заключения, содержит 161 страницу машинописного текста, 73 рисунка, 8 таблиц, 88 библиографических ссылок, в том числе 20 иностранных источников.

Заключение диссертации по теме «Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений», Хакимзянов, Ильгизар Нургизарович

Выводы:

1. В условиях небольших месторождений Татарстана наблюдается ухудшение гидродинамической связи залежи с законтурной областью. В связи с этим бурение ГС, БГС должно обязательно сопровождаться освоением эффективной системы заводнения.

2. Одним из наиболее важных критериев эффективности при выборе систем заводнения является возможность поддержания пластового давления на начальном уровне. Из этого условия получена зависимость оптимальной интенсивности системы заводнения, которая справедлива и при бурении ГС и БГС. б вариант

Щ 200 0 195.0 190.0 ЮТ Л 180.0 175 Л 170Л 166.0 160.0 155.0 150 О 145 Л 140 О 135.0 130.0 125.0 120.0 115.0

13 вариант

16 вариант

200 л 195.0 190 Л 185.0 180 Л 175 О 170 Л 165 Л 160 Л 155.0 150.0 145.0 140.0 135.0 130.0 125 Л 120.0 115 О

200.0 195 0 190.0 186Л 180 0 175.0 170Л 165Я 160.0 155.0 150.0 145 Л 140.0 135 X) 130Л 125Л 120.0 115.0

200 О 195.0 190.0 185.0 180.0 175 Л 170.0 165 О 160.0 155.0 150.0 145.0 140.0 135.0 130.0 125.0 120.0 115.0

Рис. 3.16а. Фрагмент изобар по 6, 13 и 16 вариантам на А) 06.1974 г., б) 06.1991 г.

200.0 195.0 190.0 185.0 180.0 175 Л 170.0 165.0 160.0 156 О 150.0 145.0 140.0 135.0 130 О 125.0 120.0 115 Л

200.0 195 Л 190.0 186.0 180.0 175.0 170.0 165 Л 160 О 155.0 150 О 145 Л 140.0 135.0 130.0 125.0 120 О 115.0 б вариант

200 0 165.0 190.0 185.0 180.0 176.0 170 0 186 0 160.0 166.0 150.0 146.0 140.0 135.0 130 0 126.0 120.0 115 Л

16 вариант

200.0 195.0 190.0 185.0 180 Л 176.0 170.0 165 О 160.0 156.0 160.0 145.0 140 О 136.0 130.0 125.0 120.0 115.0

200.0 195.0 190.0 185.0 180.0 175.0 170.0 165.0 160.0 165.0 150.0 145.0 140.0 135.0 130.0 125.0 120.0 116.0

Рис. 3.166. Фрагмент изобар по 6, 13 и 16 вариантам на А) 06.1991 г., б) 06.2016 г.

200.0 195.0 190.0 185 Л 180.0 175 0 170.0 166.0 160.0 165.0 150.0 145.0 140.0 135.0 130 О 125.0 120.0 115.0

13 вариант

200.0 195.0 190.0 185.0 180.0 176.0 170.0 165 О 160 0 155.0 150 0 145.0 140.0 136.0 130.0 125.0 120.0 115.0

3. По всем вариантам разработки, предусматривающим единовременное освоение скважин под нагнетание воды, наблюдается снижение пластового давления, что свидетельствует о необходимости усиления системы заводнения в процессе разработки.

4. Коэффициент нефтеизвлечения является основным критерием оценки эффективности мероприятий для систем заводнения с одинаковой интенсивностью, при прочих равных условиях.

5. Освоение скважин под нагнетание воды в пониженных и слабопроницаемых участках залежи по сравнению с вариантом, предусматривающим освоение скважин под нагнетание воды в повышенной части структуры со средней проницаемостью, более эффективно. При одинаковом объеме отобранной воды накопленная добыча нефти выше.

6. Освоение систем заводнения с самого начала разработки более эффективно. В этом случае при одинаковых других условиях обеспечивается более высокий коэффициент нефтеизвлечения как в динамике, так и на конец разработки.

7. При разработке нефтяных залежей с применением ГС поддержание пластового давления на начальном уровне рекомендуется обеспечивать освоением дополнительных скважин под нагнетание воды.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Изложенные в диссертационной работе исследования по математическому моделированию направлены, прежде всего, на повышение эффективности использования трудноизвлекаемых запасов нефти месторождений с применением ГС и РГС, которые, имея повышенную поверхность вскрытия пласта, снижают фильтрационное сопротивление в призабойных зонах и являются перспективным методом не только повышения производительности скважин, но и величины нефтеотдачи продуктивных пластов.

Проведенные исследования позволили получить следующие актуальные результаты:

1. С использованием аналитических решений исследовано влияние анизотропии пласта и размещения ГС по толщине пласта на ее продуктивность. Для условий небольших нефтяных месторождений Республики Татарстан получено, что увеличение диаметра скважины при условии доминирования горизонтальной проницаемости над вертикальной приводит к стабилизации величины отношения продуктивностей ГС к ВС, увеличение длины скважины в диапазоне 300 -т-7 00 м заметного влияния на величину отношения продуктивностей не оказывает, увеличение значения переменной анизотропии проницаемости приводит к уменьшению величины отношения продуктивностей ГС к ВС.

2. Проведено комплексное технико-экономическое исследование эффективности разработки нефтяных месторождений с применением ГТ на базе математической модели двухмерной двухфазной фильтрации. Показано, что в условиях разработки турнейской залежи Бухарского месторождения с высоковязкой нефтью в карбонатных коллекторах применение ГТ является единственной рентабельной реализуемой системой.

3. Разработана двухмерная математическая модель двухфазного течения многокомпонентной жидкости к скважине при давлении на забое ниже давления насыщения.

4. Совместно численно решены задачи о движении многофазной многокомпонентной жидкости в пласте и в горизонтальном стволе. По результатам решения этих задач получено, что при добыче высоковязкой нефти горизонтальными скважинами большой протяженности при движении многофазной жидкости по стволу скважины наблюдаются перепады давления, соизмеримые с перепадами давления по всему пласту, что необходимо учитывать при проектировании ГС.

5. Создана трехмерная адресная геолого-технологическая модель гидродинамически не связанных объектов Биклянского месторождения (башкирского, тульского и бобриковского горизонтов) . По результатам численного моделирования рассчитаны технологические показатели для TCP и показано, что применение ГС на Биклянском месторождении при небольших финансовых затратах позволит повысить эффективность технологии разработки залежи.

6. С использованием численного моделирования разработки конкретной залежи обосновано оптимальное положение и тип профиля горизонтального ствола. Анализ результатов проведенных численных экспериментов показывает, что к размещению каждой ГС и выбору типа профиля необходимо подходить индивидуально, поскольку не бывает совершенно одинаковой геологической среды даже в пределах одного объекта.

7. По результатам сравнительных гидродинамических расчетов по исследованию особенностей системы разработки ППД с применением ГТ (на примере опытного участка залежи Сире-невского месторождения) видно, что поддержание пластового давления на начальном уровне можно обеспечить освоением дополнительных скважин под нагнетание воды или повышением давления нагнетания. Наиболее реальным является увеличение интенсивности системы заводнения по мере выработки запасов, так как забойные давления с самого начала разработки должны быть оптимальными для залежи конкретного геологического строения на рассматриваемом интервале времени.

8. Анализ эксплуатации ГС и БГС на месторождениях республики Татарстан и результаты проведенных многочисленных математических экспериментов по гидродинамическому моделированию позволили выявить следующие преимущества ГС: увеличение на порядок площади фильтрации и значительное увеличение охвата выработкой (1 ГС заменяет 2 ВС), меньшая разница между забойным и пластовым давлением на единицу продукции; увеличение дебитов по сравнению с ВС более чем в 2,5 раза, возможность отработки труднодоступных участков залежей, расположенных под населенными пунктами, водоемами и промышленными объектами; вовлечение запасов нефти в заводненной зоне и ВНЗ; больший охват заводнением.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Хакимзянов, Ильгизар Нургизарович, 2002 год

1. Галеев Р.Г. Повышение выработки трудноизвлекаемых запасов углеводородного сырья.-М.: КубК-а, 1997. -351с

2. Борисов Ю.П., Пилатовский В.П., Табаков В.П. Разработка нефтяных месторождений горизонтальными и многозабойными скважинами.-М.: Недра, 1964.-165с.

3. Григорян А.М. Вскрытие пластов многозабойными и горизонтальными скважинами. -М.: Недра, 1969. -200с.

4. Григорян А.М. Многозабойное вскрытие пластов в Борисла-ве. // Нефтяник. -1957. -№10. -С.27-29.

5. Григорян А.М. Разветвленно-горизонтальные скважины Григоряна. //Доклад на Седьмом Европейском Симпозиуме по увеличению нефтеотдачи пластов (27-29 октября 1993 г.) -М. -1993.

6. К расчету эффективности наклонных и многозабойных сква-жин/Р.Т.Фазлыев//Тр. ТатНИПИнефть. -1973.-Вып.22.-С.42-47.

7. The reservoir Engineering Aspects of Horizontal Drilling

8. Giger F.M., Reiss L.H., Jordan A.P. //SPE p. 16-18.

9. Offshore European horizontal wells /Reiss L.H. //OTC 4791. -1984.

10. Босио Ж. Горизонтальное бурение фирмы Эльф Акитэн. //Доклад на нефтяном симпозиуме в Австралии (октябрь 1984 г.) -М.: ВНИИОЭНГ, -1984.

11. Production from horizontal wells after 5 years. /Reiss L.H. //JPT. -v.39. 1987. -1411-1416.

12. Horizontal drilling technique at Prudhoe Bay, Alaska. /Wilkerson J.P., Smith J.H., Stagg Т.О., Walters D. A. //SPE 15372. -1986.

13. Полубаринова-Кочина П.Я. О горизонтальных скважинах конечной длины //Archiwum mechaniki stosowanej. VII, zeszyt 3. Warszawa, 1955.

14. Борисов Ю.П. и др. Добыча нефти с использованием горизонтальных и многозабойных скважин. -М.: Недра,1964.-306 с.

15. Joshi S.D. Angmentation of Well Productivity With Slant and Horizontal Well. //J. Of Petrol. Tech. -1988.-June, -P.729-739.

16. Forefa A.N., Archer J.S. Modelling of Horizontal Well Performance to Provide Insight in Coning Control. Тезисы докладов на 5-ом Европейском симпозиуме по повышению нефтеотдачи, Будапешт, 25-27 апреля 1989 г. -С.683-694 .

17. Peaceman D.W. Interpretation of Well-Block Pressure in Numerical Reservoir With Nonsquare Grid Blocks and Anisotropic Permeability //Soc. Petrol. Eng. J. 1983. -June. - P.531-543.

18. Санкин И.Б., Леви Б.И. Учет работы горизонтальных скважин в математических моделях нефтяного пласта. //Нефтяное хозяйство, -1993.-№5,-С.15-17.

19. Чекалин А.Н. Численные решения задач фильтрации в водо-нефтяных пластах. -Из-во Казанского университета, 1982. -208с.

20. Фильтрация в горизонтальной скважине /A.M.Пирвердян // Тр. АзНИИ по добыче нефти. -1956. -Вып.З. -С.97-105.

21. Исследование некоторых задач фильтрации жидкости к горизонтальной скважине, пластовым трещинам, дренирующим горизонтальный пласт /В.П.Пилатовский //Подземная гидродинамика и разработка нефтяных месторождений. -ВНИИ. -1961. -Вып.XXXII. -С.29-57.

22. Лысенко В.Д., Козлова Т. В. К расчету дебита горизонтальной скважины //Нефтепромысловое дело. -1997. -№6. -С.15-21.

23. Кричлоу Г.Б. Современная разработка нефтяных месторождений проблемы моделирования /Пер. с англ. под ред. М.М.Максимова. - М.: Недра, 1979. -303с.

24. Азиз X., Сеттари Э. Математическое моделирование пластовых систем /Пер. с англ. под ред. М.М.Максимова. -М.: Недра, 1982. -407с.

25. Розенберг М.Д., Кундин С.А. Многофазная многокомпонентная фильтрация при добыче газа и нефти. -М., Недра, 1976. -335с.

26. Численное моделирование полимерного заводнения /Б.И.Леви, В.М.Санкин //Тр./БашНИПИнефть. -1983. Вып.66. -С.47-57.

27. Расчет на ЭВМ циклического и физико-химического заводнения при их совместном применении /Я.М.Зайдель, Б.И.Леви //Тр./БашНИПИнефть. -1979. Вып.55. -С.71-77.

28. Чарный И.А. Подземная газогидродинамика. -М. : Гостоп-техиздат, 1963. -396с.

29. Григулецкий В. Г. Основные допущения и точность формул для расчета дебита горизонтальных скважин //Нефтяное хозяйство. -1992. №7. -С.5-6.

30. Абдулмазитов Р.Г., Рамазанов Р.Г., Муслимов Р.Х., Хай-ретдинов Ф.М., Токарев М.А., Дияшев Р.Н. «Способ разработки неоднородного многопластового месторождения», патент №2024740, Роспатент, 1994г.

31. Рамазанов Р.Г. "Способ разработки многопластового нефтяного месторождения", патент №2057 913, Роспатент, 1996.

32. Рамазанов Р. Г. "Способ разработки нефтяной залежи в карбонатных коллекторах", патент №2052084, Роспатент, 1996.

33. Коллинз Р. Течение жидкости через пористые материалы / Пер. с англ. Под ред. Г.И.Баренблатта. -М.: Мир, 1961. -350с.

34. Леви Б.И. Методика численного трехмерного моделирования заводнения пластов растворами одного или двух реагентов. -Уфа, 1980. -40 с.

35. Ентов В.М., Панков В.Н., Панько С. В. Математическая теория целиков остаточной вязкопластичной нефти. -Изд-во Томского Университета, 1989. -40с.

36. О фильтрации многокомпонентных систем /Ю.П.Желтов, М.Д.Розенберг //Тр./ВНИИ. -1962. Вып.18. -С.9-13.

37. Peaceman D.W. Interpretation of Well-Block Pressure in Numerical Reservoir Simulation With Nonsquare Grid Block and anisotropic Permeability. //Soc. Petrol. Eng. J.,1983, June, P.531-543.

38. Розенберг М.Д., Кундин С.А., Курбанов А.К. и др. Фильтрация газированной жидкости и других многокомпонентных смесей в нефтяных пластах -М.: Недра, 1969. -453с.

39. Николаевский В.Н., Бондарев Э.А., Миркин М.И. и др. Движение углеводородных смесей в пористой среде -М. : Недра, 1968. -189с.

40. Nghiem L.X., Fong D.K., Aziz К. Compositional modeling with an equation of state //Soc. Petrol. Eng. J. 1981. Vol.21, №6. -P.687-698.

41. Fussell D.D., Yanosik J.L. An iterative sequence for phase equilibrium calculations incorporating the Redlich-Kwong equation of state //Soc. Petrol. Eng. J. -1978. Vol.18, №3. -P.173-182.

42. Шакиров Х.Г. Численное решение задач фильтрации смесей углеводородов, С02 и воды //Тез. докл. на Всесоюзном семинаре: «Современные проблемы и математические методы теории фильтрации» -М. : ИПМ АН СССР ИТПМ СО АН СССР,1984. -С.114-115.

43. Шакиров Х.Г. Двухмерная численная модель процесса трехфазной фильтрации газожидкостных систем //Тез. докл. и сообщ. на творч. конф. молодых ученых и специалистов «Роль молодежи в повышении эффективности добычи нефти» Уфа, 1979. -С.19-20.

44. Abbas Firoozabadi. Reservoir-Fluid Phase Behavior and Volumetric Prediction With Equation of State //J. of Petrol. Techn. -1988. №4. -P.397-406.

45. Гидродинамическая модель и некоторые результаты расчетов процесса доотмыва нефти оторочками жидкой углекислоты. /Б.И.Леви, А.Г.Шахмаева //Тр./БашНИПИнефть. 1976. -Вып.47. -С.27-29.

46. Ентов В.М. Физико-химическая гидродинамика процессов в пористых средах (математические модели методов повышения нефтеотдачи пластов). -М. : ИПМ АН СССР, 1980. Препринт №161. -63с.

47. Ентов В.М., Зазовский А.Ф. Гидродинамика процессов повышения нефтеотдачи. -М.: Недра, 1980. -232с.

48. Перепеличенко В.Ф. Компонентоотдача нефтегазоконденсат-ных залежей. -М.: Недра. 1990. -125с.

49. О смешанном режиме вытеснения нефти водой /Х.Г.Шакиров //Науч.-техн.сбор./Проблемы нефти и газа Тюмени. -1985. -С.25-29.

50. Coats К.H. An equation of state compositional model // Soc. Petrol. Eng. J. -1980. Vol.5, №5. -P.363-376.

51. Гуревич Г.З., Брусиловский А.И. Справочное пособие по расчету фазового сосотояния и свойств газоконденсатных смесей. М.: Недра, 1984. - 264 с.

52. Степанова Г.С. Фазовые превращения углеводородных смесей газоконденсатных месторождений. -М.: Недра,1974.- 224 с.

53. Бреббия К., Телес Ж., Вроубел JI. Методы граничных элементов М.: Мир, 1987. -524с.

54. Флетчер К. Численные методы на основе метода Галеркина -М.: Мир, 1988. -355с.

55. Зенкевич О., Морган К. Конечные элементы и аппроксимация. М.: Мир, 1986. -405с.

56. Рид Р., Праусниц Дж. Свойства газов и жидкостей. -JI.: Химия, 1982. -592с.

57. Гусаков Н.А. Гидравлика газожидкостных смесей в бурении и добыче нефти. -М.: Недра, 1988, -237с.

58. Чекалин А.Н., Кудрявцев Г.В., Михайлов В.В. Исследование двух- и трехкомпонентной фильтрации в нефтяных пластах. -Изд-во Казанского Университета, 1990. -110с.

59. Landmark Graphic Corporation, VIP-EXECUTIVE Technical Reference, Version 4.0.

60. РД 153-39.0-047-00 Регламент по созданию постоянно-действующих геолого-технологических моделей нефтяных и газовых месторождений. Москва, 2000. -130с.

61. Разработка нефтяных месторождений горизонтальными скважинами /Материалы семинара-дискуссии. -Альметьевск, 24-26 июня 1996 г.

62. О влиянии анизотропии и положения ГС в пласте на ее продуктивность. Хакимзянов И.Н., Фазлыев Р. Т. Нуреева Н.С. //Тр./ТатНИПИнефть, посвящ. 40-летию, 1996. -С.17-22.

63. Составление методического руководства по проектированию систем разработки нефтяных месторождений с помощью горизонтальных скважин. (Этапы 1,2,3). Том 1. Отчет о НИР

64. ВНИИ. Рук. Баишев Н.Л. -Дог.93.210.94 -Москва, 1994. -140с.

65. Гавура В.Е., Исайчев В.В., Курбанов А.К. и др. Современные методы и системы разработки газонефтяных залежей. -М.: ВНИИ, -1994. Вып. 78. -С.29-35.

66. Лысенко В.Д. Проектирование разработки нефтяных месторождений -М.: Недра, 1987. -358с.

67. Пермяков И.Г., Шевкунов E.H. Геологические основы поисков, разведки и разработки нефтяных и газовых месторождений М.: Недра, 1976. -248с.

68. Анализ эксплуатации пробуренных ГС и ВС и геолого-техническое обоснование размещения бурения новых ГС и БС на месторождениях АНК "Башнефть" на 1998-2000г: Отчет о НИР /БашНИПИнефть. Рук. Тимашев Э.М., Ахметшин P.A. -Уфа, 1998. -127с.

69. Кудинов В.И., Сучков Б.М. Новые технологии повышения добычи нефти. -Самара: Книж. изд-во, 1998. -368с.

70. Горизонтальные скважины: бурение, эксплуатация, исследование. //Мат. семинара-дискуссии. г.Актюба, 1999.

71. Лысенко В.Д. Инновационная разработка нефтяных месторождений. -М.: Недра, 2000. 350с.

72. Баренблат Г.И., Ентов В.М., Рыжик В.М. Движение жидкостей и газов в природных пластах. -М. : Недра, 1984. -211с.

73. К использованию теории фильтрации многокомпонентных смесей для прогноза характеристик вытеснения нефти водой и газом /Г.Г.Вахитов, М.Н.Муркес, В.А.Рождественский и др. //Тр./ВНИИ. -1977. Вып.61. -С.3-23.

74. Kazemi Н., Vestal C.R., Shank G.D. An efficient multi-component numerical simulator //Soc. Petrol. Eng. J.1978. Vol.18, №5. -P.355-368.

75. Fussell L.T., Fussell D.D. An iterative technique for compositional reservoir models //Soc. Petrol. Eng. J.1979. Vol.19, №4. -P.211-220.

76. Goode P.A., Kuchuk F.J. Inflow performance of horizontal wells //SPE Reservoir Engineering. -1991, VIII. -Vol.6, №3. P.319-322.

77. Beliveau D. Heterogeneity, Geostatistics, Horizontal Wells, and Blackjack Poker. //JPT (Dec/1995), 1068-1074.

78. Forefa A.N., Archer J.S. Modelling of Horizontal Well Performance to Provide Insight in Coning Control. Тезисы докладов на 5-ом Европейском симпозиуме по повышению нефтеотдачи, Будапешт, 25-27 апреля 1989 г. с.683-694 .

79. Лукьянов Э.Е. Состояние и перспективы развития геофизических исследований в горизонтальных скважинах. Научно-технический обзор /НПГН «Гере» АИС. Тверь. 1994. -207с.

80. Оценка продуктивности горизонтальных скважин в сопоставлении с показателями для вертикальных скважин. Ч. 1 и II. Э.И. ВНИИОЭНГ, Сер. «Разработка нефтяных месторождений и методы повышения нефтеотдачи». Вып. 3,4. 1993. -100с.

81. РД 153-39-007-96 Регламент составления проектных технологических документов на разработку нефтяных и газонефтяных месторождений. -М.:, 1997. -120с.