автореферат диссертации по разработке полезных ископаемых, 05.15.06, диссертация на тему:Диагностирование и регулирование релаксационных свойст газожидкостных смесей с целью интенсификации добычи нефти

продукции скважин с учеяш нщщюродностеЛ

Ш1ЛСТОВО/; СИСТЕШ

1.1. Оценка релаксационных свойств газированных жидкостей по кривым восстановления давления.

1.2. Диагностирование неоднородности пластовых систем по кривым восстановления забойного давления.

1.3. Выбор забойного давления с учетов тазовой проницаемости нефти.

1.4. Исследование влияния воды на релаксационные свойства газонефтяных сглесен.

ГЛАВА IL ЙССЛЕДОВАНИЕ ДШШЖ РАБОТЫ НЕШШХ СКЗАЙИН ПО

КРИВЫ?*' ВОССТАНОВЛЕНА ОАЕО.ШЫХ ДАВЛЕНИЙ

2.1. Определение пластового давления по начальному участку кривых восстановления давления методом группового учета аргументов.

2.2. Определение характерных участков процессов гпнльтт)ации.

2.3. Методика определения изменения характерных участков КЕД в процессе разработки месторождения

2.4. Исследование влияния обводненности нефтяных скважин на фильтрацию газожидкостной смеси

ВЫВОДА И РЕК0иМ1ДА1Щ.

Дальнейшее развитие нефтяной и газовой промышленности страны, предусмотренное решениями 11У1 съезда КПСС, связано с разработкой и внедрением высокоэффективных технологических схем и процессов, обеспечивающих как улучшение показателей эксплуатации скважин, так и повышение нефтеотдачи пластов/I / . Особенную ваяность приобретает дальнейшее совершенствование систем разработки месторождений и эксплуатации скважин морских нефтегазоносных районов.

Актуалъность темы.

Особые условия разработки месторождений, расположенных в труднодоступных, отдаленных регионах страны и в шельфовых зонах акваторий морей и океанов, такие, как климатические, трудности, связанные с применением сложных крупногабаритных технических средств и др., предопределяют характер новых разработок для внедрения. В связи с этим в настоящее время является актуальной задача создания методов диагностирования и регулирования основных параметров эксплуатации нефтяных скважин, достоверное и своевременное диагностирование таких параметров, как забойное и пластовое давление, давление насыщения, коэффициент растворимости газа в нефти, позволяет определять и поддерживать оптимальный режим работы скважин и пластов /2/

При этом на производительность скважин и нефтеотдачу пласта значительное влияние оказывают, как это было установлено исследованиями последних лет, свойства газожидкостной смеси в приза-бойной зоне пласта. В частности доказано, что газожидкостные смеси в пористой среде в целом ряде случаев характеризуются релаксационныш свойствами, что существенно влияет на их фильтрацию в поровых каналах и, как результат, на производительность скваШ'Ш / 3,4-/ .

В диссертационной работе исследован механизм влияния газа на величину притока нефти к скважинам и разработан метод оценки количества газа, придающего нефти релаксирующие свойства.

Цель работы.

Разработка методов и приемов диагностирования, оценки и регулирования релаксационных параметров пластовых систем с целью увеличения притока нефти к скважинам.

В работе рассмотрены и решены следующие задачи:

1. Обоснован и предложен прием диагностирования релаксационных свойств газированных жидкостей в пластовых условиях на основании данных динамики забойного давления и производительности во времени.

2. Интенсификации добычи нефти путем регулирования газопасы-щенности смеси и, как следствие, ее релаксирутощпх свойств.

3. Оценки влияния степени обводненности продукции скважин на релаксирующие свойства пластовой системы.

4. Определения неоднородности коллекторов и характерных зон фильтрации флюида по данным глубинных замеров скважин.

Методы решения поставленных задач.

Поставленные задачи решались:

1. Проведением аналитических, лабораторных и промысловых исследований.

2. Оценкой и обработкой данных нестационарных исследований скважин использованием методов диагностирования, адаптации и обучения.

3. Анализом и обработкой имеющейся геолого-промысловой информации с применением современных средств вычислительной техники .

Научная новизна.

1. Впервые разработан и предложен прием диагностирования и регулирования релаксирующих свойств пластовых систем по результатам нестационарных исследований работы нефтяных скважин.

2. Обоснована и доказана возможность прогнозирования и определения степени неоднородности коллекторов по данным прямой и косвенной информации.

3. Доказана возможность наличия характерных зон фильтрации газированных жидкостей в призабойной зоне и разработан прием оценки типа коллекторов.

Практическая ценность и реализация полученных результатов.

Стало возможным в условиях ограниченной информации диагностировать и регулировать параметры и свойства пластовых систем на основании прямых (исследования работы скважин) и косвенных (дебитометрия и изменение давления) данных. Разработаны приемы оценки величин времен релаксации, типов коллекторов и степени их неоднородности, давления насыщения, пластового давления,необходимых для оптимизации режимов работы скважин и улучшения показателей их эксплуатации. Полученные в работе результаты направлены на интенсификацию добычи нефти путем регулирования релаксационных свойств пластовых систем.

Основные результаты исследований вошли в "Методическое рзг-ководство по анализу технологических процессов при разработке морских нефтяных, газовых и газоконденсатпых месторождений", утвержденное министерством газовой промышленности СССР 1983 г.

Б приложении к диссертации приводятся соответствующие акты внедрения.

Апробация работы.

Основные положения диссертационной работы докладывались на:

1. й Теоретическом школе - семинаре по вопроса!, термодинамики процессов нефтедобычи, г.Тюмень, 1984 г.

2. 17 Всесоюзной конференции "Применение вероятностно-статистических методов в бурении и нефтедобыче", г.Баку, 1984 г.

Структура работы

Работа состоит из введения, двух глав, выводов, списка литературы, нассчитывающей 51 наименований, содержит 117 страниц машинописного текста, 17 таблиц, рисунков.

СОДЕКАШЕ РАБОТЫ

Первач глава, посвящена, анализу и диагностированию характер-рис тик продукции скважин и неоднородностей пластовых систем.

Исследованиями последних лет установлено, что путем улучшения режима, работы скважин можно обеспечить существенную интенсификацию нефтегазодобычи. При этом наиболее влияющим на показатели нефтеизвлечения являются реологические свойства флюида нефтяного пласта. В частности, установлено, что релаксация газожидкостных смесей существенно влияет на производительность скважин /4 /. В связи с этим возникает необходимость изучения релаксационных свойств газированных нефтей и диагностирования их параметров. В 1-ой главе настоящей диссертации сфорцулирована и решена. задача определения параметров релаксации газожидкостных смесей на основании данных нестационарных исследований работы скважин.

Указано, что наличие свободного газа при процессах фильтрации газожидкостных смесей согласно многочисленным исследованиям вызывает проявление релаксационных эффектов, отот вопрос являлся предметом многочисленных исследований / 5,6,7,8,20,21,22/

В качестве причин, обуславливающих релаксационные характеристики газожидкостной смеси выделены следующие:

1. Перегруппировка внутренней структуры дисперсных систем.

2. Неравновесность процессов выделения и растворения газа.

3. Взаимодействие потока с пористой средой.

Проведены исследования по оценке времен релаксации газированных жидкостей на основе непосредственной промысловой информации. Согласно полученным результатам установлено, что форш кривых восстановления забойных давлений определяются в основном реофизическими характеристикам пластовых флюидов. В связи с этим, была поставлена и решена задача диагностирования реологических характеристик продукции скважин на основе данных нестационарных исследований работы скважин. В результате проведенных расчетов получены соответствующие формулы для оценки времен ретардации скорости и релаксации давления Я у и /СР . Расчетом времен восстановления давления показано, что они не соответствуют истинным временам стабилизации основных параметров скважин. В связи с этим описание газонасыщенных нефтей не подчиняется известным традиционным моделям. С целью определения таких параметров, как коэффициенты проницаемости, продуктивности, пьезопроводности, гидропроводности, предложено учитывать неравновесные эффекты. В связи с вышеизложенным, показано, что немаловалшое значение имеет также диагностирование причин, вызывающих неравновесные эффекты, что характерно для процессов фильтрации газожидкостных смесей: в пористой среде.

Установлено, что продуктивность конкретных скважин, определяемая специальными исследованиями, является интегральной характеристикой пластовой системы и содержит информацию как о коллек-торских свойствах пласта, так и релаксационных свойствах продукции сьсважин.

Нредложен метод оперативной оценки коэффициента продуктивности на основе нестационарных исследований работы скважин. В связи с тр;гдностяш при разработке гидродинамическое модели, учитывающей все макро- и микронеоднородности пористой, среды, дано решение задачи диагностирования неоднородностей пластовой системы на альтернативном уровне. В работе в качестве признака, диагностирующего неоднородность пластовой системы, использована мера адекватности принятой модели пласта: качество спрямления КВД в специально выбранных координатах:

I аРН^Л ^ 1оа£)Л лР(ЪТ ' " лР(Ъ) .

Были проведены прошсловые исследования, результаты обработки которых показали, что ряд КВД характеризуется двумя характерными прямолинейными участками с различными угловьши коэффициентами, что предопределяется неоднородностязяи пластовой: системы. Установленная характерная особенность КВД обусловлена наличием свободного газа в системе.

Ранее проведенные исследованиями было установлено, что процесс выделения газа из нефти является неравновесным /5/. В целях изучения этого процесса проведены исследования, которые подтвердили, что неоднородность модели пластовой системы обязана неравновесным фазовым переходам в газожядкостных смесях, проявляющихся в призабойной зоне скважин.

Как известно, в зависимости от количества свободного газа в пористой среде релаксационные характеристики флюида изменяются весьма значительно / 45 /. В связи с этим сформулирована и решена задача определения основных характеристик газожидкостной смеси. Для группы нефтяных скважин регулированием забойных и устьевых давлений контролировалось количество свободного газа, выделившегося в пласте. При этом были определены параметры призабойной зоны и термодинамические условия, обеспечивающие создание эффекта "газового подшипника".

Экспериментальными исследованиями было установлено, что при снижении забойного давления до давления насыщения газожидкостной смеси -пазовая проницаемость по не'гти значительно увеличивается, что связано с фазовыми состояниями системы. Обоснована целесообразность и эффективность интенсификации притока нефти путем регулирования содержания газа в пористой среде приза-бойной зоны. Полученный результат апробировался на ряде нефтяных скважин месторождения Сангачалы-море—[увалный-море-о.Еулла. В результате исследований на скважинах Ш 269,296,297,299 были установлены значения забойных давлений ниже давления насыщения на 0,5 ЫПа. Оценка эффективности регулирования указанного параметра приводилась путем непрерывного дебитометрирования. По всем указанным скважинам была получена дополнительная добыча нефти. За три месяца из скважин было дополнительно добыто 1155 тонн нефти.

Зконолаческий эффект от реализации эффекта "газовой смазки" составил 12607 рублей.

Таким образом, показана возможность диагностирования вяз-коупругих свойств газированных нефтей путем соответствующей обработки промысловой информации с достаточной для нефтепромысловой практики точностью. Показано, что разработанный метод монет быть использован для расчета параметров пластовых систем.

В связи со значительной обводненностью продукции скважин ставилась задача по изучению влияния воды на релаксационные свойства газированной нефти. Задача решалась путем обработки фактических КВД по 46 нефтяным скважинам месторождения Сангача-лы-море-Дуванный-море-о.Еулла. Обработка КВД проводилась по вышеуказанной методике. Анализом полученных рез?/льтатов установлено, что наличие воды в продукции скважин значительно влияет на эффективность применяемого мероприятия. При значительной, порядка 7СГ' и более, степени обводненности релаксационные свойства смеси практически исчезают.

Вторая глава диссертации посвящена исследованию динамики работы нефтяных скважин по кривым восстановления забойных давлений. Как известно, метод снятия кривых восстановления давления является одни?« из наиболее распространенных методов исследования скважин и пластов. По методика исследования на неустановившихся режимах требует длительных остановок скважин и, соответственно, больших потерь в добыче. Наряду с этим, часто возникают трудности при запуске скважин в эксплуатацию. Представляется целесообразным определение пластового давления по начальному участку КВД. В этих целях в работе показано применение метода группового учета аргументов для прогнозирования пласто

БОГО давления. При решении этой задачи обрабатывается зависимость вида:

-А^ -л* где опорные функции & ив £МърЬ взяты, исходя из того, что КЩ является функцией роста с последующи:.: насыщением.

В результате обработки данных кривых восстановления давления по скважинам 11ГД37" им.11.Нариманова были получены зависимости, прогнозирование по которым показывает на достаточно хорошую сходимость расчетных значений. Установлено, что построение модели на основе метода группового учета, аргументов дает возможность получения достаточно точной информации о пластовом давлении по начальному участку исследования КЗД.

В работе предлагается диагностировать характерные участки процесса фильтрации на основе данных работы скважин на неустановившихся режимах фильтрации. Показано, что при использовании метода группового учета аргументов в этих целях не представляется воз!южным выявить зоны фильтрации. Для решения этой задачи обосновано применение метода эволюционного .моделирования, В качестве обобщенной апроксимирующей функции предлагается зависимость типа: где й Р - депрессия на пласт.

Для построения единого диагностического признака и выбора модели для интерпретации КВД применяется метод детерминированных моментов давления: где Р(1 ) - текущее значение забойного давления;

РПЛ - пластовое давление. Проведенными расчета:,® показано, что коллектора месторождения Сангачалы-море-Дзпзаннш-море~о. Булла Еесьма неоднородны и характеризуются, в основном, как трещиновато-пористые среды.

Показано также, что результаты оценки неоднородности коллекторов методом эволюционного моделирования и результаты описания КВД методом группового учета аргументов хорошо согласуются друг с другом и могут быть эффективно использованы при исследованиях скважин, В связи с тем, что в процессе разработки нефтяных месторождений в результате большого отбора жидкости, закачки вытесняющего агента, понижения пластового давления и температуры изменяются как физико-химические свойства насыщающих породу жидкостей, так и технологические параметры разработки, необходимо получение точной информации об изменениях, происходящих в пластовой системе в течение всего процесса разработки. Скважины при исследовании на неустановившихся режимах работы характеризуются несколькими участками на КЩ, описывавший экспоненциальным! Функциями. Изменение мсловий разработки в этом случае выражается в замене экспоненциал!ч а. и ного описания КЩ другими функциональными зависимостями.

Рассматривается целесообразность применения для описания КВД функций двух ендов - Экспоненциальной и параболической, С этой целью была поставлена и решена задача путем создания программы, реализующей описание КВД функциями вида: так, чтобы суммарная кривая была бы непрерывно дифференцируемой на всем участке ] и при этом гашишзировалась бы сумма квадратов дисперсий: ы

Г- Т Г ггистп' /7/- /50С'2-72

Г - £ / - У(ьс) ]

По данной методике были обработаны данные исследования сквалшн на неустановившихся режимах, проведенные за разные периоды разработки. В результате получено, что по скважинам НГДУ им Л1.Нариманова наблюдается переход экспоненциального описания КЕ|!1 в параболическое. Результаты исследований, показали, что скважины без заметного обводнения продукции характеризуются экспоненциальными описанием зависимости йР~ А Р( £) , а с увеличением количества воды в составе пластового флюида наблюдается переход в параболическое описание КВД.

Установлено, что на форму кривых восстановления давления влияет падение пластового давления ниже давления насыщения, т.е. степень разгазирования залежи.

Автор и руководитель выражают глубокую благодарность академику АН Азербайджанской ССР, профессору А.ПЛйярзаджанзаде за большую помощь в выборе направлений и методов исследований, а также анализе полученных результатов.