автореферат диссертации по разработке полезных ископаемых, 05.15.06, диссертация на тему:Повышение продуктивности скважин, добывающих вязко-упругую нефть в области предфазового перехода

МИНИСТЕРСТВО ТОПЛИЗА И ЭНЕРГЕТИКИ РССЖСКОЛ ФЕДЕРАЦИИ

ВСЕРОССИЙСКИЙ НЕФТЕГАЗОВЫЙ НАУЧНО-ИССЛВДОВАТЕЛЬСКЙ.1 ИНСТИТУТ им. акац. А.П. КРЫЛОВА

(ВМ)

На правах рукописи

УДК 622,276.6

КАРАКЧИЕЗ ЭДГАРД ИГОРЕВИЧ

ПОВЬШШЕ ПРОДУКТИВНОСТИ СКЗАОТ, ДС1ЫВАЩ1Х ВЯЗКО-УПРУГУЮ НЕФТЬ 3 ОБЛАСТИ ПРЕДМЗОВОГО ПЕРЕХОД

05.15.06 - Разработка и эксплуатация нефтяных л газовых месторождении

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 1994

Работа выполнена в Ухтинском индустриальном институте и Всероссийском нефтегазовом научно-исследовательском институте им. акад. А.П. Крылова (ВШИ)

Научный руководитель -

Официальные оппонента -

доктор технических наук,

профессор

Аметов И.М.

доктор технических наук,профессор йелтов Ю.П.

Ведущее предприятие

кандидат технических наук Тарасов А.Г.

Татарский государственный научно-исследовательский и проектный институт нефтяной промышленности (ТатНИПИнефть)

Защита диссертации состоится 1994г. в 10 час.

на заседании специализированного совета Д 104.02.01 ВАК Йод«« по присуждению ученой степени кандидата технических наук при ВсероосцСюдэм нефтегазовом научно-исследовательском институте /ВНИИ/ по адресу: г. Москва, 125422, 1-вый Дмитровский проезд, 10

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ВНИИ Автореферат разослан * "_1994г.

ОБЩ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность пт-юбламн. Одним из перспективных и бурно развивающихся в настоящее время направлений нефтегазовой науки является создания новых технологий рйорабстки и эксплуатации месторождений, основанных на целенаправленном использовании как реофизических характеристик применяемых агентов, так и особенностей поведения самих нефтей. Лабораторные и промысловые исследования последних лет свидетельствуют о том, что при давлениях, на 5,0 - 10,0 Ша Еыше давления насыщения в жидкости образуются мнкрозародши газа. Среди целого ряда особенностей поведения жидкостей в условиях зароди,еобразованкя можно отметить аномальное уэелиуакке расхода, изменение реологических свойств жидкости, 'Так ы.-стст?овскал жидкость, к примеру, приобретает релагссацхснрне вязко-упругие свойства. Объемное поведение жидкостей в условиях зародатеобразования отлм<ается увеличением на 10-20% сжимаемости жидкости. 3 ряде работ отмечается существенная неравновесность процесса фильтрации жидкости в пористой среда и ее движения в трубах, течение жидкости в условиях оародьпьеобразования носит характер стохастических колебаний. Отмеченные эффекта, сопровождающие процессы зародатеобразования в ньютоновской жидкости, определили развитие целого ряда новых реотехкологий, заключавшихся в рытеснянт?и нефти гпго-насыщьнными агентами вблизи давления насьгцения.

Столь заметные особенности поведения ньютоновских жидкостей в условиях зародышеобразования определяют целесообразность исследования поведения и других классов, жидкостей, относящихся к неньютоновским, например, вягко-упругих.

Необходимость детального исследования реологических и фильт-

рационных свойств вязко-упругих нефтей продиктована еще одним обстоятельством. Как известно, вязко-упругие свойства присущи тяжелым нефтям. Традиционный подход к разработке залежей подобных нефтей заключается в реализации тепловых методов воздействия с целью снижения вязкости. Вместе с тем, известно, что наличие у нефти вязко-упругих свойств обеспечивает повышение эффективности некоторых технологических операций, в том числе позволяет достигать более высоких коэффициентов вытеснения водой по сравнению с ньютоновскими изовискозными жидкостями. Таким образом, по мере нагрева вязко-упругая жидкость по своим реологическим свойствам будет приближаться к ньютоновской. Но, с другой стороны, ньютоновская жидкость вблизи давления насыщения приобретает вязко-упругие свойства за счет образования микрозародышей. Следовательно, может существовать оптимальная температура прогрева залежи вблизи давления насыщения, обеспечивающая наиболее выгодное с технологической точки зрения сочетание вязких и вязко-упругих свойств.

Исходя из отмеченного, целью работы являлось:

1. Экспериментальные исследования реологических и фильтрационных свойств вязко-упругой нефти в области предфазового перехода.

2. Разработка принципов повышения продуктивности и оптимизации работы добывающих скважин на основе особенностей поведения нефти в области зародышеобразования.

3. Обоснование возможности новых подходов к разработке залежей вязко-упругой нефти, учитывающих особенности еэ поведения в условиях образования микрозародышей.

Задачи исследования включали в себя:

-о-

I. лабораторные исследования объемного поведения, релаксационных свойств и эффективной вязкости дегазированных, рекомби-нированных и глубинных проб нефти пермс-карбоновой (Р-С) залежи Усинского месторождения.

й. исследования фильтрационных свойств дегазированной и га-зонасшценной вязко-упругой нефти.

3. изучение закономерностей процесса вытеснения газонасыщенной нефти водой гтри различных термобарических условиях.

4. решение некоторых технологических задач, обеспечивающих повышение продуктивности и оптимизацию работы добывающих скважин.

5. обоснование новых подходов к разработке залежи вязко-упругой нефти в области лредфаяового перехода.

■Методы решения поставленных задач. Для решения поставлотттых задач использовались:

- экспериментальное исследования объемного поведения и ре лак сационннх свойств на установке ЛСМ-300М;

- экспериментальные исследования эффективной вязкости на зисяозккетре высокого ддплекия ВВДУ;

- аь'сг.зр/ке-лтальше исследования фильтрационных, реологических свойств и процессов вытеснения нефти водой на установке УЖ1К-1М;

- сопоставитепиахип результатов изучения свойств нефти в объеме и пористой среде;

- теоретическое обоснованно возможности повышения производительности скважин и принципов оптимизации их работы на основе теории расплывчатых множеств;

- сравнительный анализ альтернативной и базовой технологий

раэработки залежи на основе результатов экспериментальных исследований .

Кроме этого, в работе использованы метод детерминированных моментов для обработки кривых восстановления давления и истощения, метод наименьших квадратов и метод Гаусса для ыппоксимации экспериментальных данных.

Научная новизна полученных результатов заключается в следующем:

1. Впервые установлен немонотонный характер изменения релаксационных свойств газонасыщенной вязко-упругой нефти в зависимости от давления. Показано, что наибольшее ослабление релаксационных свойств соответствует давлению начала зародышеобразования.

2. Впервые обнаружен эффект усиления релаксационных свойств при нагреве вязко-упругой нефти, обусловленный образованием мик-розародкшей газа.

3. Впервые изучены закономерности изменения фильтрационных свойств газонасыщенной вязко-упругой кефти при изменении давления и температуры.

4. Впервые исследовано слияние зародышеобразования на процессы вытеснения вязко-упругой нефти водой.

5. Обоснованы принципы повышения продуктивности и оптимизации работы добывающих скважин путем регулирования термсбариче-ских условий в призабойной зоне.

6. Показана возможность новых технологических подходов к разработке залежи вязко-упругой нефти, основанных на целенаправ-

• ленном регулировании ее реофизических свойсть.

Практическая ценность результатов работы основана на обна-

ружвнных и экспериментально исследованных особенностях поведения вязко-упругой нефти в условиях гародыкеосраэсвания. Установленные закономерности иоквнзнкя рсофизических характеристик нефти при изменении давления и температурь* откргзавт новые возможности оптимизации расотн добывающих скважин, а также позволяют создавать на этой основе новые технологии разработки залежи. В частности, созданы основы технологии, отличающейся от общеизвестных чередующееся закачкой агентов и поддержанием пластового давления на заданном уровне, что обеспечивает более высокие коэффициенты вытеснения при значительном снижении энергетических затрат гг. реализацию.

Кроме тою, раэрабитаны методики рлече^а основных технологически.- рсук\*ч>в рзезты сквалкн, г.к/оочг.хжие г. себя: -- определение ептиуа^ььо!! депрессии «а пласт; - обоснование оптимально;! температуры ирегрова; -■ выбор заборного давления, обеспечивашего высокий дебит при слвгопротиск соотношении лодаижностей в пропластках.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладыгалкс! «а:

I. всесоюзно;: [-„коле-семинаре "Добыча и транспорт высоковязких нефтей", Кцг>в, 1982;

¿. Всесоюзном совещании "Применение неньютснсвсклх цисте;.; в нефтедобыче", Уфа, 1589, 1991;

Ргепублкканская научно-практическая конференция "Новые метедь лозслсения нефтеотдачи пластов в интенсификации добычи неф'; и в республике", Уфа, 192Э;

Л. Боьссыоной конференции "применение ьерентчоечне-зтг.ти- • стических методов в бурении и нефтегазодобыче", Баку, 1991;

5. Научно-практической конференции "Разработка и эксплуатация газоконденсатных месторождений на завершающей стадии", Ухта, 1992;

6. Международном симпозиуме "Нетрадиционные источники углеводородного сырья и проблемы его освоения", С.-Петербург, 1992.

Объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четыре* глав и заключения, содержащего основные выводы и рекомендации. Общий объем работы составляет 10 й страниц, в том числе 16 таблиц, 25 рисунков и список использованной литературы из 95 наименований иа 9 страницах.

СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

Во введении обоснована актуальность проведенных исследований, сформулированы цел,; и основные задачи, решаемые в работе.

В первой главе представлены результаты экспериментальных исследований реологических свойств вязко-упругой нефти Р-С залежи Усинского месторождения. Свойства нефти б пластовых условиях следующие: рнДЧ = 14,3 МПа, ^ = 23°С , <?м = 938 кг/м3, /к = 0,78 Да ■ с , риА1. =7,8 МПа, С = 22 мя/кй. Первая серия опытов зключала в себя определение релаксационных характеристик газонасыщенной и дегазированной нефти и их изменение от давления и температуры. Опыты проводились на установке АСМ-300 М и заключались в следующем:

после термостаттоования пробы нефти в бомбе высокого давления в заданных термобарических условиях давление в бомбе практически мгновенно, за 1-3 сек снижалось на 2,0 - 4,С Ша у фиксировалось релаксационное восстановление давления. После лгябиик-

вации давления вноьь производился сброс давления путем увеличения объема и снималась следующая рэлаксацион>-ая кривая. Результаты обрабатывались г,о мидели, предложенной Догадкиным, Бартеневык, Реэниковским:

где Р«. ; Р(Г±) ~ асимптотическое значение давления и давление в момент времени -к рв - давление в начальный момент времени. 1! - время релаксации.

Полученные кривые перес гряивя.чись в координатах

¿ремя релаксации 'С определялось г.« углу наклона соответтгуяп-ч..

прямой .

С^едуюсав сергя экспериментов рнполвв*»» с дельй ииучо -ни я влияния температурь: на реликсац*онние свинства гьэонасаг.ен-нси нефти. с1й!г« проводились пои 3-х температурах ¿5сС, 4и°С, по методике, арялсгкчнсй предвдуцим о.штам. Полученные зависимости времени объемной релаксации от давления У: тчч;.! .1 /р [ ис-";..ыааит, что зсолснил-, пьи\<с;р>>с с "и. р > л Е'-м к клсыл-Н/Ш, суздстаует область аномального ослаб-

ления вязко-упругих свойств, обусловленного образованием микроза-родкжв?. газа, ^тот вывод основан на сравнительном анализ* рряупь-тат" ."пит1."? ;; 1'!:и,1;г:?ин1) ■ ¡г-. и ^.т.^ч''. гг'спяггкент'к н". дегазирование». Гак»м образом, ослабление реляксшионньг»- г

.""."стротсгт,ует чТг» л?!-1-чча.1гп :■ ар-" 14 р"..'« ьгишя эт г°мстрату ре.

Установлено, что ;:зэ?ер\:ическэе снижзние давления ниже давления начала оарсдьттеа.разопакия приводит л усилению вязко-упругих

свойств, что характеризуется устойчивым увеличением времени релаксации.

Проведенные эксперименты показали, что подобная немонотонная зависимость времени релаксации от давления справедлива для любой температуры в исследуемом диапазоне. Но с увеличением температуры эта немонотонность становится все менее выраженной. Давление начала зародышеобразования с ростом температуры линейно увеличивается и при исследованных температурах примерно в два раза превышает давление насыщения.

Вместе с тем, обнаружен следующий аффект: время релаксации газонасыщениой нефти неоднозначно зависит от температуры. При высоких давлениях, более чем в два раза выше давления насыщения, время релаксации с ростом температур! снижается, как зто характерно и для дегазированной нефти* При более низких давлениях, в условиях зародишеобразования, релаксационные свойства при увеличении температуры усиливаются.

Кроме того, равновесная зависимость (у) при двух температурах 23°С и 50°С позволяет сделать вывод о том, чго образование микрозародытей газа приводит я увеличению сжимаемости нефти примерно на 15%.

С целью полного изучения реологических свойств вязко-упругой нефти были проведены исследования на вискозиметре ВВДУ. В это." серии экспериментов одновременно со снятием релаксационных кривых фиксировалось и время качения шарика в трубке вискозиметра.

В результате проведенных опытов установлено, что эффективная вязкость газонасыщениой нефти практически лине/нс уменьшает-

ся при снижении давления до давления насыщения.

Таким образом, комплекс экспериментальных исследований реологических свойств и объемного поведения газонасыщенной вязко-упругой нефти позволяет сделать следующие выводы;

1. образование микрозародышей газа при снижении давления или нагреве приводит к изменению релаксационных свойств;

2. сжимаемость нефти в условиях зародышеобразования увеличивается примерно на 15%;

3. эффективная вязкость нефти монотонно снижается при уменьшении давления до давления насыщения.

Во второй главе изложены результата исследований процесса фильтрации нефти в пористой среде. Опиты проводились на насыпных моделях пласта с учетом критериев приблиЕСкного моделирования и заключались в изучении зависимости подвижности нефти и пьезопро-водности пласта от давления и температуры. Эксперименты и в этом случае включали в себя фоновые на дегазированной нефти. Опыты проводились в диапазоне изменения давления от 25,0 Ша до давления насыщения и температуры от 18°С до 60°С.

В этой главе диссертационной работы представлен метод истощения модели пласта, позволяющий определять фильтрационные и реологические параметры насыщающей жидкости. Целесообразность применения этого метода в лабораторных условиях, наряду с широкоизвестным снятием КВД обусловлена двумя причинами:

I. для получения достоверных результатов по КВД необходимо достижение стационарного режима фильтрации. В случае релаксирую-щих тяжелых нефтей, как показывает опыт, для реализации полного комплекса исследований по схеме фильтрация - КВД требуется не менее 4-6 часов лишь на одном режиме;

2. даже без учета длительности эксперимента использование линейной интерполяции давления в качестве начального условия при обработке КВД для вязко-упругих жидкостей может внести известную погрешность в результаты.

Методом детерминированных моментов получено решение для определения пьезопроводности и времени релаксации нефти по кривой кстошения. Подчеркивается, что данный метод, кроме перечисленных характеристик позволяет определять и сжимаемость пластовой система.

Последующие разделы данной главы посвящены анализу результатов опытов.

Установлено, что при изотермическом снижении давления под- . вижность дегазированной нефти монотонно увеличивается в соответствии с изменением эффективной вязкости. Подобная же зависимость для газонасыщенной нефти показывает, что закономерности изменения подвижности и эффективной вчзкости при изменении давления не коррелируют между собой. Анализ результатов, включающий в себя сопоставление темпов изменения эффективной вязкости и подвижности при изменении давления V! температуры, сравнение подвижно-стей газонасыщенной и дегазированной нефти при одинаковых условиях, показывает, что единственно возможной причиной такого несоответствия является образование микрозародышей газа.

Как было отмечено в первой главе, в условиях зародьппеобра-сонаттия релаксационные свойства усиливаются. Известно, что наличие г>тих свойств у жидкости приводит к увеличению кажушейся вязкости при фильтрации.

Результаты опытов по фильтрации свидетельствуют о том, что изменение подвижности газонасыщсннонр^ти при изменении давле-

ния п температур-л качественно согласуется с измвиечкзм релачса-циикчтгс свойств. Усиление o""v сьоРсп» за счет зароддаеобразова-ния увеличивает кажущуюся вязкость и соответственно снижает подвижность «еФти. особенность прояклчиуч релаксационных свойств при фильтрации» т.е. в условиях сдвиговой деформации в отличие от объемной, заключается в том, что с ростом температуры эти эффекты становятся более выражениями. Так, при снижении давления от 20,0 МПа до 11,0 МПа при температуре 50°С подвижность снижается почти в два раза. При температуре 18°С образование микроза-рсдггаей при сги*сн"лг д.д-цтоиия |to вызывает гамздотая фи ль траться» in,"-' с?сйотв, з то время как оффенгивтая вязкость снижается.

Таким убр^гом, установлено, что .••«'уаэяг.нио мккрозароржш! приводит к увеличению кая®!ге--,.ся "мэйс-ти, содае заметному при темьрч ту pax скют .ЮГС, и соответственному изменению подвижности.

Вместе с том, известно, что наличие релаксационных свойств способствует относительному выравниванию профиля притока.

'.ло с." j гоятсл-.сч'но, а ?vc»e тот ф'-.кг. что большинство овальных коллекторов имеют начальную ьодснасьшюнноеть, определили целесообразность проведения дополнительных экспериментов. В опытах использовались две насыпные модели пласта длиной 1,0 м, диаметром 0,02м с прорицаемоетяиа по поде i8,3 мки' и О.оЬо мкт;'". Опыты проводились при давлениях, от давления населения до ?5,0 Ы!Ъ\ и температурах от <.5°С до Ы°С при постоянном перепаде давления на всех режимах. Исследовалось изменение подвижности нефти в пластах разной проницаемости, а также соотношение проницае-мостей при изменении давления и температуры.

гезультаты этих опытов полностью согласуются с результатами

предыдущих исследований по фильтрации. То есть, изменение подвижности нефти соответствует изменению релаксационных свойств. Изменение этих свойств за счет зародашеобразования вызывает адекватное изменение соотношения подвижностей в пластах разной проницаемости.

Анализ этих результатов включал в себя следующую процедуру. На каждом режиме фильтрации для обоих пластов определялась эффективная проницаемость М(рЛ) как произведение подвижности на эффективную вязкость. Установлено, что в условиях зародшеобразования проницаемость снижается. Используя известное выражение для кажущейся вязкости

и считая, что изменение подвижности обусловлено изменением релаксационных свойств, можно записать

*>{рд) а (р;Р . А.* (г;-О я Л» Ср;Р х:(з5-±)' 4/^(35^) ^С^и)' /<< (Р;*)

а > л = согч1

Здесь в качестве базы сравнения выбрано значение проницаемости при давлении 25,0 МПа При этом давлении и температурах

до 60°С, как показывают результаты опытов, микрозародыши себя не проявляют. Таким образом, по отношению проницаемостей можно судить об изменении релаксационных свойств.

В данном случае исследуется влияние зародьппеобразования на процессы фильтрации. Поэтому результаты опытов справедливо представить в нормированных координатах =-< . . , показывающих

"нач. ьар

отношение давления в опыте к давлению начала зародшеобразования

при соответствующей температуре.

п иСр-,-1) ,/ РН) \

Полученная зависимость —-: - Р --т-г / показывает,

что при снижении давления от 0,8^ М(> до 0,55 ^ кажущаяся вязкость увеличивается почти в два раза, причем темп увеличения кажущейся вязкости по мере приближения к давлению насыщения возрастает.

Этот вывод свидетельствует о том, что прогрев залежи нефти в условиях зародышеобразования будет сопровождаться двумя противонаправленными процессами: снижением эффективной вязкости за счет нагрева и увеличением кажущейся за счет зародышеобразования. При этом для любого давления существует температура, при которой эти два процесса будут полностью компенсировать друг друга, и дальнейший нагрев приведет к снижению подвижности. Сопоставление темпов изменения кажущейся и эффективной вязксстей при увеличении температур позволило оценить оптимальную температуру прогрева, обеспечивающую максимальную подвижность. Так, при давлении 16,6 МПа эта температура составляет 64°С, при давлении 11,6 Ша она снижается до 37°С.

Таким образом, установлено, что образование микроэародьппей приводит к увеличению кажущейся вязкости нефти при фильтрации. Вместе с тем, создание определенных термобарических условий, обеспечивающих оптимальное соотношение вязких и вязко-упругих свойств, позволяет устанавливать максимальный дебит скважин и регулировать профиль притока.

Третья глава работы посвящена результатам экспериментального исследования процессов вытеснения нефти водой при различных термобарических условиях. Опыты проводились на насыпной модели пласта длиной 1м, диаметром 0,02м, проницаемость по воде 0,25 -

с

р

0,28 мил *, остаточная водонасыщенность 0,22-0,24. Вытеснение производилось в изотермических условиях, скорость вытеснения I м/сут.

Фоновые эксперименты на дегазированной нефти показали, что зависимость коэффициента вытеснения от температуры немонотонна, причем максимальное значение коэффициента вытеснения соответствует температуре 70°С.

В опытах по вытеснению гозовасыиенной нефти установлено следующее.

Зависимость коэффициента вытеснения от температуры при давлении на выходе 17,0 МПа носит немонотонный характер. С увеличением температуры от 17°С до 35°С коэффициент вытеснения снижается от 32,1% до 19,1%. Увеличение температуры от 60°С до 104°С вызывает снижение коэффициента вытеснения от 23,7% до 19,2%. В диапазоне измененения температур от 35°С до 60°С наблюдается увеличение коэффициента вытеснения от 19,1% до 23,7%.

Сопоставление полученных результатов с особенностями изменения реологических и фильтрационных свойств нефти позволяет отметить следующее:

значительное снижение коэффициента вытеснения в диапазоне от 17°С до 35°С обусловлено ослаблением вязко-упругих свойств как за счет нагрева, так и за счет аародышеобразования. При температурах выше 45°С эти процессы разнонаправлены: нагрев снижает релаксационные свойства и, вместе с тем, они усиливаются в результате зародышеобразования. Более того, как показано во второй главе, при любом давлении существует температура, обеспечивающая максимальную подвижность нефти. Для давления 17,0 МПа эта температура 64°С. Таким образом, низк.че коэффициенты внтес-

нения при температурах 70°С и Iu4JC ооусловлены снижением нод-nHVocги нефт/ и результата "псоег пезал. И, слелог.тхгдьмо , лри температурах 50иС - 60°С достигается оптимальное проявление репа ^^ячиптпшту Г'ИПМП'ИИ

В опытах по вытеС7;они» при давлении на лыходв 32,0 МП«- с ростом темпе сатуры от 17°С до 5С°С отмечается стядоие хооффици-е>па вчаеснения - от 1:9,7% до 17,2%. при отом безводной коэффициент вытеснения увеличивается с 9,2% до 10,5%. Вместе с тем, при температуре 35°С отмечается увеличение безводного коэффици-г-1 tstт-г, VOV"!""i7"n vo^uTffiwrT^pti'^P, по По^у-

ТОМ, что локальные максимумы на кривых зависимости ко»|)фициента

В опытах при постоянней температуре и различных давлениях установлено, что при трех пспхвдотаглод температурах Т7°С, 2?.°С

¡;р.:2сднг к ^'.и-ипл^ ьь:тес!!с".;л. от розульт-.т»

"'Ч'.*." . ~ ;""уг с г1 г-.с'.п'^.'.'.' гч Г'гопо.' ла:1'". е..гласи.) котор'.Л', аародышеобрааование увеличивает кгихуо^уюся вязкость. Таким ссра-ром, установленное закономерности изменения коэффициента вытеснения при изменении давления и температуры позволяют целенаправленно регулировать термобарические условия в нефтяном пласте.

Задачей такого регулирования является создание условий, обеспечивающих оптимальное соотношение вязких и релаксационных свойств.

В четвертой главе диссертационной работы представлены ре-тения некоторых технологических задач, применительно к условиям Р-С залежи Усинского месторождения, направленных на повышение продуктивности и оптимизацию работы добывающих скважин, а также экспериментально обосновывается возможность новых подходов к разработке залежи вязко-упругой нефти.

I. Определение оптимального забойного давления или оптимальной депрессии на пласт.

Как показали результаты экспериментов, подвижность нефти за счет усиления релаксационных свойств снижается по мере приближения к давлению насыщения. Следовательно, возможна ситуация, когда снижением забойного давления с целью увеличения темпов отбора можно добиться уменьшения дебита скважины. Таким образом, существует оптимальное забойное давление, при котором не происходит снижения дебита.

Сформулированная задача решалась следующим образом:

представляя подвижность нефти в виде к/^ - а ■* 6"р * срг } дебит скважины <Э~ Ч/^ р) , оптимальное забойное давле-

ние определится из условия

с/О Л

Зр = °

Обработка результатов исследований фильтрационных свойств методом Гаусса позволяет определить коэффициенты а , # и о , подстановка которых в последнее условие дает искомое решение при любом пластовом давлении. Так, для условий Р-С залежи Усы по мере снижения пластового давления от 14,0 МПа до 9,0 МПа огтималь-

ная депрессия снижается от 3,9 МПа до 0,7 МПа.

2. Некоторые возможности оптимизации работы добывающих скважин.

Как было показано, зародытгеобразование в вязко-упругой нефти сопровождается снижением подвижности за счет усиления релаксационных свойств. Вместе с тем, известно, что наличие этих свойств обеспечивает относительное выравнивание подвижностей нефти в пропластках разной проницаемости. Следовательно, темп снижения подвижности в условиях зародышеобразования для пластов с различной проницаемостью, будет различным, а значит существует забойное давление 2 , при котором профиль притока оптимален.

Для определения этого давления рассматривается функция

характеризующая стносгение подвижностей в высоко- и низкопроницаемом пластах.

Аппроксимация опытных данных по подвижности полиномом второй степени, как это было сделано в предыдущей задаче, с последующим определением коэффициентов Сг^ ; ; позволяет определить искомое давление из условия

4- -о <1?

Непосредственный расчет дает величину забойного давления, при котором профиль притока оптимален, равным 11,7 МПа. То есть, при более высоких давлениях подвижность быстрее снижается в высокопроницаемом пласте.

Полученный результат свидетельствует о том, что в данном случае налицо противоречивая ситуация: снижая забойное давление

с целью увеличения дебита, можно добиться ухудшения профиля притока, и наоборот, поддержание забойного давления на уровне 11,7 МПа, что соответствует оптимальному профилю, приведет к низким темпам отбора.

Для принятия решения в подобных ситуациях может быть использован метод расплывчатых множеств. Реализация этого метода дает оптимальное значение забойного давления 10,0 МПа, обеспечивающего высокий дебит при благоприятном соотношении подвижно-стей.

3. Определение оптимальной температуры прогрева.

В этой задаче в качестве оптимальной принята температура, обеспечивающая оптимальное соотношение подвижностей в пластах с разной проницаемостью.

Возможность решения подобной задачи обусловлена следующим: как было показано, при нагреве нефти в условиях зародышеобразо-вания происходит усиление релаксационных свойств.

С другой стороны, нагрев нефти до температуры насыщения, может привести к полному запиранию фильтрации в низкопроняцзе-мом пласте из-за высокой вязкости нефти.

Следовательно, существует оптимальная температура прогрева, обеспечивающая, с одной стороны, заметное проявление вязко-упругих свойств за счет зародашеобразования, но, с другой стороны, не приводящая к существенному снижению подвижности з низко-проницаемом пласте.

Оптимальная температура определяется из условия минимума функции

„(к) = ,

которая показывает отвдкокие под^чяностей з вчсоко- V и'лркогрс-нкцаемом пластах.

Аппрзгс/т'круя результаты илытсз футтнтрт'Ч «идя

(Ф)},г * аМ т + ' 1

и определив коэффициенты С(1 ¡_ ; ^¡^ ; с^, ; можно определять оптимальную температуру прогрева при любом забойном давлении.

Результаты непосредственного расчета свидетельствуют о том, что целесообразность проведения тепловых обработок скважин

очки зрения оптимизации ттрсфупя поитока ао мере сяпкжвя пла-сторого даялечия опнаотся. 3fW.ro с ятим, кг»к отмочено во ?го~ ¡ч-'г слзв<?, сриг'Яргсп и оцфоктиь« оть сг-сяС-отки р цел»и за счет княуир-.'ск вчпкссти.

Крпуе того, оравноьне результатов расчета с рс?* льгота«,: пастор■ гяякч потгаигвает, что лря этой, оптимальнее температуре прогрева обеепечихается у макодазльчк:* дебит сквазш«.

л. »• т т-у * опт я^увуи вязко-упругой

-: .у с ?'и^' --чp'^n^>■^(r ы »¿-к.

Зародышеобразование в вязко-упругой нефти сопровождается целым рядом особенностей поведения: измерением релаксационных !>о;ч'тг: '»«Згг-т; угг-ги^рнусм

вязкости; кз»скет:ек а г .>{»|>кцир«та штог.нрпхя :гофт;< вело:-..

"а ООТТОНЯ1'!'.И ОЧЧГ-г ССО( пррсчагартся с ярдухми!* под-

ход к разработке эалеки.

На первом этапе. - разработка на истошение. Снижение пластового давления от начального до уровня 1,1 * Р „„ позволит испг.пь-

нас

зевать эффект увеличения сжимаемости нефти в услониях зарог1::/

-20*

образования. При этом продуктивность скважин может снижаться, и, значит, должны проводиться соответствующие обработки.

На втором этапе - "холодное" заводнение с увеличением пластового давления. Рост пластового давления при начальной температуре в залежи обеспечит сохранение вязко-упругих свойств, а также приведет к увеличению продуктивности.

На.последнем этапе - реализация одного из тепловых методов, например, аакачка пара, с целью доизвлечения нефти.

Предлагаемый подход к разработке залежи был промоделирован в лабораторных условиях. Для сопоставления результатов был проведен контрольный опыт, отличающийся от предыдущего тем, что сразу после истощения производилось вытеснение горячей водой с температурой 80°С.

Результаты опытов свидетельствуют о том, что закачка горячей воды с температурой 80°С в обводнившийся после "холодного" заводнения пласт приводит к созданию благоприятных условий для довытеснвнкя остаточной нефти. Коэффициент вытеснения после прокачки 2,5 поровых объемов агентов по предлагаемой схеме на 5,3 % выше, нежели в контрольном опыте. Следует отметить, что иа-аа низкой скорости вытеснения 1м/сут изменение температуры по сравнению с начальной было зафиксировано лишь на расстоянии от входного конца модели, равном половине длины.

По результатам обоих экспериментов была сделана оценка энергетической эффективности технологий.

Для каждого опыта определялось отношение количества добытой нефти к количеству закаченного в пласт тепла

8цергетическзя эффектисностъ предлагаемой новой технологии по сравнению с контрольной базовой, определяемая отношением

а

/кд*

оказалась в 2,5 раза вше.

ОСНОШЫЕ вывода И ШОМЩЦАЩИ

Т. Обнаружена и экспериментапы»о исследованы новые реологические и фильтрационное сьойсгва тяжелой вязко-упругой нефти, связанные с наличием кикрозародъгаек газа.

2. Ус насалено, что зарои'лвеоОразоазттев в вяско-упруго"1 нефти приводит к чемснотс-яному исаенечию неравнояетис (релак-сациснн.-'х) характеристик, увеличению с«$а»аемос.ти жадности, изме-ненш фильтрационных сволоте.

Обнаруяент^г'® особенности поведения в области предфазово-- •., :'.'т>'\идг1 позволяют регулировать рвехопгаеекке

и фильтрационные свойства, а также создавать на этой основе но-выэ технологии разработки залежи вязко-упругих нефтей. В част-н->сти, оезцаг;.' основы технологии, г.сл^рап включает в себя истощение ышики с поеледугавим сочетанием закачки агентов и поддержанием пластового давления «а заданном уровне.

4. Разработана методика оптимизации технологических режимов работы скважин, добывающих тяжелую нефть, основанная на особенностях изменения реологических и фильтрационных свойств и включающая в себя: определение оптимальной депрессии на пласт; обоснование оптимальной температурь; прогрева при тепловых обра-

ботках; выбор забойного давления, обеспечивающего наибольший дебит при оптимальном профиле притока.

В диссертации защищаются следующие положения.

1. Результаты экспериментальных исследований реологических и фильтрационных свойств вязко-упругой нефти

2. Методы оптимизации некоторых технологических режимов работы добывающих скважин

3. Основы технологии разработки залежи вязко-упругой нефти, заключающиеся в истощении залежи с последующей закачкой агентов и поддержанием пластового давления на заданном уровне.

Материалы диссертации оаубликованы в следующих работах.

1. Каракчиев Э.И. Особенности реологических свойств вязко-упругой нефти в области предфазового перехода И Тез. докл..

' Респ. научно-практической конференции "Ровне мэтодн повышения нефтеотдачи пластов в интенсификации доончи нефти в республике", Уфа, 1990, с.47-48.

2. Каракчиев Э.И., Козлов В.Н. Особенности фильтрации газонасыщенной вязко-упругой нефти вблизи давления наснтения // Тез. докл. Международного симпозиума "Нетрадиционные источники углеводородного сырья и проблемы его освоения", С-Петербург, 1992, т.П, с.134-135.

3. Каракчиев Э.И. "Дискриминация моделей вязко-упруго'/: нефти по кривой истощения // Тез. докл. У Всесоюзной конференции "Применение вероятностно-статистических методов в бурении и нефтегазодобыче", Баку, 1991.

Соискатель

Каракчиев З.И.