автореферат диссертации по разработке полезных ископаемых, 05.15.06, диссертация на тему:Совершенствование методических основ прогнозирования и анализа показателей разработки месторождений природных углеводородов

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ОБЗОР ПРЕДШЕСТВУЮЩИХ ИССЛЕДОВАНИЙ. ОБОСНОВАНИЕ ТЕМАТИКИ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ.

1.1. Обзор предшествующих исследований.

1.2. Обоснование тематики диссертационной работы.

ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ МНОГОФАЗНОЙ ФИЛЬТРАЦИИ НЕНАСЫЩЕННЫХ УГЛЕВОДОРОДНЫХ СИСТЕМ.

2.1. Постановка задачи.

2.2. Методика проведения численных экспериментов.

2.2.1. Профильная задача для газоконденсатной залежи.

2.2.2. Трехмерная двухфазная модель элемента разработки газоконденсатной залежи.

2.2.3. Профильная задача для нефтяной залежи.

2.2.4. Моделирование процесса разработки Югид-Соплесского нефтяного месторождения.

2.2.5. Математическое моделирование процесса исследований скважин на газоконденсатность.

2.2.6. Трехмерная трехфазная модель Лаявожского газоконденсатного месторождения.;.

ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ТЕЧЕНИЯ «МЕЧЕНОГО» КОМПОНЕНТА ПРИ МНОГОФАЗНОЙ ФИЛЬТРАЦИИ.

3.1. Постановка задачи и алгоритм решения.

3.2. Примеры решения задач контроля за разработкой ГК и НГК месторождений

ГЛАВА 4. МЕТОДИКА РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ОТБОРОВ ПО СКВАЖИНАМ ПРИ РЕШЕНИИ ЗАДАЧ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ПОКАЗАТЕЛЕЙ РАЗРАБОТКИ.

4.1. Постановка задачи.

4.2. Алгоритм решения исходной задачи.

4.3. Реализация алгоритма на примере Западно-Соплесского месторождения.

ГЛАВА 5. ПРИМЕНЕНИЕ РАЗРАБОТАННОГО ПРОГРАММНОГО ПАКЕТА МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ К ОЦЕНКЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ЗАКАЧКИ СУХОГО ГАЗА НА ПЕЧОРО-КОЖВИНСКОМ ГКМ.

5.1. Характеристика месторождения. Обоснование расчетной модели.

5.2. Исходные данные и допущения.

5.3. Воспроизведение истории разработки Печоро-Кожвинского ГКМ.

5.4. Методика определения прогнозных показателей разработки.

5.5. Обоснование расчетных вариантов.

Актуальность тематики исследований.

Проектирование и анализ разработки месторождений природных углеводородов связаны с самым широким применением вычислительной техники и сложных программных средств, в первую очередь - сеточных гидродинамических моделей. В настоящее время на рынке предлагается большое разнообразие отечественных и иностранных программных продуктов, которые нашли применение в нашей стране. Однако работы по совершенствованию теории и практики гидродинамического моделирования далеки от завершения.

При расчетах технологических показателей разработки месторождений природных углеводородов часто приходится сталкиваться с ситуацией, когда содержание фракций С 1.4 или С5+в в пластовой смеси при пластовых давлении и температуре недостаточно для образования собственной фазы. Это либо нефтяная залежь с давлением насыщения, либо газоконденсатная - с давлением начала конденсации ниже начального пластового давления. Изначально насыщенная пластовая смесь также может перейти в ненасыщенное состояние, особенно при реализации активных методов воздействия на пласт.

При решении уравнений многофазной фильтрации пользователь, как правило, задает отборы по каждой эксплуатационной скважине. Однако при разработке газовых и газоконденсатных залежей, особенно на завершающей стадии, распределение отборов газа определяется давлением на входе в УКПГ и добывными возможностями залежи. Таким образом, возникает необходимость автоматизации распределения заданных отборов по скважинам с учетом взаимодействия системы «пласт - скважины - шлейфы».

Для изучения особенностей фильтрации флюидов в пласте и оценки результативности некоторых мероприятий по контролю за разработкой требуется отследить перемещение доли какой-либо фракции из различных частей залежи.

Сказанное позволяет оценить тематику рассматриваемой работы как актуальную, поскольку она посвящена решению соответствующих задач.

Цели работы

Усовершенствовать методические основы прогнозирования и анализа показателей разработки месторождений природных углеводородов. Предложить эффективную технологию проведения закачки сухого, газа в слоисто-неоднородную газоконденсатную залежь.

Основные задачи исследований Разработать математическую модель многофазной фильтрации ненасыщенных пластовых систем.

Исследовать фильтрационные процессы, происходящие при проведении закачки сухого газа в слоисто-неоднородный пласт, и предложить эффективную технологию проведения сайклинг-процесса.

Выявить характерные особенности фильтрации воды, нефти и газа применительно к залежам легкой нефти с аномально высоким газовым фактором, разрабатываемым при режимах естественного истощения или вытеснения нефти водой.

Провести численные исследования отбора глубинных и сепарационных проб пластового флюида из нефтяных и газоконденсатных скважин.

Создать методику моделирования течения «меченого» компонента при многофазной фильтрации.

Разработать методику распределения заданного отбора газа по группе добывающих скважин, с учетом особенностей системы обустройства промысла.

Реализовать предлагаемые расчетные методики при прогнозировании и анализе технологических показателей разработки реальных месторождений нефти и газа.

Выявить результативность предлагаемой технологии закачки сухого газа в слоисто-неоднородный газоконденсатный пласт на примере разработки Печоро-Кожвинского ГКМ.

Методы решения поставленных задач

Для проведения необходимых расчетов и математических экспериментов были разработаны и реализованы в виде программного комплекса следующие численные методики: гидродинамическая модель, основанная на решении дифференциальных уравнениях многофазной неустановившейся фильтрации; математическая модель течения «меченого» компонента при многофазной фильтрации; методика распределения заданного отбора газа по отдельным скважинам. Научная новизна выполненных исследований

По мнению автора, наиболее важные научные результаты исследований заключаются в следующем: разработана и выполнена апробация математической модели трехмерной трехфазной фильтрации в условиях ненасыщенности углеводородной смеси; предложен и реализован метод расчета течения «меченого» компонента при многофазном моделировании с учетом массообмена между фазами; применительно к ЗБ гидродинамической модели реализована методика автоматизированного распределения отборов газа в соответствии с добывными возможностями эксплуатационных скважин; на основе численных экспериментов выявлены особенности отбора глубинных проб из нефтяных и газоконденсатных скважин.

Практическая значимость результатов исследований

Использование разработанных расчетных методик и их реализация в виде единого программного комплекса позволило получить следующие результаты.

Предложен и на примере Печоро-Кожвинского ГКМ исследован эффективный способ активного воздействия на слоисто-неоднородный газоконденсатный пласт, заключающийся в неравномерной закачке газа сепарации при неполном вскрытии продуктивной толщи нагнетательными и добывающими скважинами.

Исследованы характерные особенности процессов фильтрации при разработке месторождений легкой нефти с аномально высоким газовым фактором.

Выявлены условия, когда при разведке залежей легкой нефти получение представительной пробы оказывается затруднительным.

Установлено, что моделирование процесса разработки газовых залежей с резко неоднородным строением требует учета неразрывности системы «пласт -скважины - газосборные сети».

Выявлены основные особенности протекания фильтрационных процессов при нагнетании газа сепарации в продуктивную толщу Печорогородского ГКМ в периоды как поддержания давления, так и последующего истощения.

Определена динамика доли растворенного газа в продукции скважин Запад-но-Соплесского месторождения при условии наличия в нем нефтяной оторочки. Показано, что отсутствие заметного изменения состава добываемого газа не может служить доказательством отсутствия нефти в пласте.

Предложен возможный механизм утяжеления состава жидких углеводородов в скважинах Западно-Соплесского месторождения.

Сопоставлена динамика извлечения конденсата с долей нагнетаемого газа в условиях резкой слоистой неоднородности продуктивной толщи.

Найден эффективный вариант разработки Печоро-Кожвинского ГКМ с нагнетанием в пласт основной залежи газа сепарации.

Внедрение результатов исследований

Результаты работы использованы при составлении:

Отчета по подсчету запасов Западно-Соплесского ГКМ;

Корректив к проекту ОПЭ Лаявожского НГКМ;

Корректив к проекту ОПЭ Печорогородского ГКМ;

Проекта разработки Печоро-Кожвинского ГКМ;

Поекта пробной эксплуатации скв. 7, 10 Югид-Соплесского месторождения;

Проекта ОПЭ Ванейвиского НГКМ;

Отчета по подсчету запасов Югидского НГКМ.

Апробация работы

Работа докладывалась на научно-технической конференции «Разработка и эксплуатация газоконденсатных месторождений на завершающей стадии», Вуктыл, сентябрь 1993 г.; на научно-технической конференции «Проблемы развития газодобывающей и газотранспортной систем отрасли и их роль в энергетике Северо-Западного региона России», Ухта, 18-20 апреля 1995 г.; на конференции молодых ученых по проблемам газовой промышленности России «Новые технологии в газовой промышленности», Москва, 26-28 сентября 1995 г.; на первом международном конгрессе «Новые высокие технологии для нефтегазовой промышленности и энергетики будущего», Тюмень, июнь 1996 г; на научно-техническом семинаре «Комплексное изучение и моделирование сложных углеводородных систем», Ухта, 21-25 октября 1996 г.; на научно-технической конференции «Проблемы разработки газовых и газоконденсатных месторождений», Москва, ГАНГ им. И.М. Губкина, 12-15 ноября 1996 г.; на втором международном конгрессе «Новые высокие технологии для нефтегазовой промышленности и энергетики будущего», Казань, июнь 1996 г.; на научно-практической конференции, посвященной 30-летию предприятия «Севергазпром» «Повышение эффективности разработки и эксплуатации газоконденсатных месторождений. Решение проблем в транспорте газа», Ухта,

1998 г.; на 2-ой региональной научно-практической конференции «Актуальные проблемы геологии нефти и газа (Кремсовские чтения)», Ухта, УИИ, 21-23 апреля

1999 г.

Публикации

По теме диссертации опубликовано 17 работ, две из которых написаны без соавторства.

Благодарности.

Автор, пользуясь возможностью, выражает искреннюю благодарность своему научному руководителю канд. техн. наук А. В. Назарову и консультанту докт. техн. наук, профессору С. Н. Закирову за научное руководство, а также докт. техн. наук А. И. Брусиловскому и канд. техн. наук Э. С. Закирову за ценные советы и рекомендации. Автор признателен сотрудникам предприятий Севергазпром и Се-вернипигаз за помощь и советы при решении прикладных задач.