63411

Управление режимами работы добывающих и нагнетательных скважин при заводнении

Лекция

География, геология и геодезия

Режимы работы скважин определяют скорость вытеснения нефти или депрессию давления в пласте градиенты давления в пласте. Оценка добывных возможностей скважин при заводнении При заводнении пласта закачиваемыми водами происходит снижение коэффициента продуктивности скважины.

Русский

2014-06-20

614 KB

5 чел.

Лекция 7

Тема: «Управление режимами работы добывающих и нагнетательных скважин при заводнении»

Особенности процесса вытеснения нефти водой

Совместное движение несмешивающихся фаз (нефть, вода) определяется комплексным влиянием гидродинамических, капиллярных, гравитационных сил, а также протекающими в пласте  техногенными процессами.  В свою очередь, капиллярные силы зависят от совокупности физических свойств и физико-химических характеристик системы пласт-флюид.

При гидродинамическом моделировании КИН оценивается произведением коэффициентов охвата и вытеснения. Поэтому зависимости ОФП, определяющие коэффициент вытеснения, являются основными адаптационными параметрами. Коэффициент охвата определяется макронеоднородностью коллектора, что требует применения технологий заводнения, направленных на  обеспечение выработки низкопроницаемых зон, слоев и т.п.

Кратко остановимся на роли капиллярных процессов при вытеснении нефти водой из пористых сред.

Если среда гидрофильна, в области водонефтяного контакта давление, развиваемое менисками, способствует возникновению процессов капиллярного пропитывания и перераспределения жидкостей. Это связано с неоднородностью пор по размерам. Капиллярное давление, развиваемое в каналах небольшого сечения, больше, чем в крупных порах. В результате этого на водонефтяном контакте возникают процессы капиллярной пропитки — вода по мелким порам проникает в нефтяную часть пласта, по крупным порам нефть вытесняется в водоносную часть.

Для активизации капиллярной пропитки гидрофильного коллектора в ряде случаев необходимо уменьшение скорости продвижения водонефтяного контакта. Такой вывод получен в опытах с моделями трещинно-поровых коллекторов и слоистых пластов, сложенных однородными  пропластками различной проницаемости.

В гидрофобных пластах, где мениски в каналах противодействуют вытеснению нефти водой, нефтеотдача пластов под  влиянием  капиллярных сил уменьшается. Поэтому лучший результат можно получить, если нефть вытесняется водой с низкими значениями межфазного натяжения при повышенных градиентах давлений.

Режимы работы скважин определяют скорость вытеснения нефти или депрессию давления в пласте (градиенты давления в пласте).

Оценка добывных возможностей скважин при заводнении

При заводнении пласта закачиваемыми водами происходит снижение коэффициента продуктивности скважины. При этом дебит по нефти падает из-за снижения фазовой проницаемости по нефти, а дебит по воде - растет. Однако рост дебита скважин по воде, как правило, не компенсирует снижения отбора жидкости.

Семейство прогнозных индикаторных линий (с учетом деформационных процессов) может быть построено по следующему уравнению:

.        (1)

При выводе уравнения (1) принято, что давление на контуре питания скважины равно начальному пластовому РК=P0, что соответствует поддержанию пластового давления на уровне начального. Снижение коэффициента продуктивности от водонасыщенности для случая радиальной фильтрации в однородном пласте зависит от фазовых проницаемостей, а также свойств флюидов:

,                             (2)

Сравнение технологической эффективности 5-и и 9-и точечных систем площадного заводнения

Для сравнения эффективности использования того или иного расположения скважин необходимо рассмотреть различные системы разработки при оптимальных граничных условиях и равных параметрах. Например, элемент пятиточечной системы разработки (SC=12,5 га/скв, SЭ=25 га) и элемент девятиточечной системы разработки (SC=12,5 га/скв, SЭ/2=25 га),  рис 1. Естественно, что при площади сетки скважин 50 га/cкв для элемента 5-и точечной системы разработки – SЭ=100 га, для элемента 9-и точечной системы разработки – SЭ=200 га. Для остальных рядных систем заводнения могут быть проведены аналогичные расчеты, необходимые для сравнения их эффективности. Исключением является система разработки на основе семиточечных элементов симметрии  из-за более сложной геометрии. Поэтому здесь задается прямоугольный фрагмент, в который вписывается шестиугольник, а оставшиеся ячейки задаются непроницаемыми.

Исходные данные для проведения расчетов представлены в таблицах 1 – 5.

Для расчетов используется модель стандартного порового коллектора с фильтрационно-емкостными параметрами, осредненными по пустотному пространству. Вторичная емкость моделируется увеличением коэффициента сжимаемости, а также введением зависимости ФЕС от внутрипорового пластового давления. Определяющими фильтрационными параметрами являются функции модифицированных ОФП, которые расчитываются при адаптации гидродинамических моделей (или могут быть взяты по данным месторождений – аналогов). Модифицированные ОФП системы  “нефть-во-да” представлены в таблицах 1,2 для различных типов коллекторов – гидро-фильный, гидрофобный и смешанного типа. Зависимости пористости и проводимости от внутрипорового пластового давления приведены в таблице 3.

Характеристика секторной модели. Для 5-и точечной системы заводнения (SC=50 га/скв.) количество ячеек NX= NY =20; NZ=1, размер ячеек DX=DY=25 м,  DZ=15 м. Локальное измельчение гидродинамической сетки не проводится, поскольку секторная модель  является достаточно подробной: NY =28; NZ=1, размер ячеек DX=DY=25, 25 м,  DZ=15 м.

Задание граничных условий в скважинах. Забойные давления добывающих скважин устанавливаются на уровне давления насыщения; дебиты – исходя из данных гидродинамических исследований скважин. Максимальные забойные давления нагнетательных скважин – на уровне гидравлического разрыва пласта, что для данных условий соответствует 31 МПа (коэффициент бокового распора равен 0.5). Ограничения по приемистости могут быть заданы из следующих условий: обеспечения жесткого водонапорного режима, обеспечения режима поддержания пластового давления, активизация капиллярной пропитки. В данном случае обеспечивается жесткий водонапорный режим; при 9-и точечной системе разработки пластовое давление поддерживается на уровне 20 МПа.

Результаты расчетов, представленные на рис. 1-8 позволяют сделать следующие выводы.

  1.  При заводнении однородного пласта коэффициент извлечения нефти практически определяется зависимостями относительных фазовых проницаемостей. Коэффициент извлечения нефти для 9-и точечной системы заводнения оказывается выше на 4 %.

2. При сравнении  эффективности разработки на основе площадных элементов заводнения  необходимо рассматривать совокупность как минимум следующих технологических критериев: коэффициент извлечения нефти, срок разработки, количество скважин (плотность сетки скважин) и суммарная закачка. Так, при 9-и точечной системе при увеличении срока разработки приблизительно на 20 лет (до полного развития процесса) имеет место существенное снижение суммарной закачки.

Исходные данные для гидродинамического моделирования

Таблица 1 - Геологические особенности модели

Тип залежи

Пластовая (краевые воды не активны)

Тип коллектора

Карбонатный

№ п/п

Параметры

Значение

Размерность

1

Глубина кровли пласта

2500

м

2

Средняя эффективная толщина пласта

15

м

3

Средний коэффициент пористости

0.098

доли ед.

4

Средняя начальная нефтенасыщенность

0.75

доли ед.

5

Средняя проницаемость по простиранию

(kx=ky)

59)*10-3

мкм2

6

Средняя проницаемость в вертикальном направлении (kz)

5,9)*10-3

мкм2

7

Коэффициент расчлененности

2,9

доли ед.

8

Коэффициент песчанистости

0.62

доли ед.

9

Коэффициент сжимаемости коллектора

5,6*10-5

1/МПа

Таблица 2 - Физико-химические свойства нефти, газа и воды

1

Плотность пластовой воды при стандартных условиях

1044

кг/м3

2

Объемный коэффициент воды

1,01

3

Вязкость воды при пластовых условиях

0,71

мПас

4

Коэффициент сжимаемость воды

при пластовых условиях

4*10-5

1/МПа

5

Коэффициент сжимаемость нефти

при пластовых условиях

8,9*10-5

1/МПа

6

Коэффициент сжимаемости коллектора

5,6*10-5

1/МПа

7

Начальная пластовая температура

67

0С

8

Начальное пластовое давление

29,5

МПа

9

Глубина кровли пласта

2500

м

10

Давление насыщения пластовой нефти газом

12,6

МПа

11

Плотность нефти

-при давлении насыщения

-при стандартных условиях

740

833

кг/м3

12

Газосодержание

70

м3/ м3

13

Объемный коэффициент нефти

при давлении насыщения

1,225

-

14

Коэффициент сверхсжимаемости газа

-при давлении насыщения

-при стандартных условиях

0,75

1

-

15

Относительная плотность  газа (относительно воздуха)

0,9

-

16

Вязкость газа

-при давлении насыщения

-при стандартных условиях

0,0236

0,0122

мПа*с

 

Рис 3 - Изменение нефтенасыщенности для 9-точечного элемента секторной модели (через 10 лет после начала разработки)

Рис 4 - Зависимость КИН от обводненности продукции
(5-и точечный элемент, гидрофильный коллектор)

Т.о. за безводный период для гидрофильного коллектора получаем КИН выше, чем для гидрофобного. 

Рис. 5 - Зависимость КИН от обводненности продукции
(5-и точечный элемент, гидрофобный коллектор)

Рис. 6 - Динамика обводненности продукции скважин
(9-и точечный элемент разработки, гидрофильный коллектор)

Как видно из рисунка, скважины обводняются по разному, т.к. находятся на разном расстоянии от нагнетательной скважины.

Рис. 7 – Динамика КИН при различных зависимостях фазовых проницаемостей (5-и точечный элемент)

Рис. 8 – Сравнение КИН для 5-и  и 9-и  точечных элементов системы (гидрофобный коллектор)

Для 9 – точечного элемента КИН несколько выше и время разработки тоже больше.

 Однородный пласт имеет большой разброс проницаемостей (и пористостей ) относительно среднего значения.

Чтобы учесть вероятностно-статистический характер распределения проницаемости применяют слоистую модель однородного пласта (Желтов Ю.П.). Тогда получаются неравномерные профиля приемистости и притока, как видно на рис. 9. Для выравнивания профилей применяются потокоотклоняющие технологии (например, технология тампонирования).

Рис. 9 - Распределение нефтенасыщенности в слоисто-неоднородной модели пласта (через 10 лет с начала разработки)

Рис. 10 - Динамика КИН для однородного и слоисто неоднородного пласта (ОФП соответствуют гидрофобному коллектору)

Следует отметить, что фазовые проницаемости в слоях должны быть различными, тогда КИН будет еще более низким.

Рис. 11 - Зависимость связанной (остаточной)
водонасыщенности от абсолютной проницаемости (пласт
BK1 Красноленинского месторождения Западной Сибири)

При проведении гидродинамических расчетов необходимо задавать ограничения по забойным давлениям и дебитам добывающих и нагнетательных скважин, как указывалось выше. Ограничения по дебитам может задаваться исходя из результатов гидродинамических исследований (испытаний) скважин. Добывные возможности скважин определяются техногенными процессами, протекающим в пластах и в околоскважинных зонах. Ниже приведены примеры расчетов при различных фильтрационных сопротивлениях в призабойных зонах скважин, т.е. при различных значениях SKIN-фактора. Этот параметр задается по каждой скважине в файлах.

Рис 12 – КИН при упругом режиме

Рис 13 - КИН при заводнении при скин факторе добывающих скважин = 0.

Рис 13-  КИН при заводнении при положительном скин факторе добывающих скважин ( SKIN= 7).

Во всех расчетах пласт является гидрофобным с соответствующими относительными фазовыми проницаемостями. При  ограничении на дебиты добывающих скважин закачка может превышать отбор, что приводит к быстрому обводнению объема дренирования.  


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

20078. ЗУБЧАТЫЕ МЕХАНИЗМЫ. КЛАССИФИКАЦИЯ. БОКОВОЙ ЗАЗОР. МЕРТВЫЙ ХОД. УСТРОЙСТВА ВЫБОРКИ МЕРТВОГО ХОДА 82 KB
  в которых движение передается и преобразуется за счет зацепления зубьев колес. По расположению и форме зубьев прямозубые косозубые и шевронные По назначению силовые кинематические и скоростные . По профилю зубьев в приборостроении нашли применение эвольвентное и часовое зацепление упрощенный профиль. уменьшать число зубьев трибки до z = 6 сохраняя плавность но при этом передаточное отношение перестает быть строго постоянным.
20079. Выявление первичных погрешностей. Методика акад. Н.Г. Бруевича 101.5 KB
  Бруевича Под первичной погрешностью понимают любое отклонение параметров цепи от расчетных приводящих к искажению градуировочных характеристик. Первичная погрешность механизма это отклонение в расстоянии м у кинематическими отклонениями звена это отклонение размеров их формы и расположения. Все первичные погрешности разделяют на 2 категории: скалярные перв.
20080. Выявление первичных погрешностей. Методика проф. Н.А.Калашникова 44.5 KB
  Первичные погрешности делятся на : скалярные направление их действия заранее известно а значение их или модуль заранее предсказать нельзя но оно может быть принято в пределах поля допуска . значение их или модуль любое в пределах поля допуска и направление любое в пределах зоны действия. Они характеризуются неопределенным непредсказуемым направлением действия. Для нахождения значения и характера изменения действующей погрешности необходимо учитывать что воздействие между профилями поверхностей элементов кинематических пар происходит...
20081. Конструирование при циклическом нагружении. Факторы, повышающие и снижающие предел выносливости 101.5 KB
  Уменьшение концентрации напряжений. Если устранить концентраторы напряжений полностью невозможно то следует заменять сильные концентраторы умеренно действующими. Концентраторы следует удалять из наиболее напряженных участков детали и переносить если это допускает конструкция в зоны наименьших напряжений. С целью уменьшения номинальных напряжений целесообразно увеличивать сечения детали на участках расположения концентраторов.
20082. Условия обеспечения качественной и производительной сборки. Исключение неправильной сборки 92 KB
  Исключение неправильной сборки. Для обеспечение правильной и быстрой сборки и разборки конструкций при проектировании нужно учитывать следующие условия: использовать где это возможно взаимозаменяемые детали и узлы; исключать подгоночные работы и и работы по обеспечению взаимного расположения деталей непосредственно при сборке; предусматривать удобный подход инструмента и оснастки используемой при сборке; использовать в конструкциях агрегатный способ сборки т. Так же увеличивается скорость сборки так как сборку узлов и агрегатов можно...
20083. Осевая и радиальная сборка. Особенности, достоинства и недостатки этих схем 420.5 KB
  В конструкциях с продольными и поперечными осями симметрии часто применяют схемы с осевой и радиальной сборки. При осевой сборке все детали устанавливают в осевом направлении при радиальной – в радиальном поперечном. При осевой сборке конструкция корпуса как правило простая удобно производить механическую обработку не сложно уплотнять внутренние полости при герметизации. НЕДОСТАТКИ: конструкция корпуса сложная следовательно механическая обработка более сложная чем в осевой сборке.
20084. Компоновка приборов. Моноблочные и др. конструкции. Схемы компоновки 138 KB
  конструкции. Если в конструкции прибора применен подход на основе функционального разделения на части то в этом случае говорят о блочно модульных конструкциях. Моноблочные конструкции монтируются в едином корпусе и применяют в следих случаях: когда изделие выполняет мало частных функций и разбиение на узлы не целесообразно; для миниатюрных конструкций медицинские зонды; для приборов которые изготавливаются в малом количестве либо имеет небольшой срок службы шариковая ручка. Блочно модульные конструкции – это конструкции которые...
20085. Разработка компактных конструкций. «Разнесение» конструкции в радиальном направлении и др. приемы конструирования. Проблемы миниатюризации 125.5 KB
  Разнесение конструкции в радиальном направлении и др.существенное уменьшение осевых размеров конструкции м.достигнуто за счет разнесения конструкции в радиальном направлении Основная идея не встраивать все элементы последовательно друг за другом а встраивать один элемент в другой Конструкция дифференциального винтовой передачи 4. незначительно увеличиваем диаметр и уменьшаем длину 5уменьшение размеров может быть достигнуто за стчет пустот имеющихся в конструкции или создания канавки Н2Н1 Проблема миниатюризации.
20086. Рабочая конструкторская документация. Основные этапы работ на данной стадии 22.5 KB
  При разработке рабочей документации возможны два варианта: Рабочая документация разрабатывается на единичное изделие или небольшую партию. документация разрабатывается без присвоения литеры все недостатки и ошибки устраняют в процессе сборки в чертеже вносят изменения. Документация разрабатывается для серийного или массового производства: 2.