В последние годы все большая доля промышленной добычи нефти ведётся из низкопроницаемых пластов. В такой ситуации для обеспечения экономической рентабельности производства необходимо добиваться максимального использования добывного потенциала каждой скважины. Выполнение этого условия предполагает оценку величины потенциального дебита с последующим подбором оптимального оборудования и оптимального режима работы скважин. Решение этих задач требует определения текущих параметров работы скважины, в частности, забойного давления. В случае низкой проницаемости подавляющее большинство скважин эксплуатируются с использованием средств механизированной добычи, поэтому прямой замер забойного давления затруднителен, и необходимо использование методов оценки забойного давления через замеры устьевых параметров.
Выбор наиболее эффективного режима работы скважины должен производиться на основе системного анализа работы скважины и пласта. При этом необходимо учитывать важную особенность добычи из низкопроницаемых коллекторов — длительные неустановившиеся режимы. Учёт неустановившегося режима при выборе погружного оборудования может позволить существенно увеличить добычу нефти на начальном этапе эксплуатации скважины. Промысловые данные во время выхода скважины на стационарный режим могут быть использованы для уточнения параметров пласта без её остановки для проведения исследования.
Для увеличения рентабельности разработки месторождений с низкой проницаемостью практикуется объединение в один объект разработки нескольких продуктивных пластов. При этом для обеспечения равномерной выработки запасов нагнетательные скважины оснащаются компоновками одновременно-раздельной закачки. Поэтому приобретают актуальность методики проектирования и анализа работы такого оборудования.
Целью исследования является создание новых математических моделей для учёта особенностей разработки низкопроницаемых коллекторов: длительных неустановившихся режимов, повышенных требований к точности оценки потенциального дебита, использования средств контроля закачки на многопластовых месторождениях.
Задачами исследования являются:
1. Разработка и верификация модели для расчета градиента давления в многофазном потоке в стволе скважины.
2. Создание методики анализа системы «пласт-скважина» на неустановившемся режиме работы пласта с учётом характеристик электроцентробежных насосов.
3. Разработка модели нагнетательной скважины, оснащенной компоновкой одновременно-раздельной закачки, для выбора наиболее эффективных режимов работы таких скважин.
Научная новизна.
1. Выведена формула для расчета объёмного газосодержания в смеси при снарядном режиме многофазного потока с учётом движения газа в пробках жидкости.
2. Разработана математическая модель совместной работы пласта и скважины во время неустановившегося режима пласта с учетом характеристик электроцентробежных насосов.
3. Разработаны математическая модель и метод выбора режима работы скважины, оснащённой компоновкой одновременно-раздельной закачки.
Практическая ценность работы.
Результаты работы используются в НК «Роснефть» при оптимизации разработки ряда месторождений, включая гигантское Приобское месторождение. На основе результатов исследования разработаны следующие методические указания НК Роснефть:
1. «Факторный анализ причин изменения дебитов новых скважин».
2. «Построение карт проницаемости с использованием данных нормальной эксплуатации».
Достоверность результатов диссертации обеспечивается использованием фундаментальных принципов механики жидкости и газа и сопоставлением полученных результатов с промысловыми данными. Основные результаты диссертационной работы были представлены на следующих конференциях:
SPE Russian Oil & Gas Exploration and Production Technical Conference & Exhibition 2006. Moscow, Russia, 3−6 October, 2006;
Современные технологии для ТЭК Западной Сибири. Тюмень, 18−19 апреля 2007;
International Oil Conference and Exhibition in Mexico IOCEM. Veracruz, Mexico, 27−30 June, 2007;
VIII конференция молодых специалистов организаций, осуществляющих виды деятельности, связанной с пользованием участками недр на территории Ханты-Мансийского автономного округа — Югры, Ханты-Мансийск 2−3 апреля 2008;
Геология и разработка месторождений с трудноизвлекаемыми запасами. Небуг, 15−18 сентября 2008;
SPE Russian Oil & Gas Exploration and Production Technical Conference & Exhibition 2008. Moscow, Russia, 26−28 October, 2008;
IX конференция молодых специалистов организаций, осуществляющих виды деятельности, связанной с пользованием участками недр на территории Ханты-Мансийского автономного округа — Югры, Ханты-Мансийск 8−10 апреля 2009;
71st EAGE Conference & Exhibition incorporating SPE EUROPEC 2009. Amsterdam, Netherlands, 8−11 June, 2009.
Основное содержание диссертационной работы отражено в 11 публикациях, в т. ч. в 3 статьях в изданиях, рекомендованных ВАК.
Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, приложений, списка использованных источников.
4.4. Выводы.
В главе 4 разработана математическая модель работы нагнетательной скважины, оснащённой компоновкой одновременно-раздельной закачки. Эффективность выбора режимов работы таких скважин определяется балансом между потерей в уровне нагнетания в пласты с высокой обводнённостью и увеличением нагнетания в другие пласты за счёт снятия ограничений. На основании предложенного критерия эффективности разработан алгоритм оценки эффективности регулирования режимов работы скважин с ОРЗ. Показано, что для Приобского месторождения внедрение ОРЗ с целью регулирования может быть актуально только для участка на севере месторождения, а регулирования режимов работы на остальной части на текущий момент не оправдано.
Заключение
.
1. В диссертационном исследовании выведена формула для расчёта объёмного содержания газа при снарядном режиме многофазного потока. Промысловая апробация показала, что использование формулы позволяет снизить ошибку расчёта забойного давления в 2 раза.
2. Разработана математическая модель совместной работы скважины с реальной характеристикой ЭЦН и пласта на неустановившемся режиме. Модель реализована в виде программы на языке Visual Basic, которая позволяет расчитывать параметры работы скважины с заданным ЭЦН во время неустановившегося режима работы пласта. Предложен способ выбора установки ЭЦН и адаптации частоты таким образом, чтобы увеличить добычу нефти на неустановившемся режиме. Также сформулирована обратная задача об оценке параметров пласта на неустановившемся режиме и предложен метод её решения с использованием разработанной модели.
3. Разработана математическая модель работы нагнетательной скважины, оснащенной компоновкой одновременно-раздельной закачки. На основе модели сформулирован подход выбора наиболее эффективных режимов работы таких скважин.
Предложенные методы опробованы на скважинах НК «Роснефть». Расчётные алгоритмы отражены в нормативных документах НК «Роснефть» и реализованы в виде расчетных форм, которые используются в и и повседневной инженерной работе.
