WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     || 2 | 3 |

На правах рукописи

ЛЕОНОВ ВИКТОР ИВАНОВИЧ ИССЛЕДОВАНИЕ РЕШЕНИЙ ГИДРОДИНАМИЧЕСКИХ ЗАДАЧ ПРИТОКА ЖИДКОСТИ (ГАЗА) К СКВАЖИНАМ Специальность 25.00.17 – Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Тюмень - 2004

Работа выполнена в государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Тюменский государственный нефтегазовый университет» (ТюмГНГУ).

Научный руководитель - доктор технических наук, профессор Телков Александр Прокофьевич Официальные оппоненты - доктор физико-математических наук, профессор Федоров Константин Михайлович - кандидат технических наук, Попов Виктор Андреевич Ведущая организация – Закрытое акционерное общество «Тюменский нефтяной научный центр», 625000, г. Тюмень, ул. Ленина, 67, оф. 505.

Защита диссертации состоится июля 2004 г. в часов на заседании диссертационного совета Д 212.273.01 при ТюмГНГУ по адресу: 625039, г. Тюмень, ул. 50 лет Октября, 38.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ТюмГНГУ по адресу:

625039, г. Тюмень, ул. Мельникайте, 72.

Автореферат разослан июня 2004 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор технических наук, профессор В. П. Овчинников 3 О Б Щ А Я Х А Р А К Т Е Р И С ТИ К А Р А Б О ТЫ Актуальность работы. Первое - к числу сложных задач подземной гидромеханики относится задача притока жидкости к несовершенным скважинам. Впервые постановка задачи и решение получено М. Маскетом в 1932 году и развито в последующих его работах. Решение получило широкое всестороннее развитие в работах других авторов. Результат - крупное теоретическое направление – двухзонная схема притока к несовершенным скважинам и лишь сложность полученных решений ограничивает их использование в практике и научных исследованиях. Кроме того, решения не позволяют выделить время в качестве слагаемого. Вместе с тем в этом ряду известна функция профессора А. П. Телкова, решение которой позволяет вести рассмотрение характеристик притока не только в широком диапазоне независимых параметров двухзонной теории, но и проследить их поведение в зависимости от времени наблюдения.

Второе - решение задачи интенсификации добычи нефти путем эксплуатации горизонтальных скважин ставит задачу определения характеристик притока к горизонтальной скважине. Известные точные аналитические решения сложны и затрудняют их использование в научных исследованиях и в практике. В этой связи для оценочных расчетов широко используют эмпирические зависимости. Однако результаты расчетов зачастую противоречат друг другу и при этом основания для разрешения противоречивости практически отсутствуют.

Третье - пластовая нефть как фильтрующая жидкость представляет собой многокомпонентную систему (смесь углеводородов). В статических условиях это замкнутая равновесная система. В динамических условиях (снижение давления) система открыта и без обратной связи. Обеспечивает ли синхронность фильтрации всех компонентов пластовой нефти фактор снижения давления исследователями практически не рассматривается. В этом же ряду стоит задача фильтрации газоконденсатной системы, целостность которой обуславливают критические параметры. Их определение становится практической задачей исследования. Вместе с этим разработка нефтяных месторождений нефти в осложненных геологических условиях, возрастающие глубины залегания продуктивных горизонтов, высокие темпы отбора продукции, массовое использование закачки различного рода вытеснителей как природных, так и искусственных, интенсификация гидродинамических процессов, способствуют:

- проявлению внутренних свойств фильтрующейся многокомпонентной системы, таких как тепловая скорость движения, молекулярный вес компонента. Исследования на этом направлении отсутствуют. В тоже время имеется множество публикаций констатирующих изменчивость физикохимических свойств пластовой нефти в процессе разработки;

- изменению гидрогеологической обстановки не только в призабойной зоне, но и в удаленной части пласта и в примыкающей гидрогеологической системе;

- усилению техногенного влияния на вмещающие породы и гидрогеологическую систему.

Цель работы. Развитие научных основ процессов разработки нефтяных месторождений путем уточнения задач, связанных с фильтрацией пластовых флюидов в терригенных и трещиновато-пористых коллекторах.

Задача исследований.

1. Получить численное решение функции профессора А.П. Телкова как фактический материал исследования распределения давления в пласте в зависимости от геометрии притока и времени наблюдения. Обобщить полученные результаты. Разработать алгоритм численного решения.

2. Исследовать геометрию притока к горизонтальной скважине. Оценить возможность определения дебита горизонтальной скважины и радиуса дренирования.

3. Провести анализ аналитических решений нестационарного притока в трещиновато-пористом пласте с целью обоснования возможности определения емкостных характеристик пласта.

4. Рассмотреть фильтрацию многокомпонентной системы с целью обоснования изменчивости физико-химических свойств пластовой нефти в процессе разработки.

5. Исследовать математическую модель прогнозной добычи нефти в условиях малоизученности месторождения на основе минимального числа известных параметров.

6. Разработать мероприятия по предотвращению отрицательных факторов снижения (повышения) давления в пласте с целью повышения эффективности воздействия.

Научная новизна.

1. Путем численного решения функции профессора А. П. Телкова получен фактический материал для анализа характеристик притока к несовершенным скважинам. Анализ полученного материала позволил оценить характер поведения давления и функции фильтрационных сопротивлений в зависимости от геометрии притока и времени.

2. Обоснован радиус дренирования горизонтальной скважины. Получена эмпирическая формула определения дебита горизонтальной скважины.

3. Получено уравнение пьезопроводности для трещиновато-пористого пласта и разработана методика определения емкостных характеристик трещиновато-пористых систем.

4. Предложены: промысловый способ измерения оседания (вспучивания) дневной поверхности и усадки пласта нефтяного пласта в процессе разработки по профилю наклонной скважины; гидродинамический способ определения давления насыщения нефти в пластовых условиях.

5. Получена формула для экспертной оценки динамики добычи в условиях малоизученности месторождения и прогноза динамики добычи разрабатываемых месторождений.

6. Установлено явление опережающего переноса легких компонентов углеводородов в фильтрационных потоках как фактора снижения (повышения) пластового давления.

Практическая ценность работы 1. По результатам исследований получено 4 авторских свидетельства на изобретения: способы изоляции подошвенной воды и газопроявлений при разработке нефтяных месторождений с газовой шапкой; способ определения оседания дневной поверхности и гидродинамический способ определения давления насыщения пластовой нефти.

Получены патенты на изобретения: способ разработки нефтяного месторождения с элементом разработки в виде группы скважин; на способ разработки нефтяной залежи.

2. Полученное уравнение пьезопроводности для трещиновато – пористых сред позволяет определить емкостные характеристики системы трещин и блоков.

3. Получена прогнозная формула определения динамики добычи нефти при ограниченном числе входных данных: извлекаемые запасы; число лет разработки; коэффициент песчанистости; число фактических не менее двух.

4. Получена эмпирическая формула расчета радиуса дренирования и дебита горизонтальной скважины.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались на: научно – техническом семинаре по гидродинамическим методам исследований и контроля процессов разработки (Полтава, 1976);

Всесоюзном семинаре по гидродинамическим и промыслово – геофизическим методам исследований продуктивных пластов (Гомель, 1983); 2 – ой зональной научно – технической конференции по комплексной программе Минвуза РСФСР «Нефть и газ Западной Сибири» (Тюмень, 1983); областной научно – технической конференции «Проблемы разработки нефтяных и газовых месторождений и интенсификации добычи углеводородного сырья», (Астрахань, 1989).

Публикации. Основные положения диссертации изложены в 31 – ой печатной работе.

Объем и структура работы Диссертационная работа состоит из введения, 4 – х разделов, основных выводов и рекомендаций, списка использованных источников (наименований). Работа изложена на 150 страницах машинописного текста, содержит 20 рисунков, 14 таблиц, 3 приложения.

Автор благодарен: наставнику и научному руководителю профессору А. П. Телкову; зав. кафедрой «Разработка и эксплуатация газовых и газоконденсатных месторождений», профессору М. Л. Карнаухову за совместный труд в работе над рукописью.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введение обоснована гидродинамическая проблема возникновения задач пространственного притока к скважине, рассмотрены: существующие аналитические решения притока к несовершенной скважине с точки зрения практического приложения; гидродинамические задачи, обусловленные интенсификацией притока к скважине и фактором снижения давления в пласте.

Первый раздел состоит их восьми подразделов. В подразделах один - пять обоснован выбор функции для численного решения задачи притока к несовершенной скважине. Приведен аналитический вид функции профессора А. П. Телкова - подинтегральное выражение, которой как решение задачи распределения давления в пласте в зависимости от времени и координаты наблюдения при притоке сжимаемой жидкости (газа) к несовершенной по степени вскрытия скважины в однородно - анизотропном пласте, имеет вид:

r2 r b z t P (r,t*)= F(f0, r, h,,t*)dt*, f0 = ; r = ; h = ; =, t* =, (1) 4T h h h T где f0 – параметр Фурье; r – радиальная координата, м; h – толщина пласта, м; b – вскрытая толщина пласта, м; - коэффициент пьезопроводности, м2/c; t – текущее время наблюдения, с; T – общее время наблюдения, с. В свою очередь безразмерная депрессия P связана с размерной соотношением p P(r,t*)=, (2) P* Qµ где P* =, Q – дебит скважины, м3/c; µ - коэффициент динамической 4kh вязкости, Пас; k – коэффициент проницаемости, м2.

Табулированные значения решения (1) сведены в таблицы, которые приведены в приложении 1 диссертации.

Для установившегося притока используют аналитическую связь между депрессией, интегрально-показательной функции –Ei(-f0) и добавочными фильтрационными сопротивлениями C1(r,h) в виде линейной метаморфозы P = -Ei(- f0 )+ C1(r,h). (3) С учетом этого для несовершенной скважины депрессия P(rc,h, f0) представлена в виде P(rc,h, f0) = -Ei(- f0)+ R(rc,h, f0), (4) где второе слагаемое R(rc,h, f0) есть функция фильтрационного сопротивления.

При определенных допущениях функция фильтрационного сопротивления принимает вид:

1 R(rc,h, f0)= (rc,h, f0,t*)dt* - (rc,h = 1, f0,t*)dt*. (5) F F h 0 Численные значения функции фильтрационного сопротивления затабулированы.

На основе табулированных значений безразмерных депрессии и функции фильтрационного сопротивления построены графические иллюстрации (рис.1-3). Проведен анализ их поведения в зависимости от параметра Фурье f0.

Анализ поведения относительной депрессии показал, что для всех rc 0,имеются нелинейные начальные участки, переходящие при дальнейшем уменьшением параметра rc, для всех h < 1,0, в прямые линии (линия CD на рис.

2 и 3).

Поведение относительной депрессии для параметра rc 0,014, т.е. для больших толщин пласта имеет значительные отличия в сравнении с предыдущим случаем, о чем свидетельствует (рис. 2).

p i,j R pi,j C i,j C 1,1,0 1,0,9 0,0,0,0,0,0,0,0,2 0,6 0,0,D 0,0,0,5 D 0,0,0,0,3 5 0,0,0 8 10 12 14 16 18 20 ln(1/f0) 0 8 10 12 14 16 18 20 ln(1/f ) 0 8 10 12 14 16 18 20 ln(1/f ) Рис. 2. Поведение Рис. 1. Поведение Рис. 3. Поведение отно- относительной депрессии относительной депрес- сительной функции филь- p(rc, h, f0 ) от ln(1/ f0 ) для сии p(rc, h, f0 ) от ln(1/ f0 ) трационного сопротивле- (rc = 0,0014, hi = const, f0) для (rc = 0,02, hi = const, f0) ния R(rc, h, f0) от ln(1/ f0 ) при значениях h равных:

при значениях параметра для (rc = 0,0014, hi = const, f0) от 0,1 до 1,0 с шагом – 0,h равных: от 0,1 до при значениях h равных:

1,0 с шагом – 0,от 0,1 до 1,0 с шагом – 0,В поведении рассматриваемых параметров наблюдаются два различных участка: 1 – нелинейный, 2 – линейный. При этом линия CD как в том, так и другом случае имеет одно и тоже значение координаты ln(1/f0). Отсюда следует, что нелинейность относительной депрессии обусловлена нелинейностью поведения относительной функции фильтрационного сопротивления.

Выводы:

1. Депрессия на забое несовершенной по степени вскрытия скважины для всех rc < 0,01 имеет два явно выраженных закона изменения: а) нелинейный, обусловленный зависимостью функции сопротивления от времени и соответствует неустановившемуся притоку сжимаемой жидкости (газа);

б) линейный - соответствует квазиустановившемуся притоку к несовершенной скважине и не связан с функцией сопротивления.

2. Функция фильтрационного сопротивления R(rc, h, f0) для неустановившегося притока жидкости (газа) качественно описывает C1(rc, h) для установившегося притока. Численное значение функции фильтрационного сопротивления при любом вскрытии пласта всегда меньше численного значения добавочного сопротивления C1(rc, h) при установившемся притоке.

3. Полученное аналитическое решение для неустановившегося притока сжимаемой жидкости (газа) к несовершенной по степени вскрытия пласта скважине в бесконечном по протяженности пласте преобразовано в прямолинейную анаморфозу, которая позволяет эффективно интерпретировать кривые восстановления забойного давления.

4. Выбор fo, дающего значения Pi,*j (rc ) = 1, не влияет на протяженность нелинейного участка, соответствующего неустановившемуся движению, на графике зависимости Pi,*j (rc ) от ln(l/foj).

Аналитическое выражение решения функции F = f (f0, r, h,,t*) имеет вид:

1 2h f F( f0, rc, h,t*) = exp(- f0 / t*)exp + 2t* rc t* + f0 - f+ (6) erf 2(nrc h ) t* - erf 2(nrc h ) t* }, n= где безразмерные параметры соответственно равны:

Pages:     || 2 | 3 |



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.