Теоретические и технологические основы теплового воздействия на залежи аномально вязких нефтей и битумов

Моделирование процесса нефтеотдачи проведено в условиях двухфазной фильтрации. Трещиновато-пористый пласт рассечен системой параллельных вертикальных трещин, которые вскрываются системой горизонтальных добывающих скважин (рис. 14).

Температуру пласта определяем по формуле (8) в размерной форме. Используя идеи последовательной смены стационарных состояний, будем считать температуру в интервале времени постоянной, равной полусумме температур в начале и в конце рассматриваемого интервала. Относительную фазовую проницаемость для нефти определяем по зависимости (И.А. Чарный, Чэнь Чжун-сян)

(22)

где s - водонасыщенность.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рисунок 14 - Модель трещиновато-пористого пласта, разрабатываемого системой горизонтальных скважин

Объемный дебит с единицы площади в трещины при последовательной смене стационарных состояний

.(23)

Дебит в горизонтальные скважины непосредственно из пористого блока по формуле Ю.П. Борисова

.(24)

Фазовая проницательность , где к - абсолютная проницаемость. Дебит нефти из элемента объёма пласта будет равен сумме дебитов, вычисленных по формулам (23) и (24). Умножив полученный результат на число объёмов и на время получим приток за рассматриваемый промежуток времени.

Расчёт нефтеотдачи на промежутке времени следует начинать с определения водонасыщенности пласта, достигнутой к концу промежутка времени . На этом этапе водонасыщенность определяется как отношение суммы начального объёма воды в пласте и объёма добытой нефти за промежуток времени к поровому объёму пласта.

Далее методика определения нефтеотдачи такая же, как и в предыдущем цикле. Следуя этой методике, определяется нефтеотдача за заданный промежуток времени разработки. Разработана компьютерная программа на языке программирования Borland Delphi 7.0, которая позволяет прогнозировать нефтеотдачу при различных геолого-промысловых условиях.

В качестве примера на рис. 15 приведена нефтеотдача пласта, полученная по разрабатываемой методике для блока площадью S = 10⁵ м², = 20 м при начальной водонасыщенности s = 0,2 и уклонных блоков ЭУ-3-ЮГ и ЮГ-3 НШ-1.

Рисунок 15 - Нефтеотдача трещиноватой залежи разрабатываемой системой горизонтальных скважин: 1 - по разработанной методике; 2 - уклонного блока ЭУ-3-ЮГ НШ-1; 3 - уклонного блока ЮГ-3 НШ-1

Разработанная методика для оценки нефтеотдачи трещиноватых пластов, дренируемых системой горизонтальных скважин, показала хорошую сходимость с фактическими данными при разработке Ярегского месторождения.

В девятом разделе на основе промысловых данных методами корреляционно-регрессионного анализа построены и исследованы статистические модели, позволяющие интерпретировать и прогнозировать результаты нефтедобычи.

Технология разработки нефтяных месторождений с применением тепловых методов является одной из наиболее сложных в нефтедобыче и не поддающаяся в целом аналитическому описанию процессов. Поэтому статистические методы выявления связей и прогнозирования технологических показателей разработки могут быть достаточно эффективными. Экстраполяция построенной по фактическим данным зависимости позволяет с высокой точностью прогнозировать добычу нефти и нефтеотдачу на последующий период.

Результирующей характеристикой проводимых мероприятий по тепловому воздействию является нефтеотдача как отдельных объектов, так и месторождения в целом. Коэффициент нефтеотдачи зависит от большого числа факторов и носит стохастический характер, т.е. содержит элементы неопределенности. Эти неопределенности связаны с переплетением и взаимодействием факторов, влияющими на объём нефтедобычи.

Возможность и эффективность использования статистических методов рассмотрена на примере Ярегского месторождения, на котором за более чем 35-летний период применения тепловых методов накоплен большой статистический материал как по отдельным блокам, так и по месторождению в целом. На основе этого материала установлены количественные связи между главными факторами, влияющими на КИН пластов этого месторождения.

На основе анализа статистических данных установлено, что в динамике добычи нефти и закачки пара при разработке Ярегского месторождения выделяются три стадии. Первая стадия - стадия растущей добычи нефти и закачки пара. Средняя продолжительность этой стадии 3-4 года. К концу этого периода объём закачки пара составляет 0,2-0,4 порового объёма пласта, нефтеотдача достигает 15-16%. Вторая стадия - стадия стабильной добычи нефти и закачки пара. Продолжительность стадии 3-6 лет. К концу этой стадии объём закачки пара достигает 0,5-0,8 порового объёма пласта, нефтеотдача 30-40%. Третья - завершающая стадия разработки характеризуется монотонным снижением добычи нефти и составляет 10-15 лет.

Однофакторные статистические модели, отражающие зависимости между закачкой пара в поровых объёмах и нефтеотдачей для нескольких уклонных блоков показали линейный характер между рассматриваемыми признаками с коэффициентами корреляции, близкими к единице. Линейный характер полученных зависимостей полностью отражает результаты лабораторных и промысловых исследований зависимости нефтеотдачи от температуры.

Построена линейная многофакторная модель, связывающая количество закачанного в пласт пара, число действующих добывающих скважин и площадь в тепловой обработке с количеством добытой нефти по месторождению. С помощью критерия Стьюдента показано, что на уровне значимости 0,05 все коэффициенты уравнения регрессии статистически значимы. Исследования влияния рассматриваемых факторов на количество добытой нефти с помощью коэффициента эластичности показали, что наибольшее влияние оказывает количество закаченного пара. Наименьшее влияние - количество добывающих скважин.

На основе промысловой статистики построена линейная модель зависимости годовой добычи нефти на одного рабочего от квалификации рабочих и внутрисменных простоев. Совокупный коэффициент множественной корреляции, характеризующий тесноту связи между результирующим и факторными признаками, равен 0,745. Проверка с помощью критерия Фишера показала, что модель статистически значима. Проведены исследования влияния каждого из рассматриваемых факторов на производительность труда.

Нелинейная многофакторная модель для выявления связей между основными показателями разработки построена в виде полинома второй степени. В качестве факторных признаков приняты количество закачанного в пласт пара, число действующих нагнетательных скважин, число действующих добывающих скважин и площадь пласта, находящаяся в тепловой обработке. Результирующим признаком является количество добываемой нефти. С помощью критерия Сильверста показано, что модель удовлетворительно отражает имеющиеся связи при разработке Ярегского месторождения.

Полученные модели показали хорошее совпадение с фактической добычей, что даёт основание для их применения как на вновь вводимых, так и на разрабатываемых площадях.

Основные выводы и рекомендации

Диссертационная работа представляет собой теоретические исследования и анализ промысловых работ при тепловом воздействии на залежи нефти аномально высокой вязкости и битумов, и создание на этой основе технологических принципов разработки подобных залежей. Реализация этих технологий позволяет решить важную научно-техническую проблему - вовлечь в активную разработку большие запасы высоковязких нефтей и битумов.

Результаты исследований формулируются в виде следующих положений:

1. Выполнен системный анализ отечественных и зарубежных исследований по тепловому воздействию на нефтяные пласты, а также различных технологий разработки залежей аномально вязких нефтей и битумов. На основании проведенного анализа выявлены основные технологические проблемы и сформулированы направления работы по исследованию теоретических и технологических основ теплового воздействия на залежи аномально вязких нефтей и битумов.

2. Проведены исследования по определению температурного поля в относительно однородном пласте при радиальном течении горячей жидкости. Получены точные и приближенные решения. Численные эксперименты показали, что полученные приближенные решения дают удовлетворительные результаты и могут использоваться для инженерных расчетов.

3. Разработаны математические модели прогрева пласта в различных геолого-промысловых условиях с использованием естественных и искусственных зон высокой проницаемости, трещин, стволов скважин, водоносных пропластков. С помощью этих моделей обоснованы возможность и пути использования этих зон для организации эффективного процесса разработки залежей нефти аномально высокой вязкости и битумов.

4. На основе теоретических исследований разработаны технологические принципы теплового воздействия на залежи аномально вязких нефтей в различных геолого-промысловых условиях.

5. Разработана методика и на её основе компьютерная программа для оценки нефтеотдачи трещиноватого пласта, дренируемого системой горизонтальных скважин. Численные эксперименты показали результаты, близкие с фактическими данными разработки пласта Ярегского месторождения.

6. Построены статистические модели по данным, полученным при разработке Ярегского месторождения термошахтным методом. Полученные модели могут использоваться для прогнозирования технологических показателей разработки месторождений термошахтным способом.

7. Методики, разработанные на основе выполненных исследований, могут быть использованы при проектировании разработки залежей аномально вязких нефтей и битумов.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах

а) монографии

1. Рузин, Л.М. Технологические принципы разработки залежей аномально вязких нефтей и битумов [Текст]: монография / Л.М. Рузин, И.Ф. Чупров; под ред. Н.Д. Цхадая. - Ухта: УГТУ, 2007. - 244 с.

2. Чупров, И.Ф. Решение прикладных задач нефтегазового дела приближенными методами [Текст] / И.Ф. Чупров, А.А. Мордвинов. - Ухта: УГТУ. - 2008. - 118 с.

б) научные статьи в журналах, рекомендованных ВАК РФ

3. Рузин, Л.М. О возможности прогрева трещиноватой залежи высоковязкой нефти, подстилаемой водой [Текст] / Л.М. Рузин, В.И. Мигунов, И.Ф. Чупров // Нефтяное хозяйство. - 1977. - № 9. - С. 36-38.

4. Чупров, И.Ф. Исследование распределения тепла в пласте при радиальном течении горячей жидкости [Текст] / И.Ф. Чупров // Известия вузов. Нефть и газ. - 1999. - № 5. - С. 34-37.

5. Регрессионная модель зависимости производительности труда от квалификации рабочих и внутрисменных простоев [Текст] / Г.А. Голубева, Л.П. Попова, Е.А. Канева, И.Ф. Чупров // Известия вузов. Нефть и газ. - 2005. - № 5. - С. 104-108.

6. Чупров, И.Ф. Моделирование температуры пласта при закачке пара в водоносный пропласток [Текст] / И.Ф. Чупров // Известия вузов. Нефть и газ. - 2008. - № 4. - С. 60-64.

7. Чупров, И.Ф. Тепловая эффективность при прогреве пласта через водоносный пропласток [Текст] / И.Ф. Чупров // Нефтепромысловое дело. 2008. - № 12. - С. 28-31.

8. Чупров, И.Ф. Динамика фильтрационных сопротивлений пласта при закачке пара в водоносный пропласток [Текст] / И.Ф. Чупров // Известия вузов. Нефть и газ. - 2008. - № 5. - С. 43-46.

9. Чупров, И.Ф. О возможности прогрева залежи высоковязкой нефти через трещины [Текст] / И.Ф. Чупров // Геология, геофизика, разработка нефтяных и газовых месторождений. - 2008. - № 10. - С. 50-52.

10. Чупров, И.Ф. Статистическая модель для прогнозирования добычи нефти термошахтным методом [Текст] / И.Ф. Чупров // Нефтепромысловое дело. - 2009. - № 1. - С. 26-27.

в) статьи и доклады на конференциях

11. Рузин, Л.М. Задача о теплопроводном прогреве нефтяного пласта через плотную сетку скважин [Текст] / Л.М. Рузин; институт Печорнипинефть, И.Ф. Чупров; Ухтинский индустриальный институт. - Ухта, 1978. - 10 с. Деп. в ВИНИТИ 17.04.1978, №150.

12. Чупров, И.Ф. Методика определения термодинамических показателей разработки залежи высоковязкой нефти при прогреве через подстилающий водоносный горизонт [Текст] / И.Ф. Чупров. - Ухта: Печорнипинефть, 1979. - 19 с.

13. Чупров, И.Ф. Исследование температурного поля нефтяного пласта при термовоздействии с помощью преобразования Вебера [Текст] / И.Ф. Чупров // Теория функций: Тезисы докладов Всесоюзного семинара. - Сыктывкар, 1993. - С. 73-74.

14. Чупров, И.Ф. Эффективное решение задачи термодинамики нефтяного пласта [Текст] / И.Ф. Чупров // Сборник научных трудов УИИ: проблемы освоения природных ресурсов Европейского севера. - Ухта: УИИ, 1997. - С. 242-245.

15. Бенч, А.Р. Оценка эффективности паротеплового воздействия на пермокарбоновую залежь Усинского месторождения [Текст] / А.Р. Бенч, Е.Ф. Крейнин, И.Ф. Чупров // Современные методы разведки и разработки месторождений полезных ископаемых в условиях крайнего севера. Труды III республиканского семинара (3-5 апреля 1989 г.). - Сыктывкар: Коми научный центр УО АН СССР, 1989. - С. 27-29.

16. Чупров, И.Ф. Интегральная величина тепловых потерь при термовоздействии на нефтяной пласт [Текст] / И.Ф. Чупров // Сборник научных трудов № 4 / Министерство образования Российской Федерации, Ухтинский государственный технический университет; под ред. Н.Д. Цхадая. - Ухта, УГТУ, - 2000. - С. 69-71.

17. Чупров, И.Ф. Статистическая модель расчёта и прогнозирования добычи нефти на Ярегском месторождении [Текст]: сборник научных трудов №5 / И.Ф. Чупров, И.В. Гребенщиков. - Ухта: УГТУ, 2001. - С. 69-73.

18. Чупров, И.Ф. Моделирование процесса нагревания нефтяного пласта при импульсно-дозированном воздействии [Текст] / И.Ф. Чупров // Сборник научных трудов / Федеральное агентство по образованию, Ухтинский государственный технический университет; под ред. Н.Д. Цхадая. - Ухта, УГТУ, - 2005. - С. 280-282.

19. Чупров, И.Ф. Выявление связей и прогноз показателей нефтедобычи методом многофакторного регрессионного анализа [Текст]: сборник научных трудов. Ч. III. / И.Ф. Чупров, И.И. Волкова, Е.А. Канева. - Ухта: УГТУ, 2006. - С. 198-202.

20. Чупров, И.Ф. Различные математические модели прогрева пласта при тепловом воздействии и их сравнительный анализ [Текст] / И.Ф. Чупров // Состояние и перспективы разработки высоковязких нефтей и битумов. Материалы регионального семинара 23 ноября 2007 г. - Ухта: УГТУ, 2008. - С. 64-68.

21. Волкова, И.И. Статистический анализ некоторых технологических показателей добычи нефти на примере Ярегского нефтяного месторождения [Текст] / И.И. Волкова, И.Ф. Чупров, А.А. Волков // Сборник научных трудов: материалы научно-технической конференции (17-20 апреля 2007 г.); в 2 ч., ч. II // под ред. Н.Д. Цхадая. - Ухта: УГТУ, 2008. - С. 332-337.

г) учебные пособия

22. Бенч, А.Р. Новые методы увеличения нефтеотдачи [Текст]: учеб. пособие для вузов / А.Р. Бенч, А.В. Петухов, И.Ф. Чупров. - Ухта: УИИ, 1991. - 108 с.

23. Чупров, И.Ф. Уравнения математической физики с приложениями к задачам нефтедобычи и трубопроводного транспорта газа [Текст]: учеб. пособие для студентов обучающихся по направлению «Нефтегазовое дело» / И.Ф. Чупров, Е.А. Канева, А.А. Мордвинов. - Ухта: УГТУ, 2004. - 127 с.

Соискатель/И.Ф. Чупров/

Размещено на Allbest.ru