Файл: Орлов В.С. Проектирование и анализ разработки нефтяных месторождений при режимах вытеснения нефти водой.pdf

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 10.04.2024

Просмотров: 203

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

стадии процесса

их эксплуатации — как

предельный

случай

«раз ­

резания» з а л е ж и ;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2) площадное

заводнение как

вторичный метод

эксплуатации

з а л е ж и , применяемый

в

условиях,

когда

основные

 

запасы

нефти

у ж е отобраны.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В силу

специфики

нефтяных

месторождений

С С С Р

(относи­

тельно высокие значения гидропроводности пластов

и пр.),

подхода

к проблеме

разработки

нефтяных

месторождений,

 

а т а к ж е

того

факта, что большинство месторождений нашей страны вступило в

эксплуатацию

в

последние 15—20 лет, площадное заводнение у

нас

в С С С Р

не

нашло пока широкого применения, за исключе­

нием

некоторых

нефтяных

месторождений Средней Азии и

Азер­

б а й д ж а н а .

 

 

 

 

В

практике

разработки

нефтяных месторождений С Ш А

пло­

щадное заводнение широко используется как вторичный метод эксплуатации .

В последние

годы

как у нас в стране

( З а п а д н а я У к р а и н а ) ,

так

и за рубежом открываются месторождения, р а з р а б о т к а

 

которых

может быть запроектирована при площадном заводнении с

н а ч а л а

их эксплуатации

как

предельном

случае

«разрезания»

з а л е ж и , а

т а к ж е

при закачке

взаиморастворимых

жидкостей и

газа

вы­

сокого

давления .

 

 

 

 

 

 

Кроме того, у ж е

в настоящее

время

возникают задачи

проек­

тирования вторичных методов добычи нефти, в частности, пло­ щадного заводнения на истощающихся месторождениях, удельный вес которых со временем будет возрастать . Поэтому в настоящее время необходимо уточнить решение ряда задач, связанных с рас­ четами процесса вытеснения нефти водой при площадном завод ­ нении в свете современных физических представлений об этом процессе.

Наиболее

полно вопросы

разработки з а л е ж е й при

площадном

заводнении

освещены в американской литературе

и, в

частности,

в монографиях

М. Маскета

[117] и [118]; а т а к ж е

в

работе

[24].

Формулы

М.

М а с к е т а д л я расчета дебита жидкости при

раз ­

личных системах площадного заводнения получены, исходя из точ­

ных

решений, но д л я идеализированных условий

течения жидкости

в пористой среде

(пласт принимали однородным по

проницаемо­

сти)

вытесняем-ая

и вытесняющая

жидкости имели

одинаковую

вязкость,

процесс

вытеснения-—поршневой. Н о

д а ж е

и д л я

этих

условий

формулы,

приведенные в

работе [117],

позволяют

лишь

рассчитать дебит жидкости до прорыва воды в эксплуатационную

скважину, т. е.

они неприемлемы д л я расчетов

процесса п л о щ а д ­

ного заводнения

как вторичного метода добычи

нефти.

В последующих работах процесс площадного заводнения ис­ следовали различные авторы как путем аналитических расчетов, так и потенциометрическим моделированием и на физических мо­ делях с применением рентгеноскопии.

В этих исследованиях анализируется влияние соотношения

63

коэффициентов подвижностей на процесс

площадного заводнения

в условиях поршневого вытеснения нефти

рабочим агентом. При­

чем под коэффициентом подвижности понимается отношение фа­ зовой проницаемости породы для данной жидкости к ее вязкости.

Различие в подвижностях за фронтом движения и перед ним учитывается отношением коэффициентов подвижности.

где индекс «1» относится к вытесняющей жидкости, а «2» к вы­

тесняемой.

 

 

 

 

 

При равенстве фазовых

проницаемостей

перед фронтом

и за

ним М = р 2 / р і (в

наших обозначениях pQ = p „ / p D ) .

 

 

В рассматриваемых ниже работах американских

исследовате­

лей описывается

в основном

влияние коэффициента

подвижности

M на проводимость элемента системы заводнения и

на коэффи ­

циент охвата.

 

 

 

 

 

Следует отметить, что в этих работах не рассматривается

слу­

чай площадного

заводнения,

а исследуется

процесс

вытеснения

нефти взапморастворимыми (смешивающимися) жидкостями . Та­

кая постановка задач объясняется сложностью учета

непоршневого

вытеснения нефти

водой

(учета

изменения фазовых

проницаемо ­

стей от насыщенности в переходной зоне) .

 

Использование

ж е в

опытах

взаиморастворимых

жидкостей

позволяло исключить из рассмотрения переходную зону и пред­

ставить процесс вытеснения

поршневым.

 

Строгого

аналитического решения задач при определении ха­

рактеристик

площадного заводнения для МФІ

нет. Приближенное

решение задачи для Мф\

с использованием

метода последова­

тельных приближений выполнено И. С. Ароповскнм [188] на счет­ ной вычислительной машине . Он исследовал влияние M на харак ­ тер изменения проводимости системы и коэффициент охвата.

Большинство исследований выполнено на потенциометрических моделях с применением рентгеноскопии с целью оценки влияния соотношения подвижностей и числа прокачанных объемов нагне­ таемого рабочего агента на коэффициент охвата при линейной и

пятиточечной

системах

размещения скважин .

 

 

 

 

 

 

 

Линейная

система

 

 

 

В

работах

[188]

и

[189]

приведены

результаты

исследований

коэффициента

охвата

до прорыва

численными

методами и на мо­

делях,

а

в статье

[189] — на модели

до

прорыва

вытесняющего

агента

в

эксплуатационную

с к в а ж и н у

и

после

него. PI. С. Аро-

новский получил следующие величины коэффициента охвата в момент прорыва .

64

П ри

M , равном

10 по численному расчету,

ß0 n = 5 9 , l % , а на

потенцнометрической

модели

ß o n = 62,9%-

При

М=1

расчетным

путем

ßon = 70 %, а

на

модели — 71,6%. Из

сопоставления

резуль­

татов исследований при M от 0,1 до 10 автор приходит

к

выводу,

что увеличение соотношения

подвижностей

приводит к

 

уменьше­

нию коэффициента охвата в момент прорыва. Д а й с , Кодл и Эриксон [190] на физической модели с применением рентгеноскопии изучали влияние соотношения подвижностей M на коэффициент охвата в различные моменты времени до прорыва и после него.

Особенность приведенных ими данных состоит в том, что при высоких соотношениях подвижностей M и в частном случае при высоких до=Мы/мв коэффициент охвата до прорыва сравнительно низок, по значительно увеличивается при дальнейшей эксплуата ­ ции. Так, например, при ц.о = 5 коэффициент охвата до прорыва составляет 58%, при прокачке одного первого объема вытесняю­

щего

агента — 80%

и при полутора

объемах

 

достигает

89%.

 

 

 

 

 

 

Пятиточечная

система

 

 

 

 

 

 

В

работе

[189] приводится

зависимость

ß0 n = ßon ( M ) ,

получен­

ная

на

физической

 

модели.

Показано,

что

коэффициент

охвата

до прорыва равен 100% при

M от

0,01

до

0,1

и в

дальнейшем

при

увеличении

M снижается,

п р и б л и ж а я с ь

к

50%

при

М = 1 0 .

При М=і

ßon =

69%.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

И. С. Арановский и Реми [191] проводили исследования на по­

тенцнометрической

модели в

диапазоне

M

от 0,1

до

10

и

М = оо.

Интересно отметить, что коэффициент охвата при очень

высоких

соотношениях

подвижностей

имеет

сравнительно

большие

значе­

ния. Так, например;

при М = 1 0

ßon = 64%,

а

при

 

M = о о ß o n

= 62%.

Такие значения

ß o n ,

вероятно,

можно объяснить

 

тем, что в усло­

виях потенциометрического моделирования процесс предполагается поршневым, чего не наблюдается в реальных условиях.

Особый интерес представляют эксперименты, проведенные на физических моделях с применением рентгеноскопии с целью изу­ чения коэффициента охвата до прорыва и после него [189]. Как и при линейной системе размещения скважин, приведенные в этой работе исследования показывают возможность значительного уве­ личения коэффициента охвата после прорыва, причем это увели­

чение может достигать 50%.

 

 

 

 

 

 

 

Авторы приходят

к выводу

о необходимости

учета

изменения

коэффициента охвата

при промывке

пласта

после прорыва воды в

э ксплу ат а ии он н ы е

скв а ж и ны.

 

 

 

 

 

 

 

Аналогичные опыты были приведены в работе

[192].

 

 

К а к следует

из коаткого

обзора

з а р у б е ж н ы х

исследований, они

были

выполнены

в

основном

дл я

оценки

влияния

соотношения

подвижностей M в условиях поршневого вытеснения нефти сме­

шивающимися

жидкостями

на

коэффициент охвата

и

проводи­

мость

системы.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5 В . С. Орлов

65

В данной главе дается вывод приближенных, но достаточно точных формул для расчета дебита жидкости при площадном за­ воднении на основе метода фильтрационных сопротивлений. Эти формулы позволяют учесть различие в вязкостях нефти и воды, непоршневой характер вытеснения нефти водой и рассчитать про­ цесс изменения дебита жидкости во времени до прорыва воды в эксплуатационную скважину, т . е . формулы приближенно справед­ ливы д л я расчета площадного заводнения как предельного случая разрезания з а л е ж и .

Н и ж е будет сделана попытка уточнения формул для расчета дебита жидкости, нефти и воды во времени до прорыва воды в эксплуатационные скважины и проведены исследования этих за­

висимостей

после прорыва

воды

с учетом

непоршневого характера

вытеснения

в переходной

зоне д л я различных систем

площадного

наводнения.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рассматривается

площадное

заводнение

как

предельный

слу­

чаи разрезания

нефтяной

з а л е ж и нагнетательными

с к в а ж и н а м и

в

период первичной эксплуатации . При гидродинамических

расчетах

выделяется

один элемент

системы площадного заводнения . П л а с т

однороден

по проницаемости

и

имеет постоянную - мощность . Вяз ­

кости вытесняющей

воды

и

вытесняемой

жидкости

 

(нефти)

раз­

личны. З а д а н ы

постоянные и

одинаковые во всех

эксплуатацион ­

ных с к в а ж и н а х

забойные

давления рс.я

и

забойное

давление

в

нагнетательной

скважине

рс.и.

Принимается,

что

в

процессе

фильтрации поле линий токов не изменяется.

 

 

 

 

 

 

 

Требуется найти

зависимости

дебита

жидкости,

нефти,

воды

и

коэффициента охвата во времени до прорыва воды в эксплуата ­

ционные скважины и после него с учетом изменения фазовых

про-

ннцаемостей в переходной зоне

нефть — вода.

 

З а д а ч а решается

на основе

метода фильтрационных сопротив­

лений в следующей

последовательности.

 

1. Проводится схематизация

течения. Фактические линии

тока

жидкости заменяются ломаными линиями . В элементе заводнения выделяется система «жестких» трубок тока.

 

2. Рассчитывается

дебит жидкости,

нефти и

воды

во времени

по

к а ж д о й трубке

тока в отдельности;

а затем

путем

суммирова ­

ния

и по элементу

в

целом.

 

 

 

Рассмотрим более подробно порядок расчета дебита. Ввиду симметричности фильтрационного потока можно рассматривать только часть элемента системы заводнения .

Д е б и т жидкости нефти и воды во времени трубки тока, огра­

ниченной линиями тока і и

определяют в следующей

после­

довательности.

 

 

1. Р а с с м а т р и в а ю т фильтрационное сопротивление трубки

тока

как функцию суммарного количества проникшей в пласт по данной трубке жидкости Q,K и координаты Гф — м т = ш т ( С ж , Гф). П о мере перемещения фронта вытеснения нефти водой фильтрационное сопротивление трубки будет изменяться вследствие различия вяз -

66

костей нефти и воды и изменения

фазовых

проницаемостей

в

переходной зоне.

 

 

 

 

 

 

 

 

Фильтрационное

сопротивление

трубки тока

после прорыва

по

ней воды в эксплуатационную скважину будет лишь

функцией

суммарного количества прокачанной по ней жидкости.

 

 

2.

С

учетом известных величин

перепада давления и

парамет ­

ров пласта рассчитывают зависимость дебита

жидкости трубки •

тока

от

суммарного

количества

прокачанной

по

ней

жидкости:

3.

С

учетом

 

 

От (<Эж)

 

 

 

'

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

<7ж ( Q » ) = - ^

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

at

 

 

 

 

путем

численного

дифференцирования

зависимости

Сж.т=^7ж.т(Сж)

строят зависимость дебита жидкости

трубки тока во времени: ,

 

 

 

 

 

<7ж.т = <7ж,т(0-'

 

 

 

 

4.

Суммируя

дебит жидкости

во

времени

по

всем

трубкам

тока, определяют зависимость дебита жидкости по времени по эле­ менту заводнения в целом.

 

5. Д о л я

нефти в потоке жидкости

пи,

а

следовательно,

 

и

воды

Нц=1 — "н

каждой трубки тока определяют

по формуле работы

[23]:

 

 

 

 

 

Л Н = - ^

= /(Р) = — Z3 ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Чжл

 

 

1-1о

 

 

 

 

 

 

 

где

ро = — î

 

z—

нефтеиасыщенность

пор

подвижной

нефтью

на

стенке скважины .

 

 

z=z(Qni)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

С н а ч а л а

находят зависимость

 

после

прорыва

 

воды,

а следовательно, и долю нефти в потоке жидкости как

функцию

суммарного

количества

прокачанной

жидкости

п п

= #н. тА7>к. т =

~/(QH<).

З а т е м

эти зависимости

перестраивают

в

координатах

• пя

т = п и . T ( t ) .

Учитывая,

что

dt=

d®x

, строят

результирующую

кривую по элементу в целом.

 

<?ж

(<2ж)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6. Зависимость доли

воды

в

потоке

жидкости

строят,

исходя

из

соотношения

/ і „ = 1 — п п .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

§ 2. СХЕМАТИЗАЦИЯ ПЛАСТОВЫХ ФИЛЬТРАЦИОННЫХ

ПОТОКОВ

 

ПРИ РАЗЛИЧНЫХ СИСТЕМАХ ПЛОЩАДНОГО ЗАВОДНЕНИЯ

 

 

 

Д л я

расчета

фильтрационных

сопротивлений

трубок

тока

не ­

обходимо схематизировать действительную форму линий

 

тока

&

виде ломаных линий. Принимаем, что форма линий

тока

не

и з ­

меняется

во времени (схема «жестких»

линий т о к а ) .

 

 

 

 

 

 

При построении схемы фильтрационного потока

будем

исходить

из следующих

положений .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5* 62

Смотрите также файлы