Диссертация (Совершенствование технологии извлечения нефти из карбонатных коллекторов на основе разномасштабных исследований), страница 7

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ПАРАМЕТРОВ И СВОЙСТВ СИСТЕМЫНА МЕХАНИЗМЫ ИЗВЛЕЧЕНИЯ НЕФТИ ПРИ ФИЗИЧЕСКОМ ИГИДРОДИНАМИЧЕСКОМ МОДЕЛИРОВАНИИ2.1 Исследование изменения смачиваемости и влияния на эффективностьразработки исследуемых коллекторов при физическом и гидродинамическоммоделировании2.1.1 Физическое моделирование на основе кернового материалаВ исследованиях, проведенных в рамках составления проектных документови подсчетов запасов, отмечается, что разработка башкирских отложений наАканском месторождении осуществляется в условиях гидрофобного типаколлектора [94–96]. В гидрофобных коллекторах процесс вытеснения нефти изпустотного пространства при прочих равных условиях протекает значительнохуже, чем в гидрофильных.В рамках исследования проведен анализ результатов исследованийсмачиваемости образцов керна. Исследования выполнены по методу Тульбовича[36].

Результаты определения значений показателя смачиваемости М образцовкерна башкирского яруса Аканского месторождения приведены на рисунке 2.1(синий цвет).Установлено, что смачиваемость коллекторов башкирского яруса Аканскогоместорождения изменяется в широком диапазоне значений.С целью уточнения характера распределения смачиваемости поверхностипоровой среды по продуктивному разрезу пласта Аканского месторождения иглубине его залегания спланированы, организованы и проведены целевыелабораторные эксперименты для получения данных о величинах показателясмачиваемости М.Ранее проведенные исследования выполнялись в рамках поставленных задач,охватывали лишь единичные значения для каждой из скважин, проведены в разныегоды, в разных лабораториях, на различных установках.

Для достоверногоопределения закономерности изменения смачиваемости от других параметров43проведен дополнительный лабораторный анализ керна трех скважин со сплошнымвыносом по продуктивному интервалу. Образцы керна для исследованийподбирались с минимально возможным шагом отбора, которые соответствуюткритериям «Общих требований к объекту испытания» согласно [1]. Результатыновых исследований представлены на рисунке 2.1. Для чистоты эксперимента припостроении зависимости показателя смачиваемости М от глубины использовалисьтолько новые результаты исследований [97].Рисунок 2.1 – Гистограмма распределения показателя смачиваемости МПри осуществлении процедуры отбора фрагментов сплошного керна,пригодных согласно требованиям ОСТ 39-180-85 для специальной подготовкиобразцов керна для проведения исследований по смачиваемости, обнаруженосущественное различие в количестве разломов и трещин и их размеров по длиневынесенного на поверхность сплошного керна, а именно: густота трещин в верхнейполовине продуктивного пласта оценочно практически в два раза меньше, чем внижней половине продуктивного пласта.

Наглядным свидетельством этого служатотношения углов наклона прямых линий, статистически значимо описывающие44динамику частоты отбора количества образцов керна на один метр продуктивногопласта по глубине его залегания (Рисунок 2.2).Рисунок 2.2 – Динамика частоты отбора количества образцов керна на один метрпродуктивного пласта по глубине его залегания45Графическая иллюстрация результатов лабораторных исследований, ихстатистические обработка и описание приведены на рисунках 2.3–2.5.Для удобства анализа все значения приведены к единице. По оси абсциснанесены значения глубины взятия образца, где условно принимается 0 – кровляколлектора, 1 – подошва; по оси ординат нанесены значения лабораторныхисследований по определению показателя смачиваемости и его накопленноезначение, где 1 – максимальное значение.

Для каждой скважины, по результатампроведенных лабораторных исследований, дополнительно построены кривыенакопленной суммы величин показателя смачиваемости от приведенной толщиныпласта. Известно, что по типу, характеризующему интегральную кривую, можноопределить какой вид зависимости имеет ее производная (убывающая,возрастающая, постоянная). Полученные кривые описываются уравнениемполинома с показателем степени 2 (уравнением параболы). Во всех случаяхзависимости имеют тип «выпуклая вверх», это говорит о том, что зависимостьпоказателя смачиваемости от приведенной толщины пласта имеет монотонноубывающий вид.Рисунок 2.3 – Графическая иллюстрация результатов лабораторныхисследований, их статистические обработка и описаниепо скважине 196846Рисунок 2.4 – Графическая иллюстрация результатов лабораторныхисследований, их статистические обработка и описаниепо скважине 2010Рисунок 2.5 – Графическая иллюстрация результатов лабораторныхисследований, их статистические обработка по скважине 201847По результатам статистической обработки фактических величин показателясмачиваемости М выявлено, что динамика их распределения от кровли к подошвепродуктивного пласта имеет убывающий характер и может быть статистическизначимо описана уравнением прямой линии, поскольку кривые накопленнойсуммы величин этого показателя во всех случаях наиболее хорошо описываютсяполиномиальной зависимостью с показателем степени 2 (уравнениями параболы) скоэффициентами корреляции свыше 0,98 при уровнях значимости свыше 99 %(рисунки 2.3–2.5).Графическая иллюстрация распределений фактических величин показателясмачиваемости М от кровли к подошве продуктивного пласта и глубине егозалегания представлена на рисунке 2.6, а также их линейные модели, которыеимеют не более чем пятипроцентное отличие от соответствующих фактическихраспределений на рисунке 2.7.а)б)Рисунок 2.6 – Графическая иллюстрация распределений фактических величинпоказателя смачиваемости М по толщине продуктивного пласта а)поскважинно;б) общая, осредненная на метр толщины пласта48Рисунок 2.7 – Графическая иллюстрация распределений фактических величинпоказателя смачиваемости М и их линейные моделиТаким образом, выявлено уменьшение доли гидрофильной поверхности откровли к подошве карбонатного продуктивного пласта башкирского ярусаАканского нефтяного месторождения по линейному закону с темпом от 0,08 % до1,2 % на один погонный метр толщины пласта в диапазоне ее величин от 52 % до12 %.2.1.2 Результаты численных исследований с учетом особенностейсмачиваемостиВсе большее число специалистов считают, что нефтяные пластыхарактеризуются не одним типом смачиваемости повсеместно, а смешаннымсмачиванием, данная точка зрения подтвердилась проведенными исследованиями:смачиваемость изменяется в пределах разреза одной скважины.Дляопределенияцелесообразностиучётаизмененияпоказателясмачиваемости по глубине при проектировании систем разработки для условийбашкирского яруса Аканского месторождения проведены исследования с49применением гидродинамического моделирования.

В качестве инструментаисследованийиспользовалсяпрограммныйкомплексгидродинамическогомоделирования Tempest More фирмы Roxar.ПрипостроенииГДМотсутствуетвозможностьввестипараметрсмачиваемости напрямую, поэтому для описания характера изменения по глубинедля условий башкирского яруса Аканского месторождения построена зависимостьна основе керновых исследований «остаточная нефтенасыщенность – показательсмачиваемости М» (Рисунок 2.8). Она использована для построения зависимости«глубина – остаточная нефтенасыщенность» и заложена в модель. Дополнительнопроизводилась модификация относительных фазовых проницаемостей (ОФП)(сдвиг точки пересечения зависимостей ОФП по воде Krw и по нефти Kro погоризонтали).Следует отметить, что полученная в работе зависимость остаточнойнефтенасыщенности от показателя смачиваемости М согласуется с зависимостью,полученной Доналдсоном и др.

(Рисунок 2.9). Показано, что максимальнаянефтеотдача характерна для пород с нейтральной смачиваемостью или слабогидрофильных образцов [98].Рисунок 2.8 – Зависимость остаточной нефтенасыщенности от показателясмачиваемости по результатам керновых исследований50Рисунок 2.9 – Фотокопия зависимости остаточной нефтенасыщенности отпоказателя смачиваемости, полученная методом Горного бюро США (USBM)(Тиаб Дж., Доналдсон Э.Ч. Петрофизика – Теория и практика изучения) [98]Проведены расчеты по двум вариантам: во-первых, по типовому подходу, аименно с неизменной величиной доли гидрофильной поверхности, и, во-вторых, сучётом заданного темпа уменьшения доли гидрофильной поверхности по глубинезалегания продуктивного пласта [97].При расчете вариантов ограничения на забойные давления добывающихскважин соответствуют давлению насыщения пластовой нефти газом, объемызакачиваемой воды задавались из условия компенсации, равной 100 %.Ограниченияпоработедобывающихскважинзадавалисьследующие:максимальная обводненность – 98 %, минимальный дебит нефти – 0,5 т/сут.Распределение воды по пропласткам значительно отличается вследствиеразличной скорости продвижения воды по пластам с различной смачиваемостью(рисунок2.10).Фронтвытесненияприучетесмачиваемостиявляетсянеравномерным как по латерали, так и по вертикали, что приводит к более резкомуи быстрому прорыву воды в добывающие скважины.

Это можно заметить подинамике падения дебитов нефти и динамике обводненности: до прорыва воды вслучае учёта изменения смачиваемости поверхности порового пространства51продуктивного пласта наблюдаются более высокие показатели дебита нефти, апосле прорыва происходит более резкое обводнение закачиваемой водой(рисунок 2.11).а)б)Рисунок 2.10 – Распределение закачиваемой воды без учета (а) и с учетом (б)изменения смачиваемостиРезультаты расчётов (рисунок 2.11) показали существенную необходимостьучётаизменениясмачиваемостиповерхностипоровогопространствапродуктивного пласта по глубине его залегания для снижения рисков получениязавышенных показателей разработки при прогнозировании, а именно: при учетеизменения смачиваемости накопленная добыча нефти, например, за первые шестьлет разработки ниже на 30 %, а водонефтяное отношение выше на 18 % посравнению с вариантом без учёта изменения смачиваемости.Таким образом, проведенные исследования показывают важность учётаизмененияпоказателясмачиваемостиприпроектированииразработкикарбонатных коллекторов и формировании режимов заводнения по отдельнымнагнетательным скважинам.

Для снижения рисков получения завышенных52показателейразработкиприпрогнозированииисоставлениипроектно-технической документации на разработку необходимо учитывать анизотропиюсмачиваемости.Рисунок 2.11 – Динамика технологических показателей разработкипо двум вариантам гидродинамического моделированияВыявлены количественные закономерности изменения смачиваемости породбашкирского яруса по глубине залегания пласта на основе моделирования накерновом материале. Показано, что смачиваемость линейно изменяется отсмешанного типа до преимущественно гидрофобного с увеличением глубины, чтов свою очередь значительно влияет на разработку нефтяных месторождений итребует учёта.532.2 Исследование влияния изменения эффективного давления нафильтрационно-емкостные свойства при физическом и гидродинамическоммоделированииПри разработке карбонатных коллекторов необходимо производить оценкустепени изменения ФЕС пластов при изменении пластового давления, а такжеучитывать этот процесс в геолого-гидродинамической модели (ГГДМ).

Всовременных пакетах гидродинамического моделирования в качестве исходныхданных используются таблицы изменения ФЕС в зависимости от давления. Приэтом при создании таких моделей чаще всего изменение пористости учитываетсячерез линейную функцию, как и коэффициент сжимаемости, а проницаемостьколлектора вообще принимается постоянной. Для более достоверного учета вцифровых моделях динамики ФЕС пород необходимы надежные лабораторныеизмерения на керне.С этой целью проведены исследования по изменению пористости ипроницаемости образцов керна по жидкости во всем диапазоне возможныхэффективных давлений Рэф для башкирского яруса Аканского месторождения [99].Эксперименты проведены на установке УИПК-1М.