*112567*

Технические науки / 12. Автоматизированные системы управления на производстве

Черевко Н.А., Григорьев В.В., Быстров С.В., Литвинов Ю.В.

Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики, НИУ ИТМО, Россия

Гидродинамические методы исследования и увеличения нефтеотдачи пластов и скважин

С началом использования нефти в промышленных целях потребность в этом виде полезного ископаемого только увеличивается. В настоящее время нефть используется, как сырье для нефтехимии, является источником для производства моторных топлив, масел и смазок, а также мазута, строительных материалов. Кроме того, нефть применяется, как сырье для получения ряда белковых препаратов.

Почти вся добываемая в мире нефть извлекается посредством буровых скважин, закрепленных стальными трубами высокого давления. Для подъема нефти и сопутствующих ей газа и воды на поверхность скважина имеет герметическую систему подъемных труб, механизмов и арматуры, рассчитанную на работу с давлениями, соизмеримыми с пластовыми.

Выбор способов эксплуатации скважин составляет одну из важнейших задач комплексного проектирования разработки нефтяных месторождений, тесно взаимосвязанную с другими элементами проекта и существенно влияющую на них и все показатели добычи нефти. Этот принцип заложен в основу всех современных методик составления технологических схем и проектов разработки, хотя он нередко выполняется не в полной мере.

Эффективность извлечения нефти из нефтеносных пластов современными, промышленно освоенными методами разработки во всех нефтедобывающих странах на сегодняшний день считается неудовлетворительной, хотя потребление нефтепродуктов во всем мире растет из года в год. Средняя конечная нефтеотдача пластов по различным странам и регионам составляет от 25 до 45%.

Остаточные или неизвлекаемые промышленно освоенными методами разработки запасы нефти достигают в среднем 55-75% от первоначальных геологических запасов нефти в недрах.

Поэтому актуальными являются задачи применения новых технологий нефтедобычи, позволяющих значительно увеличить нефтеотдачу уже разрабатываемых пластов, на которых традиционными методами извлечь значительные остаточные запасы уже невозможно.

Во всем мире с каждым годом возрастает интерес к методам повышения нефтеотдачи пластов, и развиваются исследования, направленные на поиск научно обоснованного подхода к выбору наиболее эффективных технологий разработки месторождений.

Методы увеличения нефтеотдачи классифицируют следующим образом:

· тепловые методы;

· газовые методы;

· химические методы;

· гидродинамические методы;

o интегрированные технологии;

o вовлечение в разработку недренируемых запасов;

o барьерное заводнение на газонефтяных залежах;

o нестационарное (циклическое) заводнение;

o форсированный отбор жидкости;

o ступенчато-термальное заводнение;

· группа комбинированных методов;

· физические методы.

Гидродинамические методы при заводнении позволяют интенсифицировать текущую добычу нефти, увеличивать степень извлечения нефти, а также уменьшать объемы прокачиваемой через пласты воды и снижать текущую обводненность добываемой жидкости.

Методы гидродинамических исследований пластов по взаимодействию скважин называются методами гидропрослушивания.

Сущность метода гидропрослушивания заключается в наблюдении за изменением давления (уровня жидкости) в скважине, происходящим при изменении отбора жидкости из соседних скважин, пробуренных на тот же пласт.

Изменение уровня в соседних (реагирующих) скважинах зависит от величины отбора жидкости из возмущающих скважин, физических свойств пород и жидкостей. По характеру динамики давления в реагирующих скважинах при изменении работы соседних скважин, времени перехода возмущенной или «волны давления» можно определить свойства пласта, положение водогазонефтяных разделов и непроницаемых границ, мест перетоков, локальных и площадных сообщений между пластами.

Изменение давления в пласте распространяется только по проницаемым участкам, поэтому скважины, отделенные от возмущающих непроницаемыми границами, не реагируют на изменения давления в ней, если непроницаемая граница замкнута, или реагируют с запаздыванием, если непроницаемая граница не замкнута. Это позволяет определить наличие в пласте экранов и их расположение, не установленные при бурении.

Кроме гидропроводности, методами гидропрослушивания можно в явном виде получить пьезопроводность пласта, характеризующую упругие свойства пласта и насыщающей их жидкости, что очень важно для контроля процессов разработки месторождений и выбора способа воздействия на пласт.

Модификации методов гидропрослушивания различаются способами возбуждения возмущающих скважин и обработки кривых изменения давления в реагирующих скважинах, что значительно расширяет круг решаемых задач при эксплуатации нефтяных залежей.

Собственно гидродинамическими методами определяют следующие параметры:

· усредненное значение коэффициента гидропроводности пласта ε в районе исследуемой скважины;

· усредненное значение коэффициента пьезопроводности χ пласта;

· коэффициент продуктивности К_пр добывающей скважины и коэффициент приемистости К^| нагнетательной скважины;

· коэффициент гидродинамического несовершенства φ скважины;

· приведенный радиус r_пр скважины.

Коэффициенты гидропроводности, пьезопроводности и продуктивности (приемистости) - комплексные параметры.

Коэффициент гидропроводности

где k_пр - усредненное значение проницаемости пласта в исследуемом районе; h - работающая мощность пласта; µ - вязкость жидкости в пластовых условиях.

Коэффициент пьезопроводности

где k_п - усредненное значение пористости пласта; β_ж - коэффициент сжимаемости пластовой жидкости; β_с - коэффициент сжимаемости пористой среды в исследуемом районе; β^* = m * β_ж + β_с - коэффициент упругоемкости пласта.

Коэффициент продуктивности скважины в пластовых условиях

где q - дебит скважины в пластовых условиях; p_пл - пластовое давление; p_заб - забойное давление; R_к - радиус условного контура питания.

Литература:

1. Акбулатов Т.О., Самсыкин А.В. Гидродинамические методы исследования скважин: Учеб. пособие. – Уфа: Изд-во УГНТУ, 2005. – 43 с.

2. Слюсарев Н.И., Усов А.И. Гидродинамические исследования нефтяных скважин и пластов: Учеб. пособие. – СПб: Санкт-Петербургский государственный горный институт (технический университет), 2002, 67 с.

3. Методические указания ОАО «Лукойл». Методика оценки технологической эффективности методов повышения нефтеотдачи пластов. МУ-01-001-01. – М.: ОАО «Лукойл», 2001.