Методики расчета технологических показателей разработки, применяемые в США и в нашей стране.

 

1. Одной из основных проблем проектирования и анализа разработки нефтяных месторождений является надежный прогноз добычи нефти, и жидкости во времени (при вытеснении нефти водой).

К настоящему времени получены многочисленные решения задачи оценки технологических показателей эксплуатации нефтяных месторождений во времени.

Процесс разработки нефтегазового месторождения может описываться системой дифференцируемых уравнений с начальными и граничными условиями. Процедуру расчетов на основе созданной геолого-физической модели пласта называют методикой расчета.

Дифференцируемые уравнения, описывающие процессы разработки нефтяных месторождения, основаны на использовании двух фундаментальных законов природы:

- закона сохранения вещества,

- закона сохранения энергии,

 а так же на целом ряде физических, физико-химических и специальных законов фильтрации. Эти законы используются в виде уравнений неразрывности потока или в виде уравнений материального баланса. Основным законом фильтрации является закон Дарси. Все известные законы фильтрации базируются на этом законе. Он фиксирует, что скорость фильтрации линейно и прямо пропорционально зависит от градиента давлений

 

 

где:   ν – скорость фильтрации жидкости,

k – коэффициент проницаемости,

μ – вязкость жидкости в пластовых условиях,

– градиент давления в рассматриваемой точке х.

 

2. Сюда входят методы материального баланса и методы, основанные на экстраполяции фактических характеристик обводнения по известной истории разработки нефтяной залежи. Все методы, которые можно использовать лишь тогда, когда имеется достаточная история разработки залежи к моменту составления проекта разработки – называется эмпирическими.

3. Прогноз процесса обводнения можно выполнить путем гидродинамических расчетов с учетом неоднородности пластов. Этот метод применим как на стадии оценки добывных возможностей месторождения, составления технологических схем разработки, так и в более поздних стадиях проектирования и анализа разработки – называется аналитическим.

В нашей стране методика учета неоднородности пластов в расчетах процесса обводнения впервые была предложена во ВНИИ Ю.П. Борисовым в 1957-1959г.  

К настоящему времени в различных научно-исследовательских институтах разработан ряд аналитических методик прогноза технологических показателей, которые построены на различных предпосылках и степени учета реальных условий фильтрации флюидов в пористой сфере.

Все аналитические методики предполагают по крайне мере четыре следующих допущений:

1. Неоднородный по проницаемости пласт представляется серией однородных пропластков различной проницаемости.

2. Расчетная характеристика неоднородности пласта в целом предполагается равной сумме расчетных характеристик однородных пропластков.

3. Между пропластками не существует гидродинамической связи – отсутствуют перетоки жидкости.

4. Принимается поршневые вытеснения нефти водой. 

5. Пренебрегается гравитационным эффектом. 

 

Метод Стайлса.

В дополнение к общим допущениям метод Стайлса предполагает, что:

1. добыча жидкости, нефти и закачка воды пропорциональны проницаемости и подвижности κ/μ;

2. коэффициент охвата до прорыва воды постоянен;

3. линейная система вытеснения;

4. в момент прорыва жидкости добыча из прослоя становится мгновенно равной добыче воды (поршневое вытеснения);

5. прослои имеют равную толщину;

6. отсутствует остаточная газонасыщенность.

Исходными данными для расчета показателей разработки служит профиль слоев различной проницаемости, начальная и конечная нефтенасыщенность, вязкость нефти и воды в пластовых условиях.

Данные о проницаемости слоев располагаются сверху вниз упорядоченно в убывающей последовательности. Для каждого пропластка вычисляются произведением проницаемости k на толщину                                    “производительность”.

Недостающие значения “производительности”, выраженные в долях единиц, в зависимости от нарастающий толщины изображаются в виде кривой.

С помощью этой кривой вычисляются значения доли воды в потоке жидкости     и нефтеотдачу R к моменту времени, когда по j - му      пропластку прорвалась вода в скважину и пласт в пределах толщины H_j      обводнен и дает воду;

                                       (1)
                                                                                            (2)

где:   H _Σ – общая толщина пласта,

H_j – толщина части пласта, заполненного водой,

J  – номер пропластка по которому вода прорвалась в скважину,

– общая производительность пласта,

– производительность части пласта толщиной H_j,

– отношение подвижностей воды и нефти с учетом коэффициента объемного расширения нефти в.

В уравнении (2) первый член правой части выражает нефтеотдачу полностью обводненных пропластков, а второй – характеризует нефтеотдачу пропластков, из которых продолжает поступать нефть.

Зная количество извлекаемой нефти (активные запасы), определяют для каждого пропластка дебиты нефти и воды, накопленное количество нефти и воды в пластовых условиях.

Накопленная добыча нефти подсчитывается из уравнения материального баланса:  

 

                        (3)
Время получения приращения накопленной добычи нефти определяется из соотношения:

                                                                                                     (4)

В уравнении (4) предполагается, что закачка воды равна добыче жидкости. Знаменатель этого уравнения представляет собой добычу нефти в пластовых условиях.

Накопленное время получают суммированием “приращений времени” Δt (4). Существует несколько модификаций метода Стайлса.