0 Shares 1039 Views 1 Comments

Новая концепция эффективного порового пространства

Сен 10, 2013
0 1040 1

Новая концепция эффективного порового пространства и ее следствия
в теории и практике разработки месторождений нефти и газа

В последние годы авторы обосновали необходимость перехода от традиционной концепции абсолютного (абстрактного) порового пространства к концепции эффективного (реалистичного) порового пространства. Такой переход имеет серьезные последствия в физике пласта, петрофизике, интерпретации результатов геофизических исследований скважин, теории и практике гидро-динамических исследований скважин, 3D геологическом и гидродинамическом моделировании, подсчете запасов нефти и газа, теории и технологиях разработки месторождений нефти и газа.

Практически все процессы в нашем Мироздании описываются дифференциальными уравнениями.

Не является исключением и теория разработки месторождений нефти и газа.

Современные теория и практика разработки месторождений нефти и газа, методология исследований в сопредельных научных дисциплинах сложились на основе дифференциальных уравнений многомерной, многофазной фильтрации. Которые были опубликованы Маскетом и Мересом в 1936 г. [1]. Однако, интенсивно внедряемые компьютерные 3D геологические и 3D гидродинамические модели пластов привели к выводу об их недостаточной корректности.

Но ведь под уравнения Маскета-Мереса подстроились методологии исследований в сопредельных научных дисциплинах

  • физике нефтегазового пласта,
  • петрофизике и интерпретации результатов геофизических исследований скважин,
  • подсчете запасов нефти и газа,
  • построении 3D геологических и 3D гидродинамических моделей продуктивных пластов,
  • подземной газогидродинамике,
  • методологии гидродинамических исследований скважин и пластов,
  • теории и практике нефте-, газодобычи.

Авторы традиционные представления в области разработки месторождений углеводородов назвали концепцией абсолютного (абстрактного) порового пространства (АПП). Обоснованный же в последние годы альтернативный подход – концепцией эффективного (реалистичного) порового пространства (ЭПП) [2, 3, 4].

В качестве базисных параметров в концепции АПП выступают коэффициент абсолютной проницаемости (по газу) и коэффициент открытой пористости. В концепции ЭПП базисными параметрами являются коэффициент эффективной проницаемости (коэффициент фазовой проницаемости для нефти (газа) при остаточной водонасыщенности) и коэффициент эффективной пористости.

Оказывается, внешний вид исходных дифференциальных уравнений в концепции ЭПП для практически важных случаев остается аналогичным уравнениям Маскета-Мереса в концепции АПП. Однако, меняется «начинка» этих уравнений, вид замыкающих соотношений, в частности, функций относительных фазовых проницаемостей. Такая модификация теоретической основы привносит довольно принципиальные изменения в методологию отмеченных выше научных дисциплин. Последствиями чего является повышение уровня рационализации отечественного недропользования. При более глубоком познании особенностей геологического строения продуктивных пластов.

Наиболее принципиальные особенности концепции ЭПП и её влияния на смежные научные дисциплины заключаются в следующем.

  • Отказ от традиционных, трудоемких и многочисленных исследований в области физики пласта. То есть от определения неинформативных параметров – проницаемости керновых образцов по газу и открытой пористости (сухих образцов). Вместо этого утверждается необходимость определения базисных, для концепции ЭПП, параметров. В том числе для низкопроницаемых коллекторов. Которые ранее рассматривались в качестве «неколлекторов». При этом упрощается процедура нахождения важнейших замыкающих соотношений – функций относительных фазовых проницаемостей (ОФП). То есть появляется возможность задания функций ОФП для всех рассматриваемых литотипов.
  • Необходимость установления петрофизических зависимостей между базисными параметрами концепции ЭПП (между коэффициентами эффективной проницаемости и эффективной пористости). И привлечения их для построения иных петрофизических зависимостей. Ибо фактические данные и результаты лабораторных экспериментов свидетельствуют о возможности получения значительно более тесных искомых корреляционных связей.
  • Отказ от надуманных понятий «коллектор», «неколлектор» и рукотворного их задания. Доказывается целесообразность рассмотрения продуктивных пластов в качестве единых газогидродинамических объектов с наличием в разрезе низкопроницаемых прослоев. Роль последних в 3D компьютерных моделях выявляется на основе прогнозных расчетов.
  • Следствием этого является коррекция классификации и методологии подсчета запасов нефти и газа [4, 5]. Существующая классификация запасов нефти и газа условно выглядит следующим образом (рис. 1).

1-1

Рис. 1. Традиционная классификация запасов

Согласно новой концепции соответствующая классификация условно дается на рис. 2.

 

1

Рис. 2. Предлагаемая классификация запасов

Раньше понятия геологические и балансовые запасы воспринимались и употреблялись как синонимы. Сегодня это самостоятельные понятия, а разницу между ними составляют забалансовые запасы.

Забалансовые запасы – это те запасы, которые теперь относятся к ранее выделявшимся неколлекторам. Авторы же отказываются от понятия неколлекторов. К чему это приводит?

На рис. 3 дается, согласно [6], профильный разрез по одной из площадей Ромашкинского месторождения.

Бледным цветом отмечаются неколлектора. Вот что получается, если отказаться от понятия «неколлектор» (рис. 4).

 

3

Рис. 3. Характерный геологический профиль Абдрахмановской площади Ромашкинского месторождения с выделением коллекторов
согласно утвержденным кондиционным значениям

 

4

Рис. 4. Характерный геологический профиль Абдрахмановской площади Ромашкинского месторождения с выделением коллекторов
согласно уточненным кондиционным значениям

Недавно такой подход реализовал бывший главный геолог Татнефти проф. Р.Х. Муслимов [7]. В результате он приращивает только по Ромашкинскому месторождению 700 млн. т нефти. Это реальный опосредованный вклад новой концепции на примере одного месторождения.

Появление понятий возобновляемые и техногенно изменяемые запасы углеводородов подтверждаются фактическими данными разработки [7-12 и др.].

Над проблемой возобновляемых ресурсов нефти и газа авторы работают последние годы. О реальности и значимости этой проблемы свидетельствует характерный пример по Шебелинскому газоконденсатному месторождению (рис. 5).

Здесь по оси ординат отложено приведенное среднее пластовое давление. А по оси абсцисс – накопленная добыча газа. Отсюда видно, что начальные запасы газа уже отобраны, а разработка месторождения продолжается.

5

Рис. 5. Зависимость приведённого среднего пластового давления от объёма накопленной добычи газа для Шебелинского месторождения

  • Устранение понятия «неколлекторов» позволяет создавать реалистичные 3D геологические и 3D гидродинамические модели продуктивных пластов. Это означает, что в 3D компьютерных моделях участвуют не только балансовые, но и забалансовые запасы нефти (газа). При определении «компьютерного» КИН необходимо исходить из балансовых запасов в 3D модели.

Необходимость такого подхода к построению 3D моделей уже давно зрела в практике проектирования. Ибо иначе затруднялась, например, процедура адаптации 3D модели к фактическим данным разработки.

  • По авторской терминологии, современные технологии поддержания пластового давления можно классифицировать как технологии латерального и вертикального заводнения.

Концепция ЭПП позволяет ввести в рассмотрение третью технологию – вертикально-латерального заводнения (рис. 6). Такой подход к разработке нефтяных месторождений невозможен в рамках концепции АПП. Так как понятие «неколлектор» предопределяет существование в продуктивном разрезе непроницаемых прослоев. При их же наличии исключаются фильтрационные течения вдоль вертикальной координаты.

Концепция же ЭПП, устраняя «неколлектора», заменяя их прослоями со слабой проницаемостью, допускает вертикальные фильтрационные течения. В результате даже появляется возможность для активизации забалансовых запасов нефти.

  • Технология вертикально-латерального заводнения может осуществляться по одной из схем, изображенных на рис. 7 и 8 [13, 4].

6

Рис. 6. Типизация систем заводнения

7

Рис. 7. Схема вертикально-латерального заводнения на основе
горизонтальных стволов (размеры условные)

8

Рис. 8. Схема вертикально-латерального заводнения на основе
вертикальных скважин (размеры условные)

Первый вариант основывается на использовании горизонтальных добывающих и нагнетательных скважин. Со стволами, разнесенными по вертикали и латерали. Такая система разработки наиболее приемлема при вводе в эксплуатацию нового месторождения. Или при добуривании скважин на уже разрабатываемом месторождении.

Второй вариант в большей степени пригоден для месторождений, находящихся на III и IV стадиях разработки. Тогда из вертикальных скважин эксплуатационного фонда формируются добывающие и нагнетательные скважины по схеме рис. 8. Здесь забои исходных скважин цементируются под давлением и формируются добычные и нагнетательные интервалы на основе глубоко проникающей перфорации.

  • Концепция ЭПП вынуждает расширить комплекс методов гидродинамических исследований скважин и пластов. Как следствие, рекомендуемая расширенная классификация методов гидропрослушивания становится такой, как изображается на рис. 9 [14, 4].

9

Рис. 9. Классификация методов гидропрослушивания

Обосновываемые технологии вертикального и 3D гидропрослушивания возникли из необходимости установления не только наличия вертикальной сообщаемости продуктивных пластов. Но и требуемой оценки эффективной проницаемости вдоль вертикальной координаты, которая до последнего времени задавалась довольно произвольно.

3D гидропрослушивание выполняется, например, по схеме, приводимой на рис. 7. Идея вертикального гидропрослушивания понятна исходя из рис. 10.

  • Концепция ЭПП позволила также расширить и усовершенствовать технологии ГДИС, позволяющих определять в скважинных условиях функции ОФП и коэффициенты вытеснения [15-18]. В результате удается преодолеть так называемый масштабный фактор. Который связан со сложностью переноса лабораторно определенных функций ОФП в 3D компьютерные модели.

10

Рис. 10. Схема вертикального гидропрослушивания в обсаженной скважине (а) и в случае необсаженного забоя (б)

Таким образом, из затруднений 3D компьютерного моделирования возникла адекватная новая концепция эффективного порового пространства. Она предопределила трансформацию методологии исследований в сопредельных научных дисциплинах. Позволяет создавать реалистичные 3D геологические и 3D гидродинамические модели продуктивных пластов. Методы поддержания пластового давления дополняет технологией вертикально-латерального заводнения. В результате появляется новая альтернатива для увеличения КИН. Включая активизацию забалансовых запасов нефти.

Литература

1.  Маскет М. Физические основы технологии добычи нефти. – Перевод с англ. – М.: Гостоптехиздат, 1953, 606 с.

2.  Закиров С.Н., Закиров Э.С., Индрупский И.М. Новые представления в 3D геологическом и гидродинамическом моделировании. – «Нефтяное хозяйство», №1, 2006, с. 34-41.

3.  Закиров С.Н., Индрупский И.М., Закиров Э.С., Аникеев Д.П. Последствия перехода на концепцию эффективного порового пространства. – «Нефтяное хозяйство», №6, 2008, с. 105-107.

4.  Закиров С.Н., Индрупский И.М., Закиров Э.С., Закиров И.С. и др. Новые принципы и технологии разработки месторождений нефти и газа. Часть 2. – М.-Ижевск: РХД, 531 с. – в печати

5.  Закиров С.Н., Индрупский И.М., Закиров Э.С., Фахретдинов Р.Н., Кирсанов Н.Н. Назревшие проблемы подсчета запасов, 3D компьютерного моделирования и разработки месторождений нефти и газа. – «Нефтяное хозяйство», №12, 2007, с. 32-35.

6.  Муслимов Р.Х. Методы повышения эффективности разработки нефтяных месторождений на поздней стадии. – «Нефтяное хозяйство», №3, 2008, с. 30-34.

7.  Муслимов Р.Х. Новый взгляд на перспективы развития супергигантского Ромашкинского нефтяного месторождения. Геология нефти и газа, №1, 2007, с.3-12.

8.  Дмитриевский А.Н., Валяев Б.М., Смирнова М.Н. Масштабы и темпы восполнения нефтегазовых залежей в процессе разработки. В кн.: Генезис нефти и газа. – М.: ГЕОС, 2003, с. 106-109.

9.  Запивалов Н.П. Нефтегазовая геология: парадигмы XXI века. – «Нефтяное хозяйство», №1, 2008, с. 30-31.

10.  Запивалов Н.П. Флюидодинамические основы реабилитации нефтегазовых месторождений, оценка и возможность увеличения активных остаточных запасов. – «Интервал», №10, 2002, с. 25.

11  Гаврилов В.П. Возможные механизмы восполнения запасов на нефтяных и газовых месторождениях. – «Геология нефти и газа», №1, 2008, с. 56-64.

12.  Баренбаум А.А., Закиров С.Н., Закиров Э.С. Индрупский И.М., Лукманов А.Р. Интенсификация притока глубинных углеводородов. – «Доклады РАН», том 406, №2, 2006, с. 221-224.

13.  Закиров С.Н., Мухаметзянов Р.Н., Джафаров И.С., Фахретдинов Р.Н., Нуриев М.Ф., Индрупский И.М., Закиров Э.С., Семенов В.В. Научные основы вертикального заводнения. // Тр. Международного научного симпозиума «Теория и практика применения методов увеличения нефтеотдачи пластов». Москва, ВНИИнефть, 18-19 сентября, 2007. Том II, с. 188-196.

14.  Закиров Э.С., Индрупский И.М., Левченко В.С., Брадулина О.В., Цаган-Манджиев Т.Н., Закиров С.Н. Вертикальное и 3D гидропрослушивание продуктивных пластов. // Тр. VII Международного технологического симпозиума «Новые технологии освоения и разработки трудноизвлекаемых запасов нефти и газа и повышения нефтегазоотдачи». Москва, 18-20 марта 2008 г.

15.  Закиров С.Н., Индрупский И.М., Закиров Э.С., Аникеев Д.П. Новый подход к исследованию скважин и пластов. – «Нефтяное хозяйство», №6, 2002, с. 113-115.

16.  Аникеев Д.П. Идентификация свойств пласта при специализированных исследованиях скважины. – «Технологии ТЭК», №3(34), июнь 2007, с. 32-35.

17.  Закиров С.Н., Индрупский И.М., Фахретдинов Р.Н., Ипатов А.И., Клочан И.П. Определение коэффициентов вытеснения в скважинных условиях. – «Нефтяное хозяйство», №12, 2007, с. 39-42.

18.  Индрупский И.М., Закиров Э.С., Аникеев Д.П., Ипатов А.И., Фахретдинов Р.Н., Гуляев Д.Н., Клочан И.П. Определение относительных фазовых проницаемостей в скважинных условиях. – «Нефтяное хозяйство», №5, 2008, с. 39-42.

 

Most from this category