Методика количественного анализа эффективности систем заводнения

В данной статье рассматривается разработка и применение методики количественного анализа для оценки эффективности систем заводнения нефтяных месторождений. Основное внимание уделяется анализу различных подходов к моделированию потоков пластовых флюидов между скважинами, а также их влиянию на повышение нефтеотдачи. В статье представлены результаты сравнительного исследования существующих методов, обоснование выбора наиболее эффективных подходов и их практическое применение.

Ключевые слова: заводнение, нефтяное месторождение, количественный анализ, пластовые флюиды, эффективность, моделирование потоков.

Заводнение, как важный аспект в разработке нефтяных месторождений, представляет собой ключевую технологию. Существуют несколько основных проблем, которые затрудняют создание эффективных систем заводнения [1]:

1. Несмотря на то, что компенсация отборов путем закачки воды может достигать близкого к 100 % уровня по всему месторождению, пластовое давление в окрестности отдельных добывающих скважин может снижаться.
2. Воздействие нагнетательных скважин на добычу нефти часто не соответствует ожиданиям и представляет собой вызов.
3. Режимы работы нагнетательных скважин часто выбираются интуитивно, где основным критерием является максимальная закачка воды, а не максимальная добыча нефти.
4. Гидродинамическое регулирование в системах разработки используется недостаточно эффективно и часто не обосновано должным образом.

Для проектирования и мониторинга систем заводнения нефтяных месторождений широко используется моделирование нефтяных резервуаров или пластов. Для этой цели используются компьютерные программы, такие как ECLIPSE, VIP, YuSim. Они позволяют моделировать поведение нефтяных пластов, технологических ячеек, и создавать проекты систем разработки и заводнения.

Однако, анализ эффективности реальных систем заводнения на основе традиционных сеточных методов моделирования представляет сложность. Это связано с несколькими факторами [3]:

1. Аналитические методики идеализированы и применимы только для регулярных систем скважин и типичных резервуаров.
2. Традиционные сеточные методы не предоставляют полного понимания процессов перемещения нефти в результате внедрения вытесняющих агентов и не позволяют провести количественную оценку этих процессов.

Один из наиболее эффективных методов моделирования заводнения — это метод линий тока. Он позволяет количественно оценить эффективность систем заводнения и является необходимым инструментом для инженерного анализа, оптимизации систем заводнения и гидродинамического регулирования системами разработки.

Метод линий тока предоставляет возможность расчета следующих параметров, которые требуются для проведения количественного анализа систем заводнения [2]:

1. Определение коэффициентов взаимодействия между нагнетательными и добывающими скважинами по отношению к потокам жидкости, нефти и воды. Эти коэффициенты рассчитываются с использованием числа линий в пучке линий тока от скважины i к скважине p, потока фазы j от скважины i по линии тока k в скважине p, общего дебита скважины p и числа фаз.
2. Определение зон дренирования каждой скважины и объемов поровых пространств, дренируемых каждой из скважин.
3. Проведение трассировки линий тока, расчет скорости перемещения фронта обводнения вдоль линий тока и определение времени прорыва воды.

С использованием полученных результатов может быть предложена следующая методика количественного анализа эффективности систем заводнения:

1. Расчет компенсации отбора закачкой с учетом добывающих скважин и оценка вклада каждой нагнетательной скважины в этот процесс.
2. Мониторинг сбалансированности системы заводнения.
3. Классификация нагнетательных скважин в зависимости от их эффективности.

4. Классификация добывающих скважин по эффективности

5. Расчет коэффициента охвата по объему

Здесь коэффициенты , и представляют собой меры воздействия потоков жидкости из-за контура к нефтяным скважинам, потоков от нагнетательных скважин к нефтяным скважинам и от нагнетательных скважин за контур соответственно.

Применение данной методики ожидается приведет к следующим результатам:

1. Идентификация критически важных нагнетательных скважин, которые играют решающую роль в компенсации отборов путем закачки в конкретные добывающие скважины, чтобы поддерживать пластовое давление и достигать необходимой депрессии.
2. Увеличение охвата воздействием с целью целенаправленного вытеснения остаточных подвижных запасов и повышения коэффициента индекса нефтедобычи (КИН). Разумный выбор перевода добывающих скважин в режим нагнетания, оптимизация процесса заводнения и увеличение вклада в формулу коэффициента охвата.
3. Снижение уровня обводнения продукции скважин, предотвращение преждевременного вторжения воды, обнаружение и устранение неоптимальных циклов перемещения воды между нагнетательными и добывающими скважинами.
4. Обоснованный выбор режимов работы нагнетательных скважин. Балансировка системы заводнения путем изменения режимов работы нагнетательных скважин с целью упорядочения потоков флюидов между нагнетательными и добывающими скважинами.
5. Выявление неэффективных нагнетательных скважин с целью их перераспределения или уменьшения объемов закачки.

Литература:

1. Балдунов, М. Б. Методические основы количественного анализа систем заводнения нефтяных месторождений / М. Б. Балдунов // Информационные технологии и системы: Труды Седьмой Всероссийской научной конференции с международным участием, Ханты-Мансийск, 12–16 марта 2019 года / Ответственные редакторы Ю. С. Попков, А. В. Мельников. — Ханты-Мансийск: Автономное учреждение Ханты-Мансийского автономного округа — Югры «Югорский научно-исследовательский институт информационных технологий», 2019. — С. 229–234.
2. Борисов Ю. П. Особенности проектирования разработки нефтяных месторождений с учетом их неоднородности [Текст] / Ю. П. Борисов, З. К. Рябинина, В. В. Воинов. — Москва: Недра, 1976. — 286 с.
3. Комплексный подход к применению методов анализа эффективности системы заводнения нефтяных пластов / Н. И. Полякова, Ю. А. Максимова, П. Н. Зятиков // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. — 2020. — Т. 331.