Гидродинамическое моделирование как инструмент анализа и оптимизации системы разработки в условиях неопределенности (на примере группы пластов АВ Самотлорского месторождения)
Гидродинамическое
моделирование как инструмент анализа и оптимизации системы разработки в
условиях неопределенности (на примере группы пластов АВ Самотлорского
месторождения)
Казакова Т.Г., Давлетова Л.У.
(НПО «Нефтегазтехнология»),
Задорожный Е.В., Абдульмянов С.Х.
(ОАО «ТНК-Нижневартовск»)
Одним из факторов успешной разработки
месторождения является своевременное проведение гидродинамических и
геофизических исследований по контролю за разработкой в достаточном объеме.
Основной целью контроля за разработкой является создание близкой к
действительности модели залежи и процесса ее разработки, позволяющей
осуществить рациональную систему разработки данной залежи.
Основным требованием при проведении исследований
является системный подход при контроле за разработкой. Без системного подхода
наблюдаемые факты - результаты различного рода измерений и исследований -
остаются просто набором разрозненных сведений и, в лучшем случае, могут служить
основой для проведения геолого-технических мероприятий на отдельных скважинах
[1].
Гидродинамическое моделирование разработки
месторождения может служить инструментом, позволяющим осуществлять системный
подход к контролю за разработкой. Модель содержит комплекс данных о
геологическом строении пласта, о скважинах и режиме их эксплуатации.
Несомненным преимуществом модели является возможность многократного
воспроизведения процесса разработки залежи при различном наборе исходной
информации, характеризующей начальное и промежуточное состояния залежи.
При построении гидродинамической модели
проводится анализ всей имеющейся информации о месторождении, полученной с
помощью геофизических, гидродинамических, промысловых и лабораторных
исследований. Оценивается достаточность и системность проведенных исследований,
даются рекомендации по проведению дополнительных исследований. В процессе
адаптации модели на технологические показатели залежи возможно провести
полноценный анализ эффективности существующей системы разработки, провести
экспресс-оценку различных гипотез, дающих объяснение сложившегося состояния, и
дать возможные варианты прогноза дальнейшей разработки залежи.
Проведем анализ эффективности системы разработки
с помощью гидродинамического моделирования на примере одного из участков группы
пластов АВ Самотлорского месторождения. На данном участке продуктивными
являются пласты АВ11-2, АВ13 и АВ2-3.
Разработка участка началась в 1983 г. с одновременным формированием системы
ППД. Динамика текущих показателей разработки участка приведена на рисунке 1.
Рисунок 1 - Динамика текущих показателей
разработки рассматриваемого участка группы пластов АВ Самотлорского
месторождения.
В настоящее время извлекаемые запасы нижних
пластов АВ13 и АВ2-3 при существующей системе
разработки практически выработаны, и ведется активная разработка пласта АВ11-2.
Доля совместного фонда на рассматриваемом участке очень мала и составляет менее
10 % добывающих и нагнетательных скважин. Несмотря на это, нельзя выделить
пласт АВ11-2 в отдельную гидродинамическую модель.
Активная разработка пласта АВ11-2
на рассматриваемом участке началась в 2000 г. Система поддержания пластового
давления начала формироваться в 2005 г, при этом обводненность продукции,
добываемой из пласта АВ11-2 достаточно высока. Отложения пласта АВ11-2 отличаются
тонкослоистым строением, переслаиванием большого числа песчано-глинистых
пропластков, прерывистостью и изменчивостью коллекторских свойств. Глинистый
материал имеет место не только в виде многочисленных прослоев, но и распространен
в продуктивных песчаных прослоях. В целом отложения пласта АВ11-2
характеризуются низкой проницаемостью (менее 10 мД) и, соответственно, малой
продуктивностью добывающих скважин [2]. Скважины после бурения в
основном работают из накопления со средними дебитами по нефти не более 5 т/сут.
при обводненности 30÷50 %.
Технология ГРП предоставила возможность
организации промышленной системы разработки объекта АВ11-2
с использованием как новых, так и возвратных (выполнивших свое проектное
назначение на целевых пластах) скважин. Активный ввод новых скважин с
одновременным проведением ГРП на объекте позволил повысить дебиты скважин по
жидкости. Негативным последствием применения ГРП является преждевременное
обводнение коллектора (85 % против предполагаемых 50÷60
%). При
создании высокой депрессии образуются как горизонтальные, так и вертикальные
микротрещины в призабойной зоне пласта. Толщина глинистой перемычки между
пластом АВ11-2 и частично заводненным пластом АВ13
составляет порядка 3 м. Таким образом, продукция, добываемая из пласта АВ11-2,
может обводняться водой из пласта АВ13.
При адаптации гидродинамической модели
рассматриваемого участка группы пластов АВ на технологические показатели
добывающих скважин рассматривались все имеющиеся данные в комплексе:
· ГИС по контролю за разработкой -
исследования на герметичность эксплуатационной колонны, заколонную циркуляцию и
внутрискважинные перетоки, профиль притока, ИННК;
· проведенные геолого-технические
мероприятия, в первую очередь, ГРП и форсированный отбор жидкости, изменения
технологических показателей после их проведения;
· существующая система ППД - ближайшие
нагнетательные скважины, расстояние до них, время начала закачки, ФЕС
коллектора.
На основании имеющихся данных принималось
решение о возможном источнике обводнения и соответствующем методе адаптации
работы скважины:
· Моделирование вертикально или
горизонтально направленной трещины, обусловленной проведением ГРП или созданием
высокой депрессии на пласт при форсированном отборе жидкости. Направление
трещины зависит от предполагаемого источника обводнения - частично заводненный
пласт АВ13 или нагнетательная скважина, работающая на
пласт АВ11-2.
Анализ текущих показателей пластовых давлений
рассматриваемого участка группы пластов АВ Самотлорского месторождения показал,
что текущее пластовое давление пласта АВ11-2 значительно
ниже начального уровня. По отдельным участкам текущее пластовое давление ниже
давления насыщения, несмотря на формирование системы ППД. Для многопластовой
системы Самотлорского месторождения это связано, в первую очередь, с тем, что
более половины нагнетательного фонда ведут совместную эксплуатацию низко
проницаемого пласта АВ11-2 и высоко проницаемых пластов
АВ13, АВ2-3. Низко проницаемый пласт АВ11-2
в совместно работающем фонде не был подключен к процессу вытеснения нефти
водой. Как показывают ГИС, при совместной работе пласт АВ11-2
принимает не более 20% закачиваемой воды.
Однако на рассматриваемом участке доля
совместного фонда нагнетательных скважин не превышает 6 %. Более 80 %
действующих нагнетательных скважин охвачены ГИС по контролю за разработкой.
Проведены исследования технического состояния эксплуатационной колонны и НКТ,
определение профиля приемистости. Только по 6 % исследованных скважин выявлена
негерметичность колонны. При адаптации гидродинамической модели по этим
скважинам закачка была уменьшена. Приоритет отдавался адаптации технологических
показателей (пластовое и забойное давление, обводненность) окружающих
добывающих скважин.
Часть нагнетательных скважин (22 %) переведена
под закачку после проведения ГРП и отработки на нефть на пласт АВ11-2.
По результатам гидродинамического моделирования во всех этих скважинах
определено наличие вертикальных трещин, связывающих пласты АВ11-2
и АВ13, так как в данном случае пласт АВ13
является единственным возможным источником обводнения указанных скважин.
При определении профиля приемистости, в
основном, исследованием охвачена только перфорированная часть пласта АВ11-2.
Только в двух скважинах исследован и пласт АВ13. В одной
из них пласт АВ13 охлажден, и интервал поглощения воды не
определяется из-за малого контраста температуры закачиваемой и пластовой воды
(скважина 50647). В скважине 25844 отмечается охлаждение прикровельной части
пласта АВ13, что указывает на возможную приемистость
данного пласта.
Проведенные и проводимые исследования по
контролю за разработкой на рассматриваемом участке не отвечают на главный
вопрос: существует ли гидродинамическая связь пластов АВ11-2
и АВ13? На какой пласт работает система ППД пласта АВ11-2?
Как показал анализ системы разработки,
проведенный при адаптации гидродинамической модели, пластовое давление близкое
к давлению насыщения нефти газом или ниже его значения наблюдается в добывающих
скважинах, в которых в результате проведения ГРП не образовалась гидродинамическая
связь с ниже лежащим пластом АВ13. Эти скважины
составляют всего 6,6 % от действующего фонда скважин. Только в этих скважинах
мы можем утверждать, что при проведении ГДИС определены характеристики пласта
АВ11-2.
Проведенный анализ системы ППД пласта АВ11-2
показал, что 50 % действующих нагнетательных скважин работают только на один
пласт без проведения ГРП, и в них не обнаружено негерметичности
эксплуатационной колонны и заколонной циркуляции. При этом расчетная
приемистость (по гидродинамической модели) почти 80 % этих скважин более чем на
20 % ниже фактической. Возникает предположение либо о не определенной
негерметичности колонны, либо о возникновении авто ГРП при создании высокого
давления на пласт.
Проведенный анализ по определению потенциальной
приемистости пласта АВ11-2, определенной по результатам
ГИС и ГДИС не дал надежных результатов. Выборка скважин с достоверными
результатами очень мала (рисунок 2). Поэтому при адаптации гидродинамической
модели было рассмотрено 2 варианта работы нагнетательных скважин
рассматриваемой выборки:
· Первый вариант - скважины ведут
закачку только на пласт АВ11-2 с ограничением по
устьевому давлению.
· Второй вариант - скважины ведут
закачку на пласты АВ11-2 и АВ13.
Предпочтение той или иной гипотезе по каждой
нагнетательной скважине отдавалось на основе сопоставления расчетных и
фактических показателей окружающих добывающих скважин.
Рисунок 2 - Зависимость коэффициента
приемистости от Kh.
Пласт АВ11-2.
На рисунке 3 приведено сравнение расчетного
дебита нефти для трех вариантов гидродинамической модели с фактическим. В
первой модели использовались только данные ГИС: исследования технического
состояния эксплуатационной колонны и НКТ, профиль притока, профиль
приемистости. Во второй модели проведен анализ по определению предполагаемого
источника обводнения, образование трещин в результате ГРП. Очевидно, что данный
вариант модели более приближен к фактическим показателям.
Рисунок 4 - Сравнение динамики фактического и
расчетного дебита нефти при различных вариантах гидродинамической модели.
Больше всего приближен к фактическим показателям
третий вариант модели, при котором проверена версия возникновения авто ГРП при
нагнетании закачиваемого агента в пласт АВ11-2 под
высоким давлением. Данная гидродинамическая модель подтверждает, что большая
часть закачиваемой в пласт АВ11-2 воды уходит в пласт АВ13.
Таким образом, по результатам гидродинамического
моделирования определено, что в настоящее время пласт АВ11-2
на рассматриваемом участке практически не вовлечен в разработку. Большую часть
добываемой продукции составляет высокообводненная нефть пласта АВ13.
Рекомендуется выработать запасы пласта АВ13 и перейти на
разработку пласта АВ11-2 самостоятельной сеткой
наклонно-направленных горизонтальных скважин без ГРП. В случае отсутствия
притока рекомендуется проведение ГРП с превентивной водоизоляцией пласта АВ13
[3].
Расчеты показывают высокую вероятность того, что
в результате создания высоких репрессий на пласт при нагнетании воды в пласт АВ11-2
образовалась гидродинамическая связь между пластами АВ11-2
и АВ13. Большая часть закачиваемой в пласт АВ11-2
воды уходит в ниже лежащие пласты, что является следствием проведенных ГРП или
авто ГРП.
гидродинамика герметичность разработка нефтяной пласт
Литература
1. Регламент проведения контроля за
разработкой нефтяных и газонефтяных месторождений геофизическими методами. НК
«ЮКОС». Москва. 2002 г. [Электронный ресурс]. - Режим доступа:
http://www.gstar.ru/files/regl_gis.pdf.
. Уточненный проект разработки
Самотлорского месторождения: отчет в 14 томах / ЗАО «Тюменский нефтяной научный
центр», компания «ПетроАльянс Сервисис Компани Лимитед». - Москва - Тюмень,
2005.
. А.А. Мокрушин. Технологии
повышения нефтеотдачи пластов обводненного фонда скважин / Доклад на
конференции "Современные технологии капитального ремонта скважин и
повышения нефтеотдачи пластов. Перспективы развития - 2011, г. Геленджик