Тема: ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПОЛИМЕРНОГО ЗАВОДНЕНИЯ НЕФТЯНОГО ПЛАСТА

В настоящее время большинство нефтяных пластов промыты, образованы высокопроницаемые слои, через которые вода прорывается нагнетательных скважин к добывающим, обводняя их продукцию. Одним из способов решения данной проблемы является полимерное заводнение. Раствор полимера, вязкость которого значительно выше вязкости воды, заполняет промытые слои, повышается хват пласта заводнением, слои с низкой проницаемостью включаются в разработку.
В качестве агента заводнения был выбран наиболее популярный в промышленности полимер полиакриламид.
В 70-х годах проводились испытания по применению полимерных растворов в нефтедобывающей промышленности на месторождениях в Республиках Татарстан, Башкирия и в Куйбышевской области [17]. Более значительными являются Орлянском месторождении и на Ново-Хазинской площади Арланского месторождения. Исследования показали, что текущая добыча нефти возросла на 12-13%, при этом обводнение скважин происходит медленнее. Текущая дополнительная добыча на 1 т сухого полимера за 2,5 года составила около 600 т.
С 2012 года и по настоящее время на месторождениях ПАО «Белкамнефть» применяются физико-химические методы увеличения нефтеотдачи на поздней стадии разработки [18]. В процессе разработки были сделано несколько выводов: для снижения механической деструкции необходимо производить закачку раствора полимера попеременно-периодически с водой, для снижения химической деструкции нужно перед закачкой полимера, создать оторочку пресной воды, для снижения термической деструкции необходимо лабораторно выбирать термостабильные полимеры. Анализ разработки показал, что дополнительная добыча нефти составляет 1300т на 1т реагента, в среднем по объекту воздействия расход реагента составляет около 400т.
Целью магистерской диссертации является разработка методики полимерного заводнения участка нефтяного пласта. Необходимо подобрать оптимальные параметры, путем численных вычислений, для получения наилучших результатов по накопленной добыче нефти, при наименьших затратах загустителя за заданное время.
Для описания разработки участка нефтяного пласта проводится с использованием модели фиксированной трубки тока. Расчет состоит из двух этапов: вначале определяются линии и трубки тока от нагнетательной скважины к окружающим эксплуатационным из решения осредненной по толщине пласта двумерной задачи стационарной фильтрации, затем для описания полимерного заводнения в каждой трубке тока решается задача двухфазной (вода, нефть) трехкомпонентной (вода, нефть, полимер) фильтрации. Переход от трехмерной задачи к серии двумерных позволяет использовать расчетные сетки высокого разрешения для описания процесса продвижения вязкой оторочки. Полученная модель включает в себя дифференциальные уравнения для давления, водонасыщенности и концентрации загустителя.
В данной работе рассмотрен трехслойный пласт, средний слой которого высокопроницаемый, а у нижнего слоя самая низкая проницаемость. При заводнении без добавления загустителя, два верхних слоя почти полностью выработаны, а нижний слой с наименьшей проницаемостью все еще в значительной части насыщен нефтью. ПЗ применяется для заполнения выработанных слоев и последующей закачки воды, либо слабоконцентрированного раствора полимера.
Одной из основных задач проектирования полимерного заводнения является выбор режима закачки полимера в пласт. Для проведения расчетов было выбрано пять режимов закачки полимерного раствора (помимо режима без добавления загустителя): импульсный режим, режим непрерывной закачки полимера, периодический, экспоненциальный и плавный. Каждый режим сравнивается с обычным режимом, без добавления загустителя. Полученные данные о накопленной нефти для каждого режима сравнивались с данными заводнения без добавления полимера. Прирост добытой нефти для некоторых режимов составил до 25%, а обводненность снизилась более чем на 40%. Расчеты проведены для различных стадий разработки, и они показали, что использование полимерного заводнения может быть эффективнее на ранних стадиях разработки.

Купить

Полимерное заводнение - физико-химический метод увеличения нефтеоотдачи, один из наиболее выгодных и применяемых. Основой метода является повышения вязкости закачиваемой через нагнетательные скважины жидкости. Раствор полимера высокой вязкости (выше вязкости нефти) заполняет промытые слои пласта, создавая высоковязкую оторочку в высокопроницаемых слоях, что повышает охват пласта заводнением, пропластки с низкой проницаемостью включаются в разработку. Данная работа посвящена математическому описанию данного процесса ПЗ, выбору оптимальных параметров разработки и визуализации процесса.
Для моделирования полимерного заводнения использована модель полимерного заводнения с фиксированной трубкой тока. Она включает в себя уравнения для давления, концентрации загустителя, водонасыщенности, граничные и начальные условия, а также формулы для вязкости.
Расчеты проводились для трехслойного пласта с проницаемостью 0.1, 10,
1. При закачке обычной воды (без добавления полимера) вода через средний высокопроницаемый слой прорывается к добывающей скважине, обводняет добытую продукцию, снижает нефтеоотдачу. Закачиваемый в пласт высоковязкий раствор полимера закупоривает высокопроницаемые слои. Полимерное заводнения с периодической закачкой воды сопровождается созданием и разрушением оторочки.
Закачка полимера производилась на поздней стадии разработки для пяти различных режимов: импульсного, постоянного, экспоненциального, периодического и плавного. Каждый сценарий разработки подробно исследован и был выбран наиболее выгодный режим. Эффективность оценивалась по трем показателям: увеличение накопленной нефти, затраты внедряемого агента ПАА и снижении обводненности скважины. Для выявления наиболее выгодного сценария, показатели каждого режима сравнивались с обычным режимом (без использования полимера) в процентном соотношении. По результатам расчетов экспоненциальный режим оказался наиболее выгодным. Прирост накопленной нефти составил 20-25%, обводненность снизилась на 40-60%.
Вторая часть вычислительных результатов посвящена исследованию влияния времени начала закачки полимера на эффективность разработки. Рассмотрено 5 временных промежутков, на каждом из которых расход полимера для импульсного режима оставался неизменным. Использование полимеров на ранних стадиях может увеличить прирост накопленной нефти к концу разработки на 5-10%, показатели обводняемости при этом повышаются примерно на 5%. Экспоненциальный режим продемонстрировал аналогичные результаты. Особенностью этого режима было то, что на ранних стадиях разработки немного выше расход полимера.

Купить