ГИДРОДИНАМИЧЕСКИЙ РЕЖИМ СКВАЖИНЫ С ТРЕЩИНАМИ, ВСКРЫВАЮЩИМИ ОДНОРОДНЫЙ ПЛАСТ
|
Введение
1 Модельные задачи фильтрации жидкости в окрестности одиночной трещины
ГРП 7
1.1 Основные уравнения теории упругого режима фильтрации в однородном
пласте 7
1.2 Понятие функции влияния мгновенного точечного источника. Общее
представление фильтрационных полей 8
1.3 Распределение давления в пласте при равномерном постоянном притоке вдоль
трещины. Точное и асимптотическое решения 11
1.4 Обратная задача о распределенном притоке в пласт через трещину ГРП при
заданном постоянном давлении. Численное решение и асимптотические представления 16
1.5 Понятия скина и продуктивности скважины с одной трещиной при постоянном
притоке или депрессии 21
2 Гидродинамический режим скважины с двумя пересекающимися трещинами 24
2.1 Формулировка математической модели и интегральная форма решения 24
2.2 Распределение давления в пласте при равномерном постоянном притоке вдоль
трещин. Точное и асимптотическое решения 25
2.3 Обратная задача о распределенном притоке в пласт через пересекающиеся
трещины ГРП при постоянной депрессии 27
2.4 Аналитические выражения для скина и продуктивности скважины с двумя
трещинами при постоянном притоке или депрессии 30
3 Обобщение теории гидродинамического режима скважины с одной и двумя
трещинами на случай конечной проницаемости трещин 33
3.1 Задача о распределении давления в трещине с конечной проницаемостью .... 33
3.2 Численное решение общей задачи о распределенном притоке вдоль трещины
при наличии фильтрационного сопротивления 34
3.3 Распределение пластового давления с учетом фильтрационного сопротивления
в трещинах 37
3.4 Исследование влияния конечной проницаемости трещин на скин-фактор и
продуктивность скважины 38
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 40
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 42
1 Модельные задачи фильтрации жидкости в окрестности одиночной трещины
ГРП 7
1.1 Основные уравнения теории упругого режима фильтрации в однородном
пласте 7
1.2 Понятие функции влияния мгновенного точечного источника. Общее
представление фильтрационных полей 8
1.3 Распределение давления в пласте при равномерном постоянном притоке вдоль
трещины. Точное и асимптотическое решения 11
1.4 Обратная задача о распределенном притоке в пласт через трещину ГРП при
заданном постоянном давлении. Численное решение и асимптотические представления 16
1.5 Понятия скина и продуктивности скважины с одной трещиной при постоянном
притоке или депрессии 21
2 Гидродинамический режим скважины с двумя пересекающимися трещинами 24
2.1 Формулировка математической модели и интегральная форма решения 24
2.2 Распределение давления в пласте при равномерном постоянном притоке вдоль
трещин. Точное и асимптотическое решения 25
2.3 Обратная задача о распределенном притоке в пласт через пересекающиеся
трещины ГРП при постоянной депрессии 27
2.4 Аналитические выражения для скина и продуктивности скважины с двумя
трещинами при постоянном притоке или депрессии 30
3 Обобщение теории гидродинамического режима скважины с одной и двумя
трещинами на случай конечной проницаемости трещин 33
3.1 Задача о распределении давления в трещине с конечной проницаемостью .... 33
3.2 Численное решение общей задачи о распределенном притоке вдоль трещины
при наличии фильтрационного сопротивления 34
3.3 Распределение пластового давления с учетом фильтрационного сопротивления
в трещинах 37
3.4 Исследование влияния конечной проницаемости трещин на скин-фактор и
продуктивность скважины 38
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 40
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 42
В процессе эксплуатации нефтяных и газовых месторождений с целью вовлечения в разработку недренируемых и слабодренируемых запасов полезных ископаемых в низкопроницаемых коллекторах применяется гидравлический разрыв пласта (ГРП). Данная технология способствует созданию высокопроводимой трещины, что повышает продуктивность добывающих или приёмистость нагнетательных скважин. По экспертным оценкам гидродинамических исследований ГРП является наиболее результативным геолого-техническим мероприятием, гарантирующие повышение эффективности разработки в плохо проницаемых пластах.
При существенном падении производительности скважин, которое обычно связывают с проблемами интенсификации потока, например, загрязнение призабойной зоны, для увеличения продуктивности применяют повторное ГРП.
Для обеспечения полного охвата коллектора и введения в разработку новых запасов применяют метод переориентации азимута, который позволяет реализовать развитие трещины в направлении, отличном от первого гидроразрыва пласта. В последние годы были проведены исследования о влиянии переориентации азимута повторной трещины, например, в работе [1].
Эффективность применения повторного ГРП обеспечивается следующими показателями [2]: большое количество информации о гидродинамических свойствах пласта, больший промысловый опыт ГРП в данном регионе, чем при первоначальной работе, высокая вероятность, что проппант от предыдущей обработки будет действовать как отклоняющий материал во время повторного ГРП и др. .
Для успешного проведения двукратного гидроразрыва пласта, необходимо проводить всестороннее изучение как технологической, так экономической стороны объекта обработки. В статье [3] обсуждался вопрос о прогнозировании показателей эффективности повторного ГРП на примере объекта ЮВ1 Нивагальского и Урьевского месторождений c применением теории распознавания образов.
Таким образом, перечисленные выше исследования позволяют заключить, что повторный гидроразрыв пласта является одним из наиболее результативных методов интенсификации добычи запасов полезных ископаемых и повышения продуктивности пласта. Однако последствия применения повторного ГРП не всегда положительны, что делает актуальной задачу анализа и прогноза его эффективности.
Целью работы является исследование гидродинамического режима одиночных и пересекающихся трещин различного азимута, вскрывающих однородный пласт и оценка эффективности повторного ГРП. Формулировка математической модели осуществлялось в рамках теории упругого режима фильтрации. Построение и исследование решения задачи выполнялось с использованием функции мгновенного точечного источника.
На первом этапе (раздел 1) исследований были построены точные выражения для полей давления в пласте при постоянном, равномерном притоке вдоль одиночной трещины, выведены приближенные асимптотические зависимости для больших значений времени. Выполнено сравнение полученных формул, дана оценка точности и границ применимости асимптотических решений. Рассмотрена обратная задача определения распределенного притока вдоль одиночной трещины при заданном постоянном давлении как в рамках точных, так и приближенных представлений фильтрационных полей. Проведен сравнительный анализ полученных результатов. Введены понятия скина одиночной трещины и дано определение продуктивности скважины, построены явные аналитические выражения для этих характеристик.
На втором этапе (раздел 2) теоретические исследования, представленные в разделе 1, были обобщены на случай двух трещин, пересекающихся под заданным углом. Исследованы значения продуктивности в зависимости от времени при разных углах раскрытия. Определен скин-фактор для системы трещин.
На третьем этапе (раздел 3) рассмотрено обобщение теории гидродинамического режима скважины с двумя трещинами конечной проницаемости. Было получено численное решение общей задачи о распределенном притоке вдоль трещины при наличии фильтрационного сопротивления. Исследовано влияние конечной проницаемости трещин на скин- фактор и продуктивность скважины.
Полученные результаты могут быть использованы при обосновании технологий оценки эффективности мероприятий ГРП для обеспечения высокого уровня добычи.
При существенном падении производительности скважин, которое обычно связывают с проблемами интенсификации потока, например, загрязнение призабойной зоны, для увеличения продуктивности применяют повторное ГРП.
Для обеспечения полного охвата коллектора и введения в разработку новых запасов применяют метод переориентации азимута, который позволяет реализовать развитие трещины в направлении, отличном от первого гидроразрыва пласта. В последние годы были проведены исследования о влиянии переориентации азимута повторной трещины, например, в работе [1].
Эффективность применения повторного ГРП обеспечивается следующими показателями [2]: большое количество информации о гидродинамических свойствах пласта, больший промысловый опыт ГРП в данном регионе, чем при первоначальной работе, высокая вероятность, что проппант от предыдущей обработки будет действовать как отклоняющий материал во время повторного ГРП и др. .
Для успешного проведения двукратного гидроразрыва пласта, необходимо проводить всестороннее изучение как технологической, так экономической стороны объекта обработки. В статье [3] обсуждался вопрос о прогнозировании показателей эффективности повторного ГРП на примере объекта ЮВ1 Нивагальского и Урьевского месторождений c применением теории распознавания образов.
Таким образом, перечисленные выше исследования позволяют заключить, что повторный гидроразрыв пласта является одним из наиболее результативных методов интенсификации добычи запасов полезных ископаемых и повышения продуктивности пласта. Однако последствия применения повторного ГРП не всегда положительны, что делает актуальной задачу анализа и прогноза его эффективности.
Целью работы является исследование гидродинамического режима одиночных и пересекающихся трещин различного азимута, вскрывающих однородный пласт и оценка эффективности повторного ГРП. Формулировка математической модели осуществлялось в рамках теории упругого режима фильтрации. Построение и исследование решения задачи выполнялось с использованием функции мгновенного точечного источника.
На первом этапе (раздел 1) исследований были построены точные выражения для полей давления в пласте при постоянном, равномерном притоке вдоль одиночной трещины, выведены приближенные асимптотические зависимости для больших значений времени. Выполнено сравнение полученных формул, дана оценка точности и границ применимости асимптотических решений. Рассмотрена обратная задача определения распределенного притока вдоль одиночной трещины при заданном постоянном давлении как в рамках точных, так и приближенных представлений фильтрационных полей. Проведен сравнительный анализ полученных результатов. Введены понятия скина одиночной трещины и дано определение продуктивности скважины, построены явные аналитические выражения для этих характеристик.
На втором этапе (раздел 2) теоретические исследования, представленные в разделе 1, были обобщены на случай двух трещин, пересекающихся под заданным углом. Исследованы значения продуктивности в зависимости от времени при разных углах раскрытия. Определен скин-фактор для системы трещин.
На третьем этапе (раздел 3) рассмотрено обобщение теории гидродинамического режима скважины с двумя трещинами конечной проницаемости. Было получено численное решение общей задачи о распределенном притоке вдоль трещины при наличии фильтрационного сопротивления. Исследовано влияние конечной проницаемости трещин на скин- фактор и продуктивность скважины.
Полученные результаты могут быть использованы при обосновании технологий оценки эффективности мероприятий ГРП для обеспечения высокого уровня добычи.
В рамках исследования гидродинамического режима на первом этапе была рассмотрена нагнетательная скважина с одиночной тещиной ГРП. Анализ полученных результатов показал, что при заданном суммарном расходе и равномерном распределении притока вдоль разрыва возмущение пластового давления возрастает с увеличением времени и достигает максимального значения на «хребте». Расчеты обратной задачи определения распределенного притока вдоль трещины при заданном постоянном давлении продемонстрировали, что при постоянных условиях эксплуатации скважины устанавливается квазистационарный режим работы скважины и трещины с не зависящим от времени распределением плотности закачки (притока). Оценка эффективности на основании скин-фактора показала, что характеристика дополнительного сопротивления при задании постоянного возмущения давления в трещине больше на ~0.3, чем при равномерном постоянном притоке.
На втором этапе теоретические исследования были обобщены на случай двух трещин, пересекающихся под заданным углом. Проведённые расчеты показывают, что максимальный прирост притока в пласт достигается при перпендикулярном расположении трещин. Сравнительный анализ решения обратной задачи показывает, что при увеличении угла раскрытия между разрывами градиенты давления в околоскважинной зоне пласта снижаются и уменьшается локальный отток жидкости. А на удаленной концевой части трещины наблюдается обратный эффект - улучшается плотность потока, по причине снижении взаимовлияния между трещинами. На конце трещины наблюдается изменение характера течения
жидкости с линейного на квазирадиальный. Численный анализ скин-фактора показал, что повторное ГРП позволяет увеличить скин на 10-15% в случае длинных трещин (х^~100м); эффективность повторного ГРП увеличивается на 25-30% при уменьшении длины трещины (XJ-~15M).
На третьем этапе было рассмотрено обобщение теории гидродинамического режима скважины с двумя трещинами конечной проницаемости. Результаты численных экспериментов показали, что распределение притока вдоль трещины существенно зависит от фильтрационного сопротивления, (д Xf/kfSf).
Дальнейшее продолжение исследования может быть направлено на решение как более общих задач неустановившейся фильтрации, так и обратных задач:
- определение угла раскрытия между двумя трещинами ГРП и других гидродинамических характеристик в квазистационарном режиме;
- гидродинамические исследования скважин на установившихся и неустановившихся режимах фильтрации;
- более строгое обоснование квазистационарного режима и др.
На втором этапе теоретические исследования были обобщены на случай двух трещин, пересекающихся под заданным углом. Проведённые расчеты показывают, что максимальный прирост притока в пласт достигается при перпендикулярном расположении трещин. Сравнительный анализ решения обратной задачи показывает, что при увеличении угла раскрытия между разрывами градиенты давления в околоскважинной зоне пласта снижаются и уменьшается локальный отток жидкости. А на удаленной концевой части трещины наблюдается обратный эффект - улучшается плотность потока, по причине снижении взаимовлияния между трещинами. На конце трещины наблюдается изменение характера течения
жидкости с линейного на квазирадиальный. Численный анализ скин-фактора показал, что повторное ГРП позволяет увеличить скин на 10-15% в случае длинных трещин (х^~100м); эффективность повторного ГРП увеличивается на 25-30% при уменьшении длины трещины (XJ-~15M).
На третьем этапе было рассмотрено обобщение теории гидродинамического режима скважины с двумя трещинами конечной проницаемости. Результаты численных экспериментов показали, что распределение притока вдоль трещины существенно зависит от фильтрационного сопротивления, (д Xf/kfSf).
Дальнейшее продолжение исследования может быть направлено на решение как более общих задач неустановившейся фильтрации, так и обратных задач:
- определение угла раскрытия между двумя трещинами ГРП и других гидродинамических характеристик в квазистационарном режиме;
- гидродинамические исследования скважин на установившихся и неустановившихся режимах фильтрации;
- более строгое обоснование квазистационарного режима и др.
Подобные работы
- Численное моделирование неравномерного притока в скважину водонефтяной смеси с несущей водяной фазой из нефтяного пласта сложной структуры
Дипломные работы, ВКР, математика. Язык работы: Русский. Цена: 6500 р. Год сдачи: 2019 - Численное моделирование неравномерного притока в скважину
водонефтяной смеси с несущей водяной фазой
из нефтяного пласта сложной структуры
Дипломные работы, ВКР, математика. Язык работы: Русский. Цена: 4900 р. Год сдачи: 2019