способ контроля за разработкой нефтяного месторождения
Классы МПК: | E21B49/00 Исследование структуры стенок скважины, исследование геологического строения пластов; способы или устройства для получения проб грунта или скважинной жидкости, специально предназначенные для бурения пород G01N15/00 Исследование свойств частиц; определение проницаемости, пористости или площади поверхности пористых материалов |
Автор(ы): | Грачев Сергей Иванович (RU), Хайруллин Амир Атауллович (RU), Хайруллин Азат Амирович (RU) |
Патентообладатель(и): | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тюменский государственный нефтегазовый университет" (ТюмГНГУ) (RU) |
Приоритеты: |
подача заявки:
2013-01-10 публикация патента:
20.07.2014 |
Изобретение относится к нефтяной промышленности, а именно к способам контроля за разработкой нефтяных месторождений. Техническим результатом является повышение эффективности способа контроля за разработкой нефтяных месторождений за счет более полного и формализованного учета параметров, характеризующих протекающие в пористой среде процессы. Способ основан на проведении лабораторных испытаний керна, определении по ним абсолютной и фазовой проницаемостей для дальнейшего расчета относительной фазовой проницаемости (ОФП) нефти и воды. Дополнительно замеряют вязкости нефти и воды, использованные при проведении исследований. Затем делают расчеты и строят графики зависимостей относительной фазовой проницаемости от водонасыщенности образца. Для получения графиков задаются критические точки. С учетом этих критических точек на основе полученных графиков относительных фазовых проницаемостей затем на их основе строят функцию Бакли-Ливеретта и ее производную, характеризующие распределение водонасыщенности при поршневом вытеснении в математическом моделировании процессов фильтрации. 2 табл., 3 ил., 1 пр.
Формула изобретения
Способ контроля за разработкой нефтяного месторождения, включающий проведение лабораторных исследований керна, определение по ним абсолютной и фазовой проницаемостей для дальнейшего расчета относительной фазовой проницаемости нефти и воды, дополнительно замеряют вязкости нефти и воды, затем строят графики зависимостей относительной фазовой проницаемости от водонасыщенности образца, для чего задают критические точки, с учетом которых на основе полученных графиков относительных фазовых проницаемостей, строят графики функции Бакли-Ливеретта и ее производной, которые далее используют при математическом моделировании процессов фильтрации.
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к нефтяной промышленности, а именно к способам контроля за разработкой нефтяных месторождений.
Известен способ контроля за разработкой нефтяных месторождений [RU 2092691 С1, МПК 6 Е21В 47/00, опубл. 1997] с предварительным определением проницаемости, пористости, мощности пласта, вязкости агента вытеснения и вытесняемой жидкости, начальной и конечной насыщенности агентом вытеснения, расчетом модифицированных функций относительных фазовых проницаемостей (МФ ОФП) агента вытеснения и вытесняемой жидкости, построением полей начальной нефтенасыщенности, проницаемости и мощностей пропластков и математическим моделированием процессов фильтрации в пористой среде для контроля фильтрационных потоков, формирующихся при разработке.
Известное техническое решение недостаточно эффективно для определения водонасыщенности в пласте при поршневом вытеснении по причине слабой сходимости методов математического моделирования для определения местоположения фронта вытеснения на границе «нефть-вода», а также не учитывает концевые" эффекты при построении функции Бакли-Ливеретта и ее производной.
Известен способ определения относительной фазовой проницаемости водонефтяного пласта [RU 2165017 С2, МПК 7 Е21В 49/00, опубл. 2001], в соответствии с которым измеряют дебиты скважин по нефти и воде по всем скважинам залежи и их вязкости в пластовых условиях. Дополнительно измеряют накопленную добычу нефти на каждый период замера дебита и, используя известное значение ее геологических запасов в недрах, определяют текущее значение водонасыщенности пласта и ее изменение. Затем определяют соответствующие им величины относительных фазовых проницаемостей для нефти и воды по приведенным математическим формулам.
Известное техническое решение требует проведения дополнительных исследований в скважинах, а также получения промысловых данных и является недостаточно эффективным, так как ведет к снижению точности за счет ввода новых переменных, а также повышения трудоемкости обработки данных.
Решаемая предлагаемым изобретением задача и ожидаемый технический результат заключаются в повышении эффективности способа контроля за разработкой нефтяных месторождений за счет более полного и формализованного учета параметров, характеризующих протекающие в пористой среде процессы.
Поставленная задача решается тем, что в способе контроля за разработкой нефтяного месторождения, включающем проведение лабораторных исследований керна, определение вязкости нефти и воды, относительные фазовые проницаемости нефти и воды по результатам нестационарных исследований, строят графики зависимостей относительной фазовой проницаемости нефти и воды от водонасыщенности, определяют критические точки, затем на их основе строят функцию Бакли-Ливеретта и ее производную, характеризующие распределение водонасыщенности при поршневом вытеснении в математическом моделировании процессов фильтрации.
На фиг.1 показана зависимость относительной фазовой проницаемости от водонасыщенности по нефти, представлены данные лабораторных испытаний и функция, аппроксимирующая их. На фиг.2 - зависимость относительной фазовой проницаемости от водонасыщенности по воде, представлены данные лабораторных испытаний и функция, аппроксимирующая их. На фиг.3 представлен график функции Бакли-Ливеретта f(s) и ее производная f'(s).
Способ осуществляется следующей последовательностью операций.
Проводят лабораторные исследования вязкости нефти и воды, определение относительных фазовых проницаемостей (ОФП) нефти и воды по результатам нестационарных исследований на основании [ОСТ 39-235-89. Нефть. Метод определения фазовых проницаемостей в лабораторных условиях при совместной стационарной фильтрации. - М., 1989 г.].
Осуществляют расчет ОФП и построение графиков зависимостей ОФП от водонасыщенности, построение функции Бакли-Леверетта, а также ее производной.
Используют полученные функции при построении математической модели процессов фильтрации в пористой среде.
Пример конкретного осуществления способа на образце керна терригенного коллектора месторождения Западной Сибири
Были проведены лабораторные исследования образца керна, полученные фазовые проницаемости, результаты представлены в таблицах 1,2. Также проведены замеры вязкостей нефти µ н=1,26 сП, воды µв=1 сП и абсолютной проницаемости по азоту Кабс=70,5 мД.
Выполнены расчеты относительной фазовой проницаемости по формуле
результаты представлены в таблицах 1, 2,
где VB.H, VB.B - объем вытесненных нефти и воды (см3);
VH, VB - объем нефти и воды в образце (см3);
SB - водонасыщенность (%);
QH, QB - объем прокачанного агента нефть и вода (см3);
t - время прокачки (с);
Кфн, Кфв - проницаемость фазовая нефти и воды (мД);
Р - давление прокачки (атм);
КОФП - относительная фазовая проницаемость (%) соответственно по нефти КОФПн и воде КОФПв.
Таблица 1 | ||||||||||
I этап "Вытеснение нефти водой" | ||||||||||
Результаты опытов | Рассчет | |||||||||
Vв.в, см 3 | Vн ,см3 | Sв, % | Q н, см3 | t, с | Кфн, мД | Р, атм | КОФПн , % | |||
1,2 | 1,2 | 75,5 | керосин не фильтруется | 0 | ||||||
1,8 | 1,8 | 63,2 | 1,1 | 60 | 22 | 1 | 31,2 | |||
2,05 | 2,1 | 58 | 3,5 | 60 | 35 | 2 | 49,6 | |||
2,2 | 2,2 | 54,9 | 1,7 | 20 | 40 | 2,5 | 56,7 | |||
2,65 | 2,7 | 45,7 | 3,8 | 20 | 57,1 | 4 | 81,0 | |||
2,9 | 2,9 | 40,6 | 3,86 | 20 | 58 | 4 | 82,3 | |||
3,4 | 3,4 | 30 | 2 | 10 | 60,6 | 4 | 86,0 | |||
3,8 | 3,8 | 22 | 4,1 | 20 | 62 | 4 | 87,9 | |||
Таблица 2 | ||||||||||
II этап "Вытеснение воды нефтью" | ||||||||||
Результаты опытов | Рассчет | |||||||||
Vв.н, см3 | Vв ,см3 | Sв , % | Qв, см3 | t,c | Кфв, мД | Р, атм | КОФПв, % | |||
1 | 1,0 | 20 | вода фильтруется | 0 | ||||||
1,46 | 1,5 | 30 | 0,87 | 300 | 1,4 | - | 2,0 | |||
2,43 | 2,4 | 50 | 3,05 | 300 | 4,9 | - | 7,0 | |||
2,97 | 3,0 | 61 | 11,5 | 300 | 9,1 | - | 12,9 | |||
3,37 | 3,4 | 69 | 8,3 | 100 | 13,3 | - | 18,9 | |||
3,61 | 3,6 | 74 | 4,21 | 30 | 16,9 | - | 24,0 |
На основе данных из таблицы 1 строят график зависимости Кофп от S для нефти и воды. Затем в тех же координатах построен график функции, аппроксимирующей лабораторные данные на основе расчетов предложенных в [Грачев С.И., Хайруллин А.А., Хайруллин Аз.А. Аппроксимация относительных фазовых проницаемостей кубической параболой. - Известия вузов «Нефть и газ», № 2, 2012,с.37-43]. Подбирая критические точки для лабораторных данных по 1 этапу (таблица 1), коэффициент остаточной нефтенасыщенности (Sон), максимальную ОФП нефти (К1) и водонасыщенность при K1 (S1), добились того, чтобы среднеквадратичное отклонение между функцией и лабораторными данными было минимальное (фиг.1). Затем подбирая критические точки, для лабораторных данных по 2 этапу (таблица 2), остаточную водонасыщенность (SОB ) и максимальную ОФП воды (Kmax), аналогично добились того, чтобы среднеквадратичное отклонение между функцией и лабораторными данными было минимальное (фиг.2). Полученные графики представлены на фиг.1 и 2.
После аппроксимации ОФП для построения графика функции Бакли-Ливеретта использовали формулу из [Желтов Ю.П. Разработка нефтяных месторождений. - М.: Изд-во «Недра», 1998 г. - С.168]:
,
где vв и vн - скорости фильтрации воды и нефти соответственно;
k в(s) и kн(s) - относительные проницаемости по воде и нефти соответственно, зависящие от водонасыщенности s;
µв и µн - вязкости воды и нефти.
Полученная функция f(s) и ее производная f'(s) приведены на фиг.3. Значения производной на графике показаны уменьшенными в 3 раза для лучшей визуальной оценки.
Полученные функции были применены при математическом моделировании процессов фильтрации и показали высокую сходимость с фактическими показателями на месторождении.
Таким образом, предложенный способ контроля за разработкой нефтяных месторождений эффективен и промышленно применим.
Класс E21B49/00 Исследование структуры стенок скважины, исследование геологического строения пластов; способы или устройства для получения проб грунта или скважинной жидкости, специально предназначенные для бурения пород
Класс G01N15/00 Исследование свойств частиц; определение проницаемости, пористости или площади поверхности пористых материалов