СПОСОБ РАЗРАБОТКИ СЛОЖНОПОСТРОЕННОЙ ЗАЛЕЖИ НЕФТИ Российский патент 1998 года по МПК E21B43/20 

Изобретение относится к разработке углеводородных залежей сложного геологического строения с применением методов воздействия на пласт и может быть использовано в нефтегазодобывающей промышленности.

Известны способы разработки углеводородных залежей сложного геологического строения, в которых с использованием детерминированной модели строения продуктивных отложений определяют с использованием имеющейся системы разработки гидродинамически связанные и несвязанные объемы нефтенасыщенных коллекторов и с их учетом проводят мероприятия по интенсификации отбора нефти (патент РФ N 2030567, МКИ 6 E 21 B 43/20).

Однако известные способы не позволяют значительно повысить коэффициент нефтеотдачи. Обусловлено это тем, что построение детерминантной модели осуществляется только по материалам геофизических исследований скважин и не учитываются имеющиеся материалы по технологическим показателям разработки, а также результатам применения методов воздействия на пласт.

Известен способ разработки нефтяной залежи с использованием геолого-гидродинамической модели (имитационной системы), построенной с учетом изменения гидропроводности и фазовых проницаемостей для нефти и воды (патент РФ N 1839044 A1, МКИ 6 E 21 B 43/20).

Однако известный способ недостаточно эффективен вследствие несовершенства геолого-гидродинамической модели, которая не позволяет выбрать условия и скважины для наиболее эффективного применения методов воздействия на пласт, так как не учитывает параметры, позволяющие связать геологические и технологические показатели разработки с результатами применения этих методов.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ разработки сложнопостроенной залежи нефти, включающий закачку вытесняющего агента через нагнетательные скважины и отбор пластовых флюидов через добывающие скважины, построение карт геологических и технологических параметров, выбор наиболее эффективных методов воздействия на пласт и их использование на реальной залежи (патент РФ N 2098610, МПК 6 E 21 B 43/20).

Недостатком известного способа является низкая эффективность применения методов воздействия на пласт из-за недостаточной полноты описания процесса разработки нефтяной залежи с помощью геолого-гидродинамической модели, учитывающей только проницаемостную неоднородность пласта и параметры процесса разработки.

Техническим результатом изобретения является использование гидродинамической модели, позволяющей за счет расширения количества исследуемых факторов и адаптации к этим факторам методов воздействия существенно повысить эффективность способа.

Необходимый технический результат достигается тем, что в способе разработки сложнопостроенной залежи нефти, включающем закачку вытесняющего агента через нагнетательные скважины и отбор пластовых флюидов через добывающие скважины, построение карт геологических и технологических параметров, выбор наиболее эффективных методов воздействия на пласт и их использование на реальной залежи, согласно способу, создают геолого-гидродинамическую модель залежи, включающую серию геологических параметров пласта по проницаемым интервалам, данных пластовых и забойных давлений с начала разработки, координат линий выклинивания пласта, внутренних и внешних контуров нефтеносности, осуществляют структуризацию модели по каждому показателю путем сложения и последующего формирования значений параметров, для чего строят карты: структурную, эффективной нефтенасыщенной толщины пласта, начальной нефтенасыщенности коллекторов, их песчанистости и расчлененности, начальных балансовых запасов нефти и накопленных отборов нефти, воды, жидкости и нагнетания воды, а также карты текущей нефтенасыщенности и изобар на разные даты с начала разработки, при этом учитывают области развития геологических параметров выше и ниже кондиционных значений, подбор которых осуществляют по аддитивным картам, построенным путем повариантных расчетов раздельно для каждой группы методов воздействия на пласт.

Способ реализуют следующим образом. Создают интегрированную геолого-промысловую базу данных, позволяющую в единой системе (координаты, принадлежность к нефтяным пластам, форматы данных, сервисные оболочки и функции и т. д.) представить геолого-промысловую информацию. Затем на основе созданной базы с помощью специальных программ осуществляют построение геолого-гидродинамической модели.

Геолого-гидродинамическая модель включает серию геологических карт и карт разработки. По этим картам, построенным с шагом от одного месяца до одного года, осуществляют структуризацию раздельно каждого геологического и технологического параметра и выделенной области его кондиционных значений. После этого для выбранных наиболее значимых для данного метода параметров строят аддитивную карту, которая позволяет объединить результаты нескольких построенных карт (от 2 до 10 и более) и выделить области, сходные по геологическому строению и текущему состоянию разработки. Для каждой области на основании аддитивной карты определяют структуру трудно извлекаемых запасов. По каждой области, характеризующейся сходными геологическими условиями и состоянием разработки, определяют наиболее эффективный метод воздействия на пласт, который применяют в аналогичных условиях на других участках реальной залежи.

Для доказательства соответствия заявляемого изобретения критерию "промышленная применимость" приводим конкретно примеры осуществления способа.

Пример 1.

Приводим пример осуществления предлагаемого способа на одной из длительно разрабатываемой сложно построенной залежи нефти. На основе геолого-промысловых данных строится постоянно действующая геолого-гидродинамическая модель (имитационная система) одной из нефтяных залежей ТПП "Когалымнефтегаз" при следующих показателях:
- Год ввода в эксплуатацию - 1983;
- Вид воздействия - рядное заводнение;
- Накопленная добыча нефти - 55172 тыс.т;
- Вязкость нефти - 2,8 мПа•с;
- Вязкость воды - 0,35 мПа•с;
- Пластовое давление - 19,7 МПа;
- Начальная нефтенасыщенность - 0,59;
- Проектный коэффициент нефтеотдачи - 0,41;
- Количество скважин - 1958.

При построении гелого-гидродинамической модели используют следующие основные сведения по каждой скважине:
- координаты скважин;
- геолого-физические параметры пласта (данные интерпретации);
- геофизических исследований (ГИС) по проницаемым интервалам;
- данные по добыче нефти, воды, жидкости и закачке воды по месяцам с начала разработки;
- гидродинамические (пластовые и забойные давления) и промыслово-геофизические (ПГИ) исследования скважин с начала разработки;
- данные по применению медов воздействия и их эффективности.

Кроме того, используют сведения по залежи в целом:
- координаты линий выклинивания пласта, внутренних и внешних контуров нефтеносности;
- справочные данные (плотность нефти, пересчетный коэффициент, вязкость нефти и закачиваемой воды, содержание связанной нефти и т.д.).

Построенная геолого-гидродинамическая модель позволяет в качестве выходных параметров получить серию (14 основных геологических карт) и около 660 карт, характеризующих состояние разработки (по 11 показателям, одна карта в квартал, за 15 лет). При структуризации модели используют только часть из них. Структуризацию осуществляют раздельно по каждому из принятых показателей путем сложения и последующего нормирования значений параметров узлах сеточной области по следующим картам:
- эффективной нефтенасыщенной толщины пласта - контролирующей зону развития монолитных и тонкослоистых коллекторов; структурной и начальной нефтенасыщенности, определяющих область развития недонасыщенных коллекторов;
- песчанистости и расчлененности - контролирующих зону развития неоднородных по проницаемости коллекторов;
- начальных балансовых (извлекаемых) запасов нефти.

Структуризацию областей по текущему состоянию разработки осуществляют раздельно для каждого параметра по следующим картам:
- текущих и накопленных отборов нефти, воды, жидкости и нагнетания воды (и производным от них), а также картам текущей нефтенасыщенности (запасов) и изобар, построенным на разные даты с начала разработки с шагом от одного квартала до одного года.

При проведении структуризации учитывают области развития геологических параметров выше и ниже кондиционных значений. Подбор кондиционных значений параметров осуществляют по аддитивным картам, построенным путем повариантных расчетов раздельно для каждой группы методов с определенным механизмом воздействия. Контроль за выбором наиболее эффективных методов воздействия осуществляют по круговым диаграммам дополнительной добычи нефти, показанных на фиг. 1- 3. Использование структуризованной геолого-гидродинамической модели позволяет провести адаптацию методов к объекту воздействия. Непосредственное проведение комплекса мероприятий в промысловых условиях осуществляют на основании технико-экономического обоснования, в котором определяют объекты, методы воздействия на пласт, объемы и затраты на внедрение.

Выделение ряда областей с различной структурой трудно извлекаемых запасов и целенаправленное применение на них различных по механизму методов воздействия на пласт позволяет значительно повысить эффективность применения базовых технологий воздействия на пласт, что видно из результатов расчетов с использованием геолого-гидродинамической модели, приведенной в табл. 1.

Для доказательства соответствия заявленного объекта критерию охраноспособности и "изобретательский уровень" приводили сравнение показателей добычи нефти по фактическим данным, полученным от применения известных технологий воздействия на нефтяной пласт на одну скважину - операцию по прототипу (используя карту нефтенасыщенности), и с использованием заявленного способа за счет оптимально выбранного объекта и метода воздействия на пласт (табл. 1).

Из представленных в таблице данных видно, что заявленный способ позволяет по сравнению с прототипом значительно увеличить добычу нефти на 5,1 - 9,8%.

Пример 2.

Приводим для сравнения карту текущей нефтенасыщенности, с учетом которой в способе-прототипе выбирают и используют методы воздействия на нефтяной пласт (фиг. 1), и аддитивную карту, построенную по предлагаемому способу с использованием пяти карт (фиг. 2): текущей нефтенасыщенности (кондиция >0,4%), карты начальных геологических запасов (кондиция > 0,5 м³/м²,%), карты эффективности нефтенысыщенных толщ (кондиции >4 м), карты текущего отбора нефти и текущего отбора воды (кондиция >0,0065 м³/м²). Значения каждого признака взяты с весом 1.

На карту текущей нефтенасыщенности (см. фиг. 1) нанесены диаграммы дополнительной добычи нефти от применения методов изоляции водопритоков. На фиг. 1 показано, что большое количество обработок скважин, размещенных в области с повышенной нефтенасыщенностью (свыше 0,4), оказались не эффективными. На карте эти области показаны темно-серым цветом. Построение аддитивной карты по предлагаемому способу (фиг. 2) позволяет для реальной залежи выделить области со сходными геологическими условиями, находящиеся на той же стадии разработки, и рекомендовать скважины, расположенные в этих областях, для наиболее эффективного использования, например, для методов изоляции водопритока это зоны, показанные черным цветом.

Области, не вырабатывающиеся заводнением, могут быть представлены низкопроницаемыми или недонасыщенными нефтью коллекторами; неоднородными по проницаемости пластами; слоистыми неоднородными монолитными высокопродуктивными пластами и пластами линзового строения. Каждая из выделяемых областей запасов является самостоятельным объектом применения различных по механизму методов воздействия на пласт. Для технологий, направленных, например, на повышение продуктивности скважин (гидроразрыв пласта, вибровоздействие, ОПЗ), аддитивные карты строятся по другим показателям с другими кондиционными значениями.

Пример 3.

На основе карт плотностей отбора нефти, воды, жидкости и закачки для выделения областей, сходных по геологическому строению и текущему состоянию разработки, строят аддитивную карту прибыли в денежном выражении.

Применение в известных способах разработки одних и тех же методов воздействия на пласт в пределах одной и той же залежи производят в зонах с разными геолого-промысловыми и технологическими показателями, что приводит к получению разных результатов от применения методов воздействия на пласт. Аддитивную карту прибыли строят по разности между доходом от использования методов воздействия и затратами на их осуществление на основе карт плотностей отбора нефти, воды и закачки. Задаваясь ценой реализации 1 т нефти, при известных значениях текущей стоимости добычи 1 т воды, нефти, закачки 1 т воды строят аддитивную карту прибыли в денежном выражении (руб./м²).

Установив экономическую структуру текущих запасов нефти, выбирают те области в пределах нефтяной залежи, где применение выбранных технологий будет более эффективным и экономически оправданным. Эти области на фиг. 3 показаны темным цветом. Проведение обработок за пределами выделенных областей (светлая область на фиг. 3) тоже позволяет получить дополнительную добычу нефти, но она будет нерентабельной. Аддитивная карта прибыли также позволяет точнее выбрать скважины для проведения таких мероприятий, как форсированный отбор жидкости, вывод скважин из бездействия, ограничение закачки и отборов.

Совместное использование аддитивной карты текущей прибыли и карты текущих извлекаемых запасов (потенциальной прибыли) позволит более эффективно составить перспективный план разработки нефтяной залежи с применением методов воздействия на пласт, в том числе с учетом дифференциального налогообложения.

Выделение областей нефтяного пласта, сходных по геологическому строению и текущему состоянию разработки, по аддитивной карте прибыли и соответствующих областей по карте текущих запасов и проведение соответствующего анализа этих областей позволяет сделать следующие выводы и рекомендации по текущему состоянию разработки (табл. 2).

Предлагаемый способ по сравнению с прототипом позволяет:
повысить эффективность длительно применяющихся на залежи методов воздействия, характеризующихся падающими показателями;
увеличить добычу нефти, снизить объемы отбираемой и закачиваемых вод и повысить нефтедобычу конкретных участков нефтяных залежей.

Использование: при разработке углеводородных залежей сложного геологического строения с применением методов воздействия на пласт и может быть использовано в нефтедобывающей промышленности. Обеспечивает повышение эффективности способа. Сущность изобретения: по способу закачивают вытесняющий агент через нагнетательные скважины и отбирают пластовый флюид через добывающие скважины, строят карты геологических и технологических параметров, выбирают наиболее эффективные методы воздействия на пласт и используют их на реальной залежи. Создают геологогидродинамическую модель залежи. Она включает серию геологических карт и карт разработки. На них указывают координаты скважины, геологические параметры пласта по проницаемым интервалам, данные пластовых и забойных давлений с начала разработки, координаты линий выклинивания пласта, внутренние и внешние контуры нефтеносности. Осуществляют структуризацию модели по каждому показателю путем сложения и последующего нормирования значений параметров. Для этого строят карты характеристик пласта и отборов нефти, воды и закачки воды. Строят карты текущей нефтенасыщенности изобар на разные даты. Учитывают параметры выше и ниже кондиционных значений. Их подбор осуществляют по аддитивным картам. 3 ил. , 2 табл.

Способ разработки сложнопостроенной залежи нефти, включающий закачку вытесняющего агента через нагнетательные скважины и отбор пластовых флюидов через добывающие скважины, построение карт геологических и технологических параметров, выбор наиболее эффективных методов воздействия на пласт и их использование на реальной залежи, отличающийся тем, что создают геолого-гидродинамическую модель залежи, включающую серию геологических карт и карт разработки с указанием на них координат скважины, геологических параметров пласта по проницаемым интервалам, данных пластовых и забойных давлений с начала разработки, координат линий выклинивания пласта, внутренних и внешних контуров нефтеносности, осуществляют структуризацию модели по каждому показателю путем сложения и последующего нормирования значений параметров, для чего строят карты: структурную, эффективной нефтенасышенной толщины пласта, начальной нефтенасыщенности коллекторов, их песчанистости и расчлененности, начальных балансовых запасов нефти и накопленных отборов нефти, воды, жидкости и нагнетания воды, а также карты текущей нефтенасыщенности и изобар на разные даты с начала разработки, при этом учитывают области развития геологических параметров выше и ниже кондиционных значений, подбор которых осуществляют по аддитивным картам, построенным путем повариантных расчетов раздельно для каждой группы методом воздействия на пласт.