Способ управления заводнением неоднородного пласта-коллектора нефтяного месторождения Российский патент 2024 года по МПК E21B43/20 E21B47/11 

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности, к технологиям повышения нефтеотдачи, а именно к управлению заводнением при наличии в нефтяном пласте высокопроницаемых пропластков.

Известен способ исследования скважин и межскважинного пространства, описанный в патенте РФ 2577865. В данном способе выбирают нагнетательные и наблюдательные добывающие скважины, оценивают условия использования веществ, применяемых в качестве индикаторов фильтрационных потоков. Затем определяют необходимый объем меченой жидкости и количества индикатора и закачивают меченую стабильным или радиоактивным индикатором воду или водный раствор реагента в нагнетательную скважину. Затем запускают скважину; с устья контрольных добывающих скважин периодически отбирают пробы пластовой воды и делают их физико-химический анализ на содержание индикаторов и интерпретируют полученные данные. При обнаружении в добываемой продукции индикаторов делают вывод о наличии обводнения скважины, заколонных перетоков, нарушении герметичности колонны. В данном способе оценивают факт поступления закачиваемой воды в окружающие добывающие скважины без оценки эффективности процесса заводнения.

Известен способ индикаторного исследования скважин и межскважинного пространства, описанный в патенте Республики Казахстан KZ В 34882. В данном способе обеспечивается повышение эффективности способа за счет непрерывного мониторинга объема, охваченного заводнением от каждой нагнетательной скважины в целом по участку и по каждой добывающей скважине для корректировки параметров эксплуатации. В нагнетательные скважины постоянно закачивают вытесняющую жидкость, меченую индикаторами, причем для каждой нагнетательной скважины в течение всего периода эксплуатации используют один индикатор, отличный от других. В процессе закачки для каждой нагнетательной скважины определяют расход закачанной вытесняющей жидкости и концентрацию индикатора в ней и осуществляют отбор проб пластовой жидкости с устья добывающих скважин. Определяют объем отобранных проб из каждой добывающей скважины и в отобранных пробах определяют концентрации всех закачанных индикаторов. По полученным данным определяют вклад каждой нагнетательной скважины в общий охват пласта заводнением и вклад этой нагнетательной скважины в обводнение каждой добывающей скважины. Недостатком способа является необходимость непрерывной закачки меченой жидкости в каждую нагнетательную скважину на всем периоде эксплуатации, что практически представляет трудоемкую операцию.

Наиболее близок по решаемой задачи «Способ оперативного управления заводнением пластов» (RU 2614338, опубл. 2015 г.), характеризующий тем, что включает отбор нефти через добывающие скважины и закачку рабочего агента через нагнетательные скважины, оценку влияния добывающих и нагнетательных скважин, рекомендации по перераспределению закачки, при этом для определения оптимальных значений приемистости нагнетательных скважин используют математическую модель месторождения, а в качестве первоначальных данных для каждой добывающей скважины и потенциально влияющих на нее нагнетательных скважин принимают показатели в виде даты замера, значение приемистости, дебита жидкости и доли нефти, а в качестве математической модели используют функции, отражающие изменение дебита жидкости и доли нефти добывающих скважин при изменении приемистости нагнетательных скважин, при этом производят адаптацию математической модели путем получения минимального расхождения фактических и расчетных данных дебита жидкости и доли нефти каждой работы добывающей скважины, определяют оптимальные значения настроечных параметров функций дебита жидкости и доли нефти, и составляют смешанную функцию суточной добычи нефти добывающей скважины в зависимости от приемистости окружающих ее нагнетательных скважин, затем производят максимизацию суммарной добычи нефти по месторождению в целом путем перераспределения приемистости нагнетательных скважин, с наложением ограничений на объемы закачки для эффективной организации системы вытеснения нефти водой и поддержания пластового давления. Данный способ не учитывает наличия в нефтяном пласте высокопроницаемых пропластков, используя в качестве значений проницаемостей средние значения. Это не позволяет учесть долю воды, фильтрующейся с высокой скоростью и не оказывающей влияние на вытеснение нефти.

Технический результат, достигаемый при реализации изобретения, заключается в обеспечении возможности управления заводнением на участке месторождения и повышения эффективности заводнения посредством сокращения неэффективно закачиваемой воды, которая фильтруется по высокопроницаемым пропласткам, выявляемым индикаторным методом исследований.

Указанный технический результат достигается тем, что в соответствии с предлагаемым способом управления заводнением неоднородного пласта-коллектора нефтяного месторождения выбирают участок пласта с одной нагнетательной скважиной и окружающими ее добывающими скважинами и осуществляют разовую закачку меченной индикатором воды в нагнетательную скважину на выбранном участке. Осуществляют отбор проб из окружающих нагнетательную скважину добывающих скважин в течение 90-120 дней, для каждой добывающей скважины определяют количество индикатора, содержащегося во всех отобранных из этой скважины пробах за время исследований, и определяют, какую долю это количество индикатора составляет от суммарного количества индикатора, отобранного из всех добывающих скважин за это время. Выбирают расширенный участок, который включает нагнетательную скважину, в которую была закачана меченная индикатором вода, добывающие скважины, из которых отбирались пробы с индикатором, а также все прилегающие по периметру нагнетательные и добывающие скважины, и осуществляют адаптацию гидродинамической модели выбранного расширенного участка. Для этого делят всю площадь расширенного участка на прямоугольники, в центре которых расположены нагнетательная или добывающая скважины, присваивают каждому прямоугольнику свое значение проницаемости, и добавляют в модель расширенного участка искусственные каналы, имитирующие высокопроницаемые пропластки между нагнетательной скважиной, в которую была закачана меченная индикатором вода, и каждой добывающей скважиной, в которую поступил индикатор, в виде набора ячеек по прямой, при этом значения проницаемостей прямоугольников и искусственных каналов, имитирующих высокопроницаемые пропластки, подбирают путем обеспечения расхождения не более 10% фактических и расчетных данных дебитов жидкости добывающих скважин расширенного участка, приемистости нагнетательных скважин и значений количеств индикатора, поступивших в каждую добывающую скважину за время исследований. Путем моделирования фильтрации закачиваемой воды в процессе заводнения на адаптированной модели расширенного участка рассчитывают количество воды, неэффективно фильтрующейся по высокопроницаемым пропласткам, проводят выравнивание профиля приемистости в нагнетательной скважине, в которую была закачана меченная индикатором вода, и сокращают объем воды, закачиваемой в процессе заводнения в нагнетательную скважину, на рассчитанное количество воды, неэффективно фильтрующейся по высокопроницаемым пропласткам.

Изобретение поясняется чертежами, где на Фиг. 1 приведена схема расширенного участка месторождения с десятью нагнетательными скважинами и шестнадцатью добывающими скважинами.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является управление заводнением на участке месторождения за счет сокращения количества неэффективно закачиваемой воды, фильтрующейся по высокопроницаемым пропласткам участка.

При осуществлении способа управления заводнением участка нефтяного месторождения выбирают участок с одной нагнетательной скважиной, в которую осуществляют разовую закачку меченной индикатором воды, и окружающими нагнетательную скважину добывающими скважинами, из которых осуществляют последующий отбор проб в течение 90-120 дней. Участок, на котором планируют провести управление заводнением для повышения его эффективности, включает нагнетательную скважину, в которую закачали индикатор, и окружающие добывающие скважины, в которые поступил индикатор (регулируемый участок).

В качестве индикаторов могут быть использованы, например, селитра аммиачная, фосфаты или роданиды согласно РД 39-0147428-235-89 «Методическое руководство по технологии проведения индикаторных исследований и интерпретации их результатов для регулирования и контроля процесса заводнения нефтяных залежей». Грозный, СевКавНИПИнефть, 1989 г., п. 3.3.). Продолжительность исследований в 90-120 суток является достаточной для уверенного решения задачи оценки фильтрационных параметров высокопроницаемых пропластков и степени неоднородности исследуемого участка пласта, см., например, М.С. Хозяинов, Д.А. Чернокожев, К.И. Кузнецова, Индикаторный (трассерный) метод исследования фильтрационных процессов в нефтяном пласте, Москва: КУРС, 2022, с. 25).

Для каждой добывающей скважины определяют количество индикатора, содержащегося во всех отобранных из этой скважины пробах за время исследований, т.е. поступивших в добывающие скважины по высокопроницаемым пропласткам, и определяют, какую долю это количество индикатора составляет от суммарного количества индикатора, отобранного из всех добывающих скважин за время исследований.

Выбирают расширенный участок, который включает нагнетательную скважину, в которую была закачана меченная индикатором вода, добывающие скважины, из которых отбирались пробы с индикатором, а также все прилегающие по периметру нагнетательные и добывающие скважины.

Осуществляют адаптацию гидродинамической модели выбранного расширенного участка, для этого делят всю площадь расширенного участка на прямоугольники, в центре которых расположены нагнетательная или добывающая скважины, и присваивают каждому прямоугольнику свое значение проницаемости. Добавляют в модель расширенного участка искусственные каналы, имитирующие высокопроницаемые пропластки, в виде набора ячеек по прямой между нагнетательной и каждой добывающей скважиной, в которую поступил индикатор, при этом значения проницаемостей прямоугольников и искусственных каналов, имитирующих высокопроницаемые пропластки, подбирают путем получения минимального (10%) расхождения фактических и расчетных данных дебитов жидкости добывающих скважин расширенного участка, приемистости нагнетательных скважин и значений количеств индикатора, поступивших в каждую добывающую скважину за время исследований, т.е. по высокопроницаемым пропласткам.

Путем моделирования фильтрации закачиваемой воды в процессе заводнения на такой адаптированной модели расширенного участка рассчитывают количество воды, неэффективно фильтрующейся по высокопроницаемым пропласткам на участке.

Проводят выравнивание профиля приемистости за счет проведения водоизоляционных работ в нагнетательной скважине, в которую была закачана меченная индикатором вода, и сокращают объем воды, закачиваемой в процессе заводнения в нагнетательную скважину, на рассчитанное количество воды, неэффективно фильтрующейся по высокопроницаемым пропласткам.

В качестве примера реализации способа было проведено моделирование с помощью симулятора Eclipse разработки участка нефтяного месторождения, на котором ранее были проведены полевые индикаторные исследования. Площадь выбранного участка 6,9 км² (2625×2625 м). Начальная водонасыщеность составляла 0.4, средний перепад давления между скважинами 30.4 МПа, общая толщина пласта составила 10 м, пористость 16%. Распределение проницаемости по осям х и у было одинаковым.

На Фиг. 1 приведена схема выбранного расширенного участка месторождения, на котором был реализован способ управления заводнением и который включает скважины 1-21, а именно нагнетательную скважину 13, в которую была закачана меченная индикатором вода, ближайшие окружающие добывающие скважины 7, 8, 9, 12, 14, 18, 19, 20, в которые поступил индикатор, и прилегающие по периметру нагнетательные и добывающие скважины 1, 2, 3, 4, 5, 6, 10, 11, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21. Нагнетательные скважины отображены как кружочек перечеркнутый крестиком, добывающие как черный кружочек.

В нагнетательную скважину 13 произвели разовую закачку 100 кг меченной индикатором воды и в течение 120 дней осуществляли отбор проб из окружающих нагнетательную скважину 13 добывающих скважин 7, 8, 9, 12, 14, 18, 19, 20. Всего отобрано 9,2 кг. Для каждой добывающей скважины известны фактическое количество индикатора, поступившее в скважину за 120 дней, и его доля от суммарного количества отобранного индикатора из всех добывающих скважин за время исследований. Эти же параметры были рассчитаны при моделировании: в скважину 7 поступило 12,2%), в скважину 8 - 10,0%, в скважину 9 - 11,7%, в скважину 12 - 13,7%), в скважину 14 - 0,8%), в скважину 18 - 10,9%), в скважину 19 - 11,0%, в скважину 20 - 29,6%. Сравнение фактических и расчетных значений приведены в таблице 1.

Таблица 1

Для проведения адаптации гидродинамической модели был выбран расширенный участок, включающий нагнетательную скважину 13, в которую была закачана меченная индикатором вода, ближайшие окружающие добывающие скважины 7, 8, 9, 12, 14, 18, 19, 20, в которые поступил индикатор, и прилегающие по периметру нагнетательные и добывающие скважины 1, 2, 3, 4, 5, 6, 10, 11, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21.

Далее осуществили адаптацию модели расширенного участка, для чего расширенный участок разделили на прямоугольники, в центре которых расположены нагнетательная или добывающая скважины, и присвоили прямоугольникам такие значения проницаемости, чтобы расчетные и фактические значения приемистости и дебитов скважин совпадали в пределах 10%. Подбор значений велся путем последовательных расчетов. Результаты сравнения приведены в таблице 2. На фиг. 1 разделение на прямоугольники показано тонкими прямыми линиями.

Таблица 2

Подобранные значения проницаемостей прямоугольников приведены в таблице 3.

Далее в модель расширенного участка добавили тонкий пропласток толщиной 2 см, в котором были построены искусственные каналы между нагнетательной 13 и добывающими скважинами 7, 8, 9, 12, 14, 18, 19, 20, в которые поступил индикатор (на фиг. 1 искусственные каналы показаны стрелками). Искусственные каналы, имитирующие высокопроницаемые пропластки, были построены в виде набора (от одной до четырех) ячеек по ширине по прямой между нагнетательной скважиной, в которую была закачана меченная индикатором вода, и каждой добывающей скважиной, в которую поступил индикатор. Ячейкам искусственных каналов к каждой добывающей скважине присвоены значение проницаемости, пропорциональное количеству извлеченного из этой скважины индикатора. Далее провели моделирование, изменяя значения проницаемостей искусственных каналов до расхождения не более 10% фактических и расчетных значений массы индикатора, поступившей в каждую добывающую скважину по искусственным каналам. На фиг. 1 искусственные каналы показаны стрелками. На данном участке значения проницаемостей составляют: в направлении скв. 7 - 0,75 мкм² (стрелка 27), скв. 8 - 0,18 мкм² (стрелка 28), скв. 9 - 0,70 мкм² (стрелка 29), скв. 12 - 0,23 мкм² (стрелка 30), скв. 14 - 0,10 мкм² (стрелка 31), скв. 18 - 0,70 мкм² (стрелка 32), скв. 19 - 0,20 мкм²(стрелка 33), скв. 20 - 1,40 мкм²(стрелка 34).

Была получена модель расширенного участка, в которой есть основной пласт, с выделенными геометрически правильными областями вокруг каждой скважины, имеющими свое значение проницаемости, и тонкий пропласток, в котором построены искусственные каналы, имитирующие высокопроницаемые пропластки, Остальным ячейкам тонкого пропластка присвоены одинаковые значения пористости (16%) и проницаемости (0,016 мкм²), равные средним значениям модели месторождения. Ячейкам, в которых расположены скважины 13, 7, 8, 9, 12, 14, 18, 19, 20, присваивают значение проницаемости равное 20 мкм², что обеспечивает поступление индикатора по высокопроницаемым пропласткам за 120 дней. Таким образом, адаптация модели расширенного участка, на которой проводились расчеты фильтрации воды, заключается в детализации основного слоя действующей модели по проницаемости и построении искусственных каналов, имитирующих высокопроницаемые пропластки между нагнетательной скважиной, в которую была закачана меченная индикатором вода, и добывающими скважинам, в которые поступил индикатор. Далее было проведено моделирование (первый вариант) на данной адаптированной модели расширенного участка, включающего 26 скважин: №№1-26. Затем для имитации проведения выравнивания профиля приемистости были отключены все построенные искусственные каналы, имитирующие высокопроницаемые пропластки. Была сокращена закачка нагнетаемой воды в скважину 13 на 300 м³/сутки и проведено повторное моделирование (второй вариант). Результаты моделирования показали, что отключение высокопроницаемых пропластков (имитация выравнивания профиля приемистости) и снижение закачки привело к сокращению добываемой воды. Суммарная добыча воды на регулируемом участке в первом варианте составила 904,2 м³/сут, во втором – 603,7 м³/сут соответственно. Таким образом, выравнивание профиля приемистости и сокращение закачки привело к уменьшению добычи воды на 33%. При этом добыча нефти практически не изменилась: фактическая добыча на регулируемом участке составила 141,0 м³/сутки, расчетная на адаптированной модели 141,7 м³/сутки. Это подтверждает работоспособность предложенного способа.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности. Техническим результатом является повышение эффективности заводнения посредством сокращения неэффективно закачиваемой воды, которая фильтруется по высокопроницаемым пропласткам, выявляемым индикаторным методом исследований. Заявлен способ управления заводнением неоднородного пласта-коллектора нефтяного месторождения, в котором выбирают участок пласта с одной нагнетательной скважиной и окружающими нагнетательную скважину добывающими скважинами. При этом в нагнетательную скважину на выбранном участке осуществляют разовую закачку меченной индикатором воды и осуществляют отбор проб из окружающих нагнетательную скважину добывающих скважин в течение 90-120 дней. Для каждой добывающей скважины определяют количество индикатора, содержащегося во всех отобранных из этой скважины пробах за время исследований, и определяют, какую долю это количество индикатора составляет от суммарного количества индикатора, отобранного из всех добывающих скважин за это время. Выбирают расширенный участок, который включает нагнетательную скважину, в которую была закачана меченная индикатором вода, добывающие скважины, из которых отбирались пробы с индикатором, а также все прилегающие по периметру нагнетательные и добывающие скважины и осуществляют адаптацию гидродинамической модели выбранного расширенного участка. Для этого делят всю площадь выбранного расширенного участка на прямоугольники, в центре которых расположены нагнетательная или добывающая скважины, и присваивают каждому прямоугольнику свое значение проницаемости. Добавляют в модель расширенного участка искусственные каналы, имитирующие высокопроницаемые пропластки, в виде набора ячеек по прямой между нагнетательной скважиной, в которую была закачана меченная индикатором вода, и каждой добывающей скважиной, в которую поступил индикатор, причем значения проницаемостей прямоугольников и искусственных каналов, имитирующих высокопроницаемые пропластки, подбирают путем обеспечения расхождения не более 10% фактических и расчетных данных дебитов жидкости добывающих скважин участка, приемистости нагнетательных скважин и значений количеств индикатора, поступивших в каждую добывающую скважину за время исследований. Путем моделирования фильтрации закачиваемой воды в процессе заводнения на адаптированной модели расширенного участка рассчитывают количество воды, неэффективно фильтрующейся по высокопроницаемым пропласткам. Проводят выравнивание профиля приемистости в нагнетательной скважине, в которую была закачана меченная индикатором вода, за счет проведения водоизоляционных работ и сокращают объем воды, закачиваемой в процессе заводнения в нагнетательную скважину, на рассчитанное количество воды, неэффективно фильтрующейся по высокопроницаемым пропласткам. 1 ил., 3 табл.

Способ управления заводнением неоднородного пласта-коллектора нефтяного месторождения, в соответствии с которым:

- выбирают участок пласта с одной нагнетательной скважиной и окружающими ее добывающими скважинами,

- осуществляют разовую закачку меченной индикатором воды в нагнетательную скважину на выбранном участке,

- осуществляют отбор проб из окружающих нагнетательную скважину добывающих скважин в течение 90 – 120 дней,

- для каждой добывающей скважины определяют количество индикатора, содержащегося во всех отобранных из этой скважины пробах за время исследований, и определяют, какую долю это количество индикатора составляет от суммарного количества индикатора, отобранного из всех добывающих скважин за это время,

- выбирают расширенный участок, который включает нагнетательную скважину, в которую была закачана меченная индикатором вода, добывающие скважины, из которых отбирались пробы с индикатором, а также все прилегающие по периметру нагнетательные и добывающие скважины и осуществляют адаптацию гидродинамической модели выбранного расширенного участка, для чего делят всю площадь расширенного участка на прямоугольники, в центре которых расположены нагнетательная или добывающая скважины, присваивают каждому прямоугольнику свое значение проницаемости и добавляют в модель расширенного участка искусственные каналы, имитирующие высокопроницаемые пропластки между нагнетательной скважиной, в которую была закачана меченная индикатором вода, и каждой добывающей скважиной, в которую поступил индикатор, в виде набора ячеек по прямой, при этом значения проницаемостей прямоугольников и искусственных каналов, имитирующих высокопроницаемые пропластки, подбирают путем обеспечения расхождения не более 10% фактических и расчетных данных дебитов жидкости добывающих скважин расширенного участка, приемистости нагнетательных скважин и значений количеств индикатора, поступивших в каждую добывающую скважину за время исследований,

- путем моделирования фильтрации закачиваемой воды в процессе заводнения на адаптированной модели расширенного участка рассчитывают количество воды, неэффективно фильтрующейся по высокопроницаемым пропласткам,

- проводят выравнивание профиля приемистости в нагнетательной скважине, в которую была закачана меченная индикатором вода, и сокращают объем воды, закачиваемой в процессе заводнения в нагнетательную скважину, на рассчитанное количество воды, неэффективно фильтрующейся по высокопроницаемым пропласткам.