СПОСОБ ОЦЕНКИ ПОВРЕЖДЕНИЯ ПЛАСТА В ТЕЧЕНИЕ ВСЕГО ПРОИЗВОДСТВЕННОГО ЦИКЛА НА ОСНОВЕ ПРОЦЕНТА НЕФТЕОТДАЧИ Российский патент 2024 года по МПК E21B43/20 E21B47/00 E21B49/00 

ОБЛАСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение относится к технической области нефтедобычи и, в частности, к способу оценки повреждений пласта в течение всего производственного цикла, на основе процента нефтеотдачи.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Повреждение пласта является результатом совместного воздействия потенциальных факторов повреждения внутри пласта и внешних условий. Внутренние потенциальные факторы повреждения в основном относятся к внутренним характеристикам пласта, таким как литология, физические свойства, поровая структура, чувствительность и свойства пластовых флюидов; а внешние условия в основном относятся к внешним факторам, которые вызывают изменения в поровой структуре и физических свойствах пласта во время работ по сооружению и приводят к повреждению пласта. Внутренние потенциальные факторы часто действуют вследствие изменения внешних условий. Повреждение пласта происходит в процессе бурения, заканчивания скважин, спуско-подъемных операций и эксплуатации нефтегазового месторождения. Кроме того, большинство повреждений пласта в каждом звене эксплуатации являются необратимыми и практически не устраняются после повреждения пласта, что напрямую влияет на результат разработки нефтяного пласта и определяет конечный коэффициент нефтеотдачи пласта.

Традиционные способы оценки повреждения пласта требуют проведения экспериментов по оценке повреждения пласта для каждого оцениваемого участка, включая отбор керна, эксперименты по оценке повреждения пласта, оценку повреждения пласта и т. п. Эти способы оценки неэкономичны и занимают больше времени в процессе оценки. Кроме того, результаты оценки повреждений пласта трудно обобщить на аналогичных участках, что серьезно ограничивает оперативность и экономичность оценки повреждений пласта, а также негативно сказывается на защите пласта, результате разработки пласта, повышении производительности и эффективности пласта.

Оценка повреждения пласта является основой для эффективной и рациональной разработки пласта, защиты пласта, повышения производительности и эффективности пласта, а также важным звеном системного проектирования технологий разработки нефтегазовых месторождений.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Целью настоящего изобретения является создание способа оценки повреждений пласта в течение всего производственного цикла на основе процента нефтеотдачи по сравнению с недостатками предшествующего уровня техники. Этот способ надежен в принципе, прост в эксплуатации, не требует больших затрат и имеет большое значение для рациональной и эффективной разработки пласта и защиты всего производственного цикла.

Способ оценки повреждения пласта в течение всего производственного цикла на основе процента нефтеотдачи последовательно включает в себя следующие этапы:

(1) взятие керновой пробы месторождения на целевом участке; проведение эксперимента по повреждению проницаемости, моделирующего реальную разработку, в соответствии с данными бурения и каротажа; определение степени повреждения пласта в соответствии с изменениями проницаемости, вызванными различными показателями объема закачиваемых пор, построение кривой зависимости показателей объема закачиваемых пор и степени повреждения проницаемости с принятием показателей объема закачиваемых пор как оси X, а степени повреждения проницаемости как оси Y, и подбор формулы зависимости степени повреждения проницаемости и показателей объема закачиваемых пор;

(2) проведение эксперимента по вытеснению нефти водой в керне целевого участка, получение данных о проценте нефтеотдачи керна в соответствии с различными показателями объема закачиваемых пор, построение кривой зависимости показателей объема закачиваемых пор и процента нефтеотдачи с принятием показателей объема закачиваемых пор как оси X, а процента нефтеотдачи как оси Y, и подбор формулы зависимости процента нефтеотдачи и показателей объема закачиваемых пор;

(3) получение формулы зависимости степени повреждения проницаемости при различных показателях объема закачиваемых пор и процента нефтеотдачи в процессе вытеснения нефти водой целевого участка в сочетании с формулой зависимости степени повреждения проницаемости и показателей объема закачиваемых пор на этапе (1) и формулы зависимости процента нефтеотдачи и показателей объема закачиваемых пор на этапе (2); и

(4) получение степени повреждения проницаемости всего целевого участка как оценочного показателя степени повреждения пласта в соответствии с формулой зависимости на этапе (3) и процента нефтеотдачи при различных показателях объема закачиваемых пор в промысловых данных.

Кроме того, этап (1) включает в себя:

(1) выполнение отбора керна на целевом участке, промывка и сушка до постоянного веса, измерение длины , диаметра и пористости керна;

(2) получение моделированной пластовой воды при комнатной температуре, насыщение керна моделированной пластовой водой, затем помещение его в кернодержатель, медленное регулирование ограничительного давления до 2 МПа с последующим вытеснением керна моделированной пластовой водой, и вычисление начальной проницаемости и порового объема керна:

(1)

(2)

где - начальная проницаемость;

- скорость вытеснения

и представляют давление на входном конце и на выходном конце кернодержателя;

- представляет собой объем пор в керне;

(3) получение экспериментальной жидкости с учетом собранных геологических данных пласта, обоснованный выбор солености, pH и скорости экспериментального потока экспериментальной жидкости в соответствии с конкретными условиями солености постороннего флюида, минералов пласта и пластового флюида, вытеснение от 0 до 15 поровых объемов (PV для краткости) керна экспериментальной жидкостью и последующая остановка; и

(4) после того, как состояние потока в керне становится стабильным, вычисление степени повреждения проницаемости керна :

(3)

где представляет собой степень повреждения проницаемости керна при различных показателях объема закачиваемых пор;

представляет собой проницаемости керна (проницаемости керна при различных показателях объема закачиваемых пор);

представляет собой начальную проницаемость (проницаемость керна, соответствующая моделируемой пластовой воде); и

построение кривой зависимости суммарного показателя объема закачиваемых пор экспериментальной жидкостью и степени повреждения проницаемости керна при соответствующих различных показателях объема закачиваемых пор с принятием суммарного показателя объема закачиваемых пор в качестве горизонтальных координат, а степени повреждения проницаемости керна при соответствующих различных показателях объема закачиваемых пор в качестве вертикальных координат, и подбор формулы зависимости степени повреждения проницаемости от показателя объема закачиваемых пор:

(4)

или конкретно выражается как:

(5)

где представляет собой показатель объема закачиваемых пор;

представляет собой степень повреждения проницаемости.

Кроме того, этап (2) включает в себя:

(1) выполнение отбора керна на целевом участке, подключение вакуумного насоса, вакуумирование при определенном пониженном давлении в течение 4 ч и насыщение моделированной пластовой водой;

(2) насыщение керна моделированной нефтью и вычисление исходной насыщенности нефтью керна:

(6)

где - насыщенность нефтью керна;

представляет собой объем нефти в керне

представляет собой объем пор в керне;

(3) проведение эксперимента по вытеснению нефти водой в керне, насыщаемом нефтью, для определения производительности и скорости нагнетания вытесняющего насоса, сбор вытесненной жидкости на выходе керна, регистрация объема нефти, объема воды и общего объема жидкости на выходе керна после вытеснения для различных показателей объема пор каждый раз, пока не будет вытеснена расчетная величина объема пор, и вычисление процента нефтеотдачи при вытеснении нефти водой в керне:

(7)

где представляет собой процент нефтеотдачи для вытеснения нефти водой в керне;

представляет собой суммарную нефтеотдачу; и

(4) построение кривой зависимости между процентом нефтеотдачи и показателем объема закачиваемых пор, а также подбор формулы зависимости между процентом нефтеотдачи и показателем объема закачиваемых пор:

(8)

или конкретно выражается как:

(9)

где представляет собой процент нефтеотдачи керна;

представляет собой показатель объема закачиваемых пор.

Кроме того, этап (3) включает в себя:

в сочетании с формулой (5) и формулой (9), получение:

(10).

По сравнению с предшествующим уровнем техники настоящее изобретение обладает следующими преимуществами.

По результатам испытаний при различных PV получена формула взаимозависимости процента нефтеотдачи и степени повреждения проницаемости при различных показателях объема закачиваемых пор в процессе вытеснения нефти водой целевого участка. В соответствии с процентом нефтеотдачи, измеренным на месторождении, степень повреждения проницаемости пласта при том же показателе объема пор, закачанных в целевом участке, может быть оценена как индекс оценки повреждения пласта.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЛЛЮСТРАТИВНЫХ МАТЕРИАЛОВ

На ФИГ. 1 показана кривая зависимости степени повреждения проницаемости от показателя объема закачиваемых пор на участке A месторождения X.

На ФИГ. 2 показана кривая зависимости процента нефтеотдачи керна от показателя объема закачиваемых пор на участке A месторождения X.

На ФИГ. 3 показана кривая зависимости степени повреждения проницаемости от процента нефтеотдачи на участке A месторождения X.

На ФИГ. 4 показана кривая зависимости процента нефтеотдачи на месторождении от показателя объема закачиваемых пор на участке A месторождения X.

На ФИГ. 5 показана кривая подтвержденной степени повреждения проницаемости на участке A месторождения X.

На ФИГ. 6 показана сравнительная кривая степени повреждения проницаемости на участке A месторождения X.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

Настоящее изобретение будет описано ниже в соответствии с прилагаемыми графическими материалами и вариантами осуществления, чтобы специалисты в данной области могли понять настоящее изобретение. Однако следует понимать, что настоящее изобретение не ограничивается объемом конкретных вариантов осуществления. Для специалистов в данной области, если различные изменения соответствуют сущности и объему настоящего изобретения, определенному и установленному прилагаемой формулой изобретения, все они защищены.

Варианты осуществления изобретения

На примере участка A нефтяного месторождения X описан способ оценки повреждения пласта на основе процента нефтеотдачи.

Способ оценки повреждения пласта в течение всего производственного цикла на основе процента нефтеотдачи последовательно включает в себя следующие этапы:

Этап 1. выполнение отбора керна на участке A месторождения X, вырезание керна 101 скважины диаметром около 2,5 см и длиной 4-7 см в соответствии с методом подготовки керна SYT5358-2010, сушка до постоянного веса при 60°C, измерение длины, диаметра и пористости керна (см. табл. 1), проверка герметичности устройства и мониторинг в течение не менее 48 ч;

Таблица 1 Пример таблицы сбора/обработки экспериментальных данных на участке A месторождения X

Диаметр керна D/см Длина керна L/см Пористость керна /% 2,435 4,985 8,53

Этап 2 получение моделированной пластовой воды при комнатной температуре, насыщение керна моделированной пластовой водой, затем помещение его в кернодержатель, медленное регулирование ограничительного давления до 2 МПа, с последующим вытеснением керна моделированной пластовой водой, и вычисление начальной проницаемости согласно формуле (1) и порового объема керна согласно формуле (2);

при вычислении, составляет 1,9802 см³, а - 10,64×10^-3;

Этап 3: получение экспериментальной жидкости с учетом геологических данных пласта, вытеснение от 0 до 15 поровых объемов (PV для краткости) керна экспериментальной жидкостью и последующая остановка; и последующее измерение проницаемости керна в это время с помощью экспериментальной жидкости;

Этап 4: занесение данных в таблицу 2 и расчет коэффициента повреждения проницаемости (степени повреждения) в соответствии с формулой (3);

Таблица 2 Данные экспериментальных испытаний повреждения проницаемости керна на участке A

Проницаемость керна/10^-3 Показатель закачиваемого объема/PV Степень повреждения/% 10,64 0 0,0 % 10,00 0,1 6,0 % 9,46 0,3 11,1 % 8,97 0,5 15,7 % 8,35 1 21,5 % 7,84 3 26,3 % 7,28 5 31,5 % 6,94 10 34,7 % 6,83 15 35,8 %

Этап 5: построение экспериментальной кривой повреждения проницаемости (ФИГ. 1) с использованием суммарного показателя объема закачиваемых пор для экспериментальной жидкости как горизонтальных координат и степеней повреждения проницаемости керна при соответствующих различных показателях объема закачиваемых пор как вертикальных координат, и подбор формулы зависимости (например, формулы 11) степени повреждения проницаемости от показателя объема закачиваемых пор:

(11)

где представляет собой степень повреждения проницаемости;

Этап 6: выполнение отбора керна на участке A месторождения X и подготовка керна в соответствии с этапом 1; подключение вакуумного насоса, вакуумирование при определенном пониженном давлении в течение 4 ч и насыщение смоделированной пластовой водой;

Этап 7: подключение емкости, заполненной смоделированной нефтью, газового баллона и керна в соответствии с экспериментальным процессом, насыщение керна нефтью, сбор жидкости, вытекающей из керна, с помощью градуированного цилиндра и отключение газового баллона, когда вода не полностью вытекла; регистрация количества воды в градуированном цилиндре и расчет исходной насыщенности нефтью в соответствии с формулой (6);

Этап 8: проведение эксперимента по вытеснению нефти водой в керне из участка A, насыщенном нефтью; определение производительности и скорости нагнетания вытесняющего насоса, сбор вытесненной жидкости на выходе керна, регистрация объема нефти, объема воды и общего объема жидкости на выходе с помощью градуированного цилиндра, вытеснение от 0 до 15 объема пор керна, регистрация объема нефти, объема воды и общего объема жидкости на выходе после каждой закачки и вычисление процента нефтеотдачи при вытеснении нефти водой в соответствии с формулой (7);

Этап 9: занесение экспериментальных данных в таблицу 3, построение графика (ФИГ. 2) для результатов испытаний при различных PV и подбор формулы зависимости (например, формула 12) между процентом нефтеотдачи и показателем объема закачиваемых пор в соответствии с результатами эксперимента:

(12).

Таблица 3 Данные экспериментальных испытаний вытеснения нефти водой на участке A

Показатель закачиваемого объема/PV Процент нефтеотдачи/% 0 0,00 % 0,1 14,29 % 0,3 16,67 % 0,5 21,88 % 1 26,04 % 3 30,00 % 5 35,71 % 10 38,57 % 15 40,00 %

Этап 10: получение формулы зависимости степеней повреждения проницаемости при различных показателях объемов закачиваемых пор и процента нефтеотдачи при эксперименте по повреждению проницаемости целевого участка A в сочетании с формулой (11) и формулой (12):

(13)

Этап 11: построение графика зависимости (ФИГ. 3) процента нефтеотдачи и степени повреждения проницаемости в соответствии с формулой (13);

Этап 12: поиск геологических и производственных материалов участка A месторождения X для получения извлекаемых геологических запасов участка A в размере 1,38 млн т, а также данных о проценте нефтеотдачи (табл. 4) участка при различных показателях объема закачиваемых пор в процессе добычи, и построение кривой зависимости процента нефтеотдачи месторождения от показателя объема закачиваемых пор на участке A (ФИГ. 4);

Таблица 4 Данные по добыче на месторождении участка А

Показатель закачиваемого объема/PV Суммарная добыча/т Процент нефтеотдачи/% 0 0 0,00 % 0,1 2,01E/+05 14,58 % 0,3 2,96E/+05 21,43 % 0,5 3,35E/+05 24,29 % 1 3,75E/+05 27,14 % 3 4,14E/+05 30,00 % 5 4,93E/+05 35,75 % 10 5,52E/+05 40,00 % 15 6,11E/+05 44,29 %

Этап 13: повторное проведение отбора керна на целевом участке A и подготовка керна в соответствии с этапом 1; повторение этапа 2 для измерения начальной проницаемости керна; повторение этапов 3 и 4, занесение данных в таблицу 5, и построение кривой степени повреждения проницаемости (ФИГ. 5);

Таблица 5 Данные экспериментальных проверочных испытаний на участке A

Проницаемость керна/10^-3 Показатель закачиваемого объема/PV Степень повреждения/% 11,88 0 0 % 10,99 0,1 7,4 % 10,10 0,3 15,0 % 9,57 0,5 19,5 % 9,20 1 22,5 % 8,76 3 26,3 % 8,07 5 32,1 % 7,49 10 36,9 % 7,03 15 40,8 %

Этап 14: подстановка данных о проценте нефтеотдачи на месторождении (таблица 4), полученных на этапе 12, в формулу (13) для получения степеней повреждения проницаемости пласта при различных показателях объема закачиваемых пор на участке A, получение таблицы данных 6 и построение кривой (ФИГ. 6). Из графика видно, что точность способа при оценке степени повреждения проницаемости пласта достигает более 95%, и можно точно определить степень повреждения пласта при различных процентах нефтеотдачи, что имеет большое значение для рациональной и эффективной разработки пласта и защиты процесса в целом.

Таблица 6 Сравнение степеней повреждения

Показатель закачиваемого объема/PV Экспериментальная степень повреждения/% Степень повреждения, рассчитанная по данному способу/% Точность/% 0 0 % 0,0 % 100 0,1 7,4 % 7,7 % 96,65 % 0,3 15,0 % 15,5 % 96,95 % 0,5 19,5 % 18,7 % 96,27 % 1 22,5 % 22,0 % 97,65 % 3 26,3 % 25,2 % 95,92 % 5 32,1 % 31,8 % 98,99 % 10 36,9 % 36,6 % 99,22 % 15 40,8 % 41,5 % 98,36 %

В реальном процессе добычи процент нефтеотдачи на этом участке определяется в зависимости от производительности добывающей скважины, степень повреждения пласта на этом участке определяется с помощью способа, описанного в настоящем изобретении, на этой основе уточняются меры по защите пласта и составляется схема разработки пласта, чтобы достичь рациональной и эффективной разработки пласта.

Настоящее изобретение относится к способу оценки повреждения пласта в течение всего производственного цикла на основе процента нефтеотдачи. Данный способ включает в себя: (1) проведение эксперимента по повреждению проницаемости в керне целевого участка, определение степени повреждения в соответствии с изменениями проницаемости, вызванными различными показателями объема закачиваемых пор, построение кривой зависимости показателей объема закачиваемых пор и степени повреждения проницаемости с принятием показателей объема закачиваемых пор как оси X, а степени повреждения проницаемости как оси Y и подбор формулы зависимости; (2) проведение эксперимента по вытеснению нефти водой в керне целевого участка, получение данных о проценте нефтеотдачи керна в соответствии с различными показателями объема закачиваемых пор, построение кривой зависимости показателя объема закачиваемых пор и процента нефтеотдачи путем принятия показателя объема закачиваемых пор как оси X, а процента нефтеотдачи как оси Y и подбор формулы зависимости; (3) получение формулы зависимости степени повреждения проницаемости и процента нефтеотдачи в процессе вытеснения нефти водой в керне и (4) получение степени повреждения проницаемости участка в соответствии с процентами нефтеотдачи при различных показателях объема закачиваемых пор в промысловых данных. Данный способ прост в эксплуатации и малозатратен, он имеет важное значение для рациональной и эффективной разработки пласта. 3 з.п. ф-лы, 6 ил., 6 табл.

1. Способ оценки повреждения пласта в течение всего производственного цикла на основе процента нефтеотдачи, последовательно включающий в себя следующие этапы:

(1) взятие керновой пробы месторождения на целевом участке; проведение эксперимента по повреждению проницаемости, моделирующего реальную разработку, в соответствии с данными бурения и каротажа; определение степени повреждения пласта в соответствии с изменениями проницаемости, вызванными различными показателями объема закачиваемых пор, построение кривой зависимости показателей объема закачиваемых пор и степени повреждения проницаемости с принятием показателей объема закачиваемых пор как оси X, а степени повреждения проницаемости как оси Y и подбор формулы зависимости степени повреждения проницаемости и показателей объема закачиваемых пор;

(2) проведение эксперимента по вытеснению нефти водой в керне целевого участка, получение данных о проценте нефтеотдачи керна в соответствии с различными показателями объема закачиваемых пор, построение кривой зависимости показателей объема закачиваемых пор и процента нефтеотдачи с принятием показателей объема закачиваемых пор как оси X, а процента нефтеотдачи как оси Y и подбор формулы зависимости процента нефтеотдачи и показателей объема закачиваемых пор;

(3) получение формулы зависимости степени повреждения проницаемости и процента нефтеотдачи при различных показателях объема закачиваемых пор в процессе вытеснения нефти водой целевого участка в сочетании с формулой зависимости степени повреждения проницаемости и показателей объема закачиваемых пор на этапе (1) и формулой зависимости процента нефтеотдачи и показателей объема закачиваемых пор на этапе (2); и

(4) получение степени повреждения проницаемости всего целевого участка как оценочного показателя степени повреждения пласта в соответствии с формулой зависимости на этапе (3) и процента нефтеотдачи при различных показателях объема закачиваемых пор в промысловых данных.

2. Способ оценки повреждения пласта в течение всего производственного цикла на основе процента нефтеотдачи по п. 1, в котором этап (1) включает в себя:

1) выполнение отбора керна на целевом участке, промывку и сушку до постоянного веса, измерение длины , диаметра и пористости керна;

2) получение моделированной пластовой воды, насыщение керна моделированной пластовой водой, затем помещение его в кернодержатель, медленное регулирование ограничительного давления до 2 МПа с последующим вытеснением керна моделированной пластовой водой и вычисление начальной проницаемости и порового объема керна:

3) получение экспериментальной жидкости на основе собранных геологических данных о пласте, вытеснение от 0 до 15 поровых объемов керна экспериментальной жидкостью и последующую остановку; и

4) после того как состояние потока в керне становится стабильным, вычисление степени повреждения проницаемости керна:

,

где представляет собой степень повреждения проницаемости керна при различных показателях объема закачиваемых пор;

представляет собой проницаемость керна, т.е. проницаемость керна при различных показателях объема закачиваемых пор;

представляет собой начальную проницаемость, т.е. проницаемость керна, соответствующую моделируемой пластовой воде; и

построение кривой зависимости между показателем объема закачиваемых пор экспериментальной жидкости и степенью повреждения проницаемости керна, принимая показатель объема закачиваемых пор в качестве горизонтальных координат, а степень повреждения проницаемости керна в качестве вертикальных координат, и подбор формулы зависимости степени повреждения проницаемости от показателя объема закачиваемых пор:

или выражается как:

,

где представляет собой показатель объема закачиваемых пор.

3. Способ оценки повреждения пласта в течение всего производственного цикла на основе процента нефтеотдачи по п. 1, в котором этап (2) включает в себя:

1) выполнение отбора керна на целевом участке, подключение вакуумного насоса, вакуумирование при определенном пониженном давлении в течение 4 ч и насыщение моделированной пластовой водой;

2) насыщение керна моделированной нефтью и вычисление исходной насыщенности нефтью керна;

3) проведение эксперимента по вытеснению нефти водой в керне, насыщаемом нефтью, регистрацию объема нефти, объема воды и общего объема жидкости на выходе из керна после вытеснения для различных показателей объема пор каждый раз, и вычисление процента нефтеотдачи при вытеснении нефти водой в керне:

,

где представляет собой процент нефтеотдачи вытеснения нефти водой в керне;

представляет собой суммарную добычу нефти; и

4) построение кривой зависимости между процентом нефтеотдачи и показателями объема закачиваемых пор, а также подбор формулы зависимости между процентом нефтеотдачи и показателями объема закачиваемых пор:

или выражается как:

,

где представляет собой показатель объема закачиваемых пор.

4. Способ оценки повреждения пласта в течение всего производственного цикла на основе процента нефтеотдачи по пп. 1, 2 или 3, в котором этап (3) включает в себя:

в сочетании с формулой и формулой получается

.