Альтернативная концепция мониторинга и оптимизации заводнения нефтяных пластов в условиях неустойчивости фронта вытеснения

UDK: 622.276.43
DOI: 10.24887/0028-2448-2019-12-118-123
Ключевые слова: фильтрация многофазных флюидов, система заводнения, регулирование режимов эксплуатации скважин, модели роста, дискриминантный анализ
Авт.: А.Х. Шахвердиев (Российский гос. геолого-разведочный университет им. С. Орджоникидзе), д.т.н., Ю.В. Шестопалов (University of Gävle), д.ф.-м.н., И.Э. Мандрик (ПАО «ЛУКОЙЛ»), д.т.н., С.В. Арефьев (ООО «ЛУКОЙЛ – Западная Сибирь»), к.г.-м.н.

Актуальность повышения коэффициента извлечения нефти, газа, конденсата месторождений жидких и газообразных углеводородов, разрабатываемых посредством искусственных методов поддержания пластового давления, предусматривающих закачку воды или воды в сочетании с другими вытесняющими агентами, не сходит с научно-технической повестки дня в нефтегазодобывающей отрасли. Следовательно, важнейшая практическая задача оптимизации нестационарного гидродинамического воздействия на залежи путем регулирования режимов работы фонда добывающих и нагнетательных скважин, в целом оптимизации процесса разработки и, в частности заводнения остается актуальной.

Теория фильтрации двухфазного потока, созданная Баклеем и Леверетгом, не учитывает потерю устойчивости фронта вытеснения, которая обусловливает скачкообразное изменение и тройственности значения водонасыщенности. Для решения этой проблемы был предложен математически упрощенный подход - многократно дифференцируемая аппроксимация для исключения «скачка» водонасыщенности. Подобное упрощенное решение привело к таким хорошо известным из практики заводнения негативным последствиям, как вязкостная неустойчивость фронта вытеснения, пальцеобразный фронт вытеснения, кинжальное обводнение продукции скважин, преждевременный прорыв воды в добывающие скважины, фрактальная геометрия движения фронта вытеснения.

Суть проблемы заключается в попытке прогнозирования начала потери устойчивости фронта вытеснения нефти водой с целью предотвращения негативного влияния на процесс заводнения в сложных условиях взаимодействия гидротермодинамических, капиллярных, молекулярных, инерционных и гравитационных сил. В статье в качестве нового подхода использованы методы теории катастроф для анализа нелинейных полиномиальных динамических систем. С этой целью подобрана математическая модель роста и путем решения обратной задачи определены исходные коэффициенты системы дифференциальных уравнений двухфазного потока. Выявлен унифицированный управляющий параметр, который использован в качестве дискриминантного критерия моделей роста по нефти и воде для мониторинга, регулирования и оптимизации процесса заводнения нефтяных залежей.

Список литературы

1. Крейг Ф.Ф. Разработка нефтяных месторождений при заводнении. – М.: Недра, 1974. – 191 с.

2. Buckley I., Leverett M.С. Mechanism of Fluid Displacement in Sands // Trans. AIME. – 1942. – V. 146. – No. 1. – P. 107–116.

3. Дейк Л.П. Практический инжиниринг резервуаров. – М.-Ижевск: Институт компьютерных исследований, 2008. – 668 с.

4. Азиз Х., Сеттари Э. Математическое моделирование пластовых систем / Пер. с англ. – М.-Ижевск: Институт компьютерных исследований, 2004. – 416 с.

5. A method for evaluation of water flooding performance in fractured reservoirs / Shaohua Gu, Yuetian Liu, Zhangxin Chen, Cuiyu Ma // Journal of Petroleum Science and Engineering. – 2014. – V. 120. – P. 130–140.

6. Wang Dashun, Di Niu, Huazhou Andy Li. Predicting Waterflooding Performance in Low-Permeability Reservoirs with Linear Dynamical Systems //

SPE Journal. – 2017. – № 22 (05). – P. 1596–1608.

7. Leverett Analysis for Transient Two-phase Flow in Fractal Porous Medium / Yonggang Duan, Ting Lu, Mingqiang Wei [et al.] // CMES. – 2015. – V. 109–110. № 6. – P. 481–504.

8. Чарный И.А. Подземная гидрогазодинамика. – М.: Государственное научно-техническое издательство нефтяной и горно-топливной литературы, 1963. – 397 с.

9. Нигматуллин Р.И. Динамика многофазных сред. Ч. 2. – М.: Наука, 1987. – 360 с.

10. Шахвердиев А.Х. Cистемная оптимизация процесса разработки нефтяных месторождений. – М.: Недра, 2004. – 452 с.

11. Мирзаджанзаде А.Х., Шахвердиев А.Х. Динамические процессы в нефтегазодобыче: системный анализ, диагноз, прогноз. – М.: Наука, 1997. – 254 c.

12. Мандрик И.Э., Панахов Г.М., Шахвердиев А.Х. Научно-методические и технологические основы оптимизации процесса повышения нефтеотдачи пластов. – M.: Изд-во Нефтяное хозяйство, 2010. – 228 c.

13. Шахвердиев А.Х. Еще раз о нефтеотдаче // Нефтяное хозяйство. – 2014. – № 1. – С. 44–50.

14. Шахвердиев А.Х. Системная оптимизация нестационарного заводнения с целью повышения нефтеотдачи пластов // Нефтяное хозяйство. – 2019. – № 1. – С. 44–50.

15. Шахвердиев А.Х. Инновационный потенциал нестационарного заводнения в целях повышения нефтеотдачи пластов // Вестник Азербайджанской Инженерной Академии. – 2019. – № 1. – С. 32–41.

16. Shakhverdiev A.Kh., Shestopalov Yu.V. Qualitative analysis of quadratic polynomial dynamical systems associated with the modeling and monitoring of oil fields // Lobachevskii Journal of Mathematics. Pleiades Publishing, Ltd. – 2019. – V. 40. – № 10. – P. 1695–1710.

17. Шахвердиев А.Х., Шестопалов Ю.В. Качественный анализ динамической системы поддержания пластового давления с целью повышения нефтеотдачи залежей // Сборник докладов 14 Международной конференции «Новые идеи в науках о Земле», М., 2-5 апреля, 2019.

18. Анищенко В.С. Детерминированный хаос // Соросовский образовательный журнал. – 1997. – № 6. – С. 70–76.

19. Арнольд В.И. Теория катастроф. – М.: Наука, 1990. – 128 с.


Внимание!
Купить полный текст статьи (формат - PDF) могут только авторизованные посетители сайта.