КОМПЛЕКСНЫЙ ПОДХОД К ПРИМЕНЕНИЮ МЕТОДОВ АНАЛИЗА ЭФФЕКТИВНОСТИ СИСТЕМЫ ЗАВОДНЕНИЯ НЕФТЯНЫХ ПЛАСТОВ

​АННОТАЦИЯ

Статья посвящена разработке и применению комплексного подхода к анализу эффективности системы заводнения нефтяных пластов. В ней рассмотрены современные методы исследования, оценки и оптимизации процессов заводнения, которые важны для увеличения извлечения нефти. Авторы анализируют различные аспекты системы заводнения, включая гидродинамические модели, математическое моделирование, и применение новых технологий. Также представлены результаты практических исследований, показывающих повышение эффективности добычи нефти благодаря внедрению предложенного комплексного подхода.

Ключевые слова: заводнение, нефтяной пласт, эффективность, гидродинамика, оптимизация, моделирование.

Исторические данные указывают на то, что концепция введения воды в нефтяные месторождения для повышения уровня извлечения нефти была впервые зафиксирована в литературе в конце 19 века. Зарегистрированное утверждение о внедрении воды в слой для улучшения коэффициента извлечения нефти в США датируется 1921 годом, а в 1940-х годах данная техника начала активно использоваться на территории СССР [2].

Тем не менее, не все введенные водные массы выполняют полезную функцию. Из-за различных нарушений, таких как повреждения цементного камня, неоднородность слоев и внутренние перетоки, часть воды теряется. Это обуславливает важность различения между эффективной и неэффективной водной закачкой, при этом основной целью является извлечение нефти с помощью воды и поддержание определенного уровня давления в пластах. Соответственно, эффективной считается та закачка, которая способствует увеличению охвата воздействия на пласт.

Ключевым фактором, отражающим эффективность системы водной закачки и разработки нефтяных месторождений, служит соотношение объема закаченной воды к общему объему извлеченной жидкости, включая нефть и воду.

где  – объём закачанной в пласт воды, м³;  – объёмный коэффициент воды, м³/м³;  – объём добытой нефти, м³;  – объёмный коэффициент нефти при начальном и среднем пластовом давлении, м³/м³;  – объём добытой воды, м³.

Существует два вида компенсации:

• Накопленная – отношение накопленного за весь период разработки объёма воды к общему объёму добытой жидкости:

где  – объём накопленной за весь период разработки закачанной в пласт воды, м³;  – объёмный коэффициент воды, м³/м³; – накопленный объём добытой нефти, м³;  – объёмный коэффициент нефти при начальном и среднем пластовом давлении, м³/м³;  – накопленный объём добытой воды, м³.

• Текущая (годовая, месячная) – отношение текущего (годового, месячного) объёма воды к текущему (годовому, месячному) объёму добытой жидкости:

где  – объѐм закачанной в пласт воды за фиксированный период времени (текущий), м³; – объѐмный коэффициент воды, м³/м³;  – текущий объѐм добытой нефти, м³;  – объѐмный коэффициент нефти при начальном и среднем пластовом давлении, м³/м³;  – текущий объём добытой воды, м³.

В идеальных условиях, количество извлеченной и инъецированной жидкости должно быть равным. Однако из-за воздействия различных геологических, физических и технических факторов возникают ситуации, когда закачка не полностью компенсирует извлечение или превышает его. Перекомпенсация (когда объем закачанной жидкости превышает объем добытой) приводит к преждевременному увеличению водности и уменьшению эффективности извлечения нефти, тогда как недокомпенсация (когда объем закачанной жидкости меньше объема добытой) вызывает падение давления в пласте и снижение нефтедобычи [1].

Актуальность идентификации проблемных зон гарантирует эффективное управление системой заводнения через применение соответствующих оперативных действий на эксплуатационных и инъекционных скважинах.

Основная задача анализа производительности заводнения заключается в определении масштаба исследования (установление границ участка месторождения для анализа). В зависимости от целей и требуемого уровня детализации, оценку эффективности можно проводить как для всего месторождения в целом, так и для каждой скважины в отдельности (см. рисунок 1).

Рисунок 1. Уровни анализа эффективности заводнения

При анализе необходимо принимать во внимание, что месторождение как целостная система описывается множеством изменчивых параметров на своей территории. Даже исчерпывающий анализ этих параметров не всегда достаточен для точного определения проблемных областей и разработки соответствующих планов действий, направленных на улучшение извлечения нефти из пластов [4].

Проведение анализа на уровне отдельных скважин может предоставить веские основания для принятия решений относительно каждой из них, но при этом часто игнорируется гидродинамическое взаимодействие и влияние близлежащих скважин. Такой подход также связан с большими затратами времени и ресурсов, что может привести к значительным экономическим потерям [5].

Оптимизация процесса анализа производительности водозабора в нефтяных пластах, при этом сохраняя актуальность и глубину исследований, может быть достигнута путем разделения объекта на меньшие зоны - блоки или элементы заводнения. Такой блочный анализ позволяет обнаружить участки с значительными отклонениями контрольных параметров и выяснить причины этих отклонений для их последующего устранения с помощью геолого-технических мероприятий [2, 3].

При определении границ блока рекомендуется проходить через инъекционные скважины и учитывать такие факторы, как выявление гидродинамически изолированных систем и выбор зон с четкими геологическими или фильтрационными особенностями. Оптимальное разделение на блоки обычно достигается на основе данных трассерных исследований. Для терригенных резервуаров важно понимание гидродинамической связи между инъекционными и реагирующими добывающими скважинами и распределение фильтрационных потоков в пласте. В случае карбонатных коллекторов необходимо также учитывать геометрию и типы разломов [1].

Список литературы:

1. Алексеева К.О., Байков В.А. Разработка трещиноватопористых коллекторов с помощью разгазирования нефти: влияние типа смачиваемости породы, размера и формы матричных блоков на коэффициент извлечения нефти // Автоматизация, телемеханизация и связь в нефтяной промышленности. – 2017. – № 12. – С. 35–40.
2. Арсеневский И.С. Автоматическое построение блоков в управлении внутриконтурным заводнением месторождения нефти на основе иерархического анализа // Автоматизация, телемеханизация и связь в нефтяной промышленности. – 2017. – № 8. – С. 10–17.
3. Фомкин А.В. Проблемы и перспективы освоения нефтяных месторождений со сложно построенными карбонатными объектами и залежами фундамента // Нефтепромысловое дело. – 2017. – № 1. – С. 6–12.
4. Oil reservoir waterflooding efficiency evaluation method / A. Suleymanov, A. Abbasov, D. Guseynova, J. Babayev // Article n Petroleum Science and Technology. – 2016. – № 34 (16). – P. 1447–1451.
5. Thiele M.R., Batycky R.P., Fenwick D.H. Streamline simulation for modern reservoir-engineering workflows // Society of Petroleum Engineers. – 2010. – № 1. – P. 64–70.