Способ контроля за разработкой нефтяного месторождения

Изобретение относится к нефтяной промышленности, а именно к способам контроля за разработкой нефтяных месторождений. Техническим результатом является повышение эффективности способа контроля за разработкой нефтяных месторождений за счет более полного и формализованного учета параметров, характеризующих протекающие в пористой среде процессы. Способ основан на проведении лабораторных испытаний керна, определении по ним абсолютной и фазовой проницаемостей для дальнейшего расчета относительной фазовой проницаемости (ОФП) нефти и воды. Дополнительно замеряют вязкости нефти и воды, использованные при проведении исследований. Затем делают расчеты и строят графики зависимостей относительной фазовой проницаемости от водонасыщенности образца. Для получения графиков задаются критические точки. С учетом этих критических точек на основе полученных графиков относительных фазовых проницаемостей затем на их основе строят функцию Бакли-Ливеретта и ее производную, характеризующие распределение водонасыщенности при поршневом вытеснении в математическом моделировании процессов фильтрации. 2 табл., 3 ил., 1 пр.

 

Изобретение относится к нефтяной промышленности, а именно к способам контроля за разработкой нефтяных месторождений.

Известен способ контроля за разработкой нефтяных месторождений [RU 2092691 С1, МПК 6 Е21В 47/00, опубл. 1997] с предварительным определением проницаемости, пористости, мощности пласта, вязкости агента вытеснения и вытесняемой жидкости, начальной и конечной насыщенности агентом вытеснения, расчетом модифицированных функций относительных фазовых проницаемостей (МФ ОФП) агента вытеснения и вытесняемой жидкости, построением полей начальной нефтенасыщенности, проницаемости и мощностей пропластков и математическим моделированием процессов фильтрации в пористой среде для контроля фильтрационных потоков, формирующихся при разработке.

Известное техническое решение недостаточно эффективно для определения водонасыщенности в пласте при поршневом вытеснении по причине слабой сходимости методов математического моделирования для определения местоположения фронта вытеснения на границе «нефть-вода», а также не учитывает концевые" эффекты при построении функции Бакли-Ливеретта и ее производной.

Известен способ определения относительной фазовой проницаемости водонефтяного пласта [RU 2165017 С2, МПК 7 Е21В 49/00, опубл. 2001], в соответствии с которым измеряют дебиты скважин по нефти и воде по всем скважинам залежи и их вязкости в пластовых условиях. Дополнительно измеряют накопленную добычу нефти на каждый период замера дебита и, используя известное значение ее геологических запасов в недрах, определяют текущее значение водонасыщенности пласта и ее изменение. Затем определяют соответствующие им величины относительных фазовых проницаемостей для нефти и воды по приведенным математическим формулам.

Известное техническое решение требует проведения дополнительных исследований в скважинах, а также получения промысловых данных и является недостаточно эффективным, так как ведет к снижению точности за счет ввода новых переменных, а также повышения трудоемкости обработки данных.

Решаемая предлагаемым изобретением задача и ожидаемый технический результат заключаются в повышении эффективности способа контроля за разработкой нефтяных месторождений за счет более полного и формализованного учета параметров, характеризующих протекающие в пористой среде процессы.

Поставленная задача решается тем, что в способе контроля за разработкой нефтяного месторождения, включающем проведение лабораторных исследований керна, определение вязкости нефти и воды, относительные фазовые проницаемости нефти и воды по результатам нестационарных исследований, строят графики зависимостей относительной фазовой проницаемости нефти и воды от водонасыщенности, определяют критические точки, затем на их основе строят функцию Бакли-Ливеретта и ее производную, характеризующие распределение водонасыщенности при поршневом вытеснении в математическом моделировании процессов фильтрации.

На фиг.1 показана зависимость относительной фазовой проницаемости от водонасыщенности по нефти, представлены данные лабораторных испытаний и функция, аппроксимирующая их. На фиг.2 - зависимость относительной фазовой проницаемости от водонасыщенности по воде, представлены данные лабораторных испытаний и функция, аппроксимирующая их. На фиг.3 представлен график функции Бакли-Ливеретта f(s) и ее производная f'(s).

Способ осуществляется следующей последовательностью операций.

Проводят лабораторные исследования вязкости нефти и воды, определение относительных фазовых проницаемостей (ОФП) нефти и воды по результатам нестационарных исследований на основании [ОСТ 39-235-89. Нефть. Метод определения фазовых проницаемостей в лабораторных условиях при совместной стационарной фильтрации. - М., 1989 г.].

Осуществляют расчет ОФП и построение графиков зависимостей ОФП от водонасыщенности, построение функции Бакли-Леверетта, а также ее производной.

Используют полученные функции при построении математической модели процессов фильтрации в пористой среде.

Пример конкретного осуществления способа на образце керна терригенного коллектора месторождения Западной Сибири

Были проведены лабораторные исследования образца керна, полученные фазовые проницаемости, результаты представлены в таблицах 1,2. Также проведены замеры вязкостей нефти µ_н=1,26 сП, воды µ_в=1 сП и абсолютной проницаемости по азоту К_абс=70,5 мД.

Выполнены расчеты относительной фазовой проницаемости по формуле

$${К}_{ОФП}=\frac{{К}_{ф}}{{К}_{абс}},$$

результаты представлены в таблицах 1, 2,

где V_B.H, V_B.B - объем вытесненных нефти и воды (см³);

V_H, V_B - объем нефти и воды в образце (см³);

S_B - водонасыщенность (%);

Q_H, Q_B - объем прокачанного агента нефть и вода (см³);

t - время прокачки (с);

К_фн, К_фв - проницаемость фазовая нефти и воды (мД);

ΔР - давление прокачки (атм);

К_ОФП - относительная фазовая проницаемость (%) соответственно по нефти К_ОФПн и воде К_ОФПв.

Таблица 1
I этап "Вытеснение нефти водой"
Результаты опытов	Рассчет
Vв.в, см3	Vн ,см3	Sв, %	Qн, см3	t, с	Кфн, мД	ΔР, атм	КОФПн, %
1,2	1,2	75,5	керосин не фильтруется	0
1,8	1,8	63,2	1,1	60	22	1	31,2
2,05	2,1	58	3,5	60	35	2	49,6
2,2	2,2	54,9	1,7	20	40	2,5	56,7
2,65	2,7	45,7	3,8	20	57,1	4	81,0
2,9	2,9	40,6	3,86	20	58	4	82,3
3,4	3,4	30	2	10	60,6	4	86,0
3,8	3,8	22	4,1	20	62	4	87,9
Таблица 2
II этап "Вытеснение воды нефтью"
Результаты опытов	Рассчет
Vв.н, см3	Vв ,см3	Sв, %	Qв, см3	t,c	Кфв, мД	ΔР, атм	КОФПв, %
1	1,0	20	вода фильтруется	0
1,46	1,5	30	0,87	300	1,4	-	2,0
2,43	2,4	50	3,05	300	4,9	-	7,0
2,97	3,0	61	11,5	300	9,1	-	12,9
3,37	3,4	69	8,3	100	13,3	-	18,9
3,61	3,6	74	4,21	30	16,9	-	24,0

На основе данных из таблицы 1 строят график зависимости К_офп от S для нефти и воды. Затем в тех же координатах построен график функции, аппроксимирующей лабораторные данные на основе расчетов предложенных в [Грачев С.И., Хайруллин А.А., Хайруллин Аз.А. Аппроксимация относительных фазовых проницаемостей кубической параболой. - Известия вузов «Нефть и газ», №2, 2012,с.37-43]. Подбирая критические точки для лабораторных данных по 1 этапу (таблица 1), коэффициент остаточной нефтенасыщенности (S_он), максимальную ОФП нефти (К₁) и водонасыщенность при K₁ (S₁), добились того, чтобы среднеквадратичное отклонение между функцией и лабораторными данными было минимальное (фиг.1). Затем подбирая критические точки, для лабораторных данных по 2 этапу (таблица 2), остаточную водонасыщенность (S_ОB) и максимальную ОФП воды (K_max), аналогично добились того, чтобы среднеквадратичное отклонение между функцией и лабораторными данными было минимальное (фиг.2). Полученные графики представлены на фиг.1 и 2.

После аппроксимации ОФП для построения графика функции Бакли-Ливеретта использовали формулу из [Желтов Ю.П. Разработка нефтяных месторождений. - М.: Изд-во «Недра», 1998 г. - С.168]:

$$f\left(s\right)=\frac{v_{в}}{v_{в}+v_{н}}=\frac{k_{в}\left(s\right)}{k_{в}\left(s\right)+\frac{{\mu }_{в}}{{\mu }_{н}}{k}_{н}\left(s\right)}$$ ,

где v_в и v_н - скорости фильтрации воды и нефти соответственно;

k_в(s) и k_н(s) - относительные проницаемости по воде и нефти соответственно, зависящие от водонасыщенности s;

µ_в и µ_н - вязкости воды и нефти.

Полученная функция f(s) и ее производная f'(s) приведены на фиг.3. Значения производной на графике показаны уменьшенными в 3 раза для лучшей визуальной оценки.

Полученные функции были применены при математическом моделировании процессов фильтрации и показали высокую сходимость с фактическими показателями на месторождении.

Таким образом, предложенный способ контроля за разработкой нефтяных месторождений эффективен и промышленно применим.

Способ контроля за разработкой нефтяного месторождения, включающий проведение лабораторных исследований керна, определение по ним абсолютной и фазовой проницаемостей для дальнейшего расчета относительной фазовой проницаемости нефти и воды, дополнительно замеряют вязкости нефти и воды, затем строят графики зависимостей относительной фазовой проницаемости от водонасыщенности образца, для чего задают критические точки, с учетом которых на основе полученных графиков относительных фазовых проницаемостей, строят графики функции Бакли-Ливеретта и ее производной, которые далее используют при математическом моделировании процессов фильтрации.