авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:   || 2 | 3 |

Прогнозирование геолого-физических и технологических показателей разработки нефтегазовых месторождений

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

Захарченко Евгения Ивановна

ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ГЕОЛОГО-ФИЗИЧЕСКИХ

И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ РАЗРАБОТКИ

НЕФТЕГАЗОВЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ

Специальность: 25.00.17 — Разработка и эксплуатация нефтяных

и газовых месторождений

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Краснодар-2010

Работа выполнена в Кубанском государственном технологическом университете (КубГТУ)

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор Вартумян Георгий Тигранович
Официальные оппоненты: доктор технических наук Кузнецов Александр Михайлович
кандидат технических наук Данильченко Олег Николаевич
Ведущая организация: Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Северо-Кавказский государственный технический университет (ГОУ ВПО СевКавГТУ)

Защита состоится 28 апреля 2010 года в 12-00 часов на заседании диссертационного совета ДМ 212.100.08 Кубанского государственного технологического университета по адресу: 350020, г. Краснодар,
ул. Красная, 135, ауд. 94

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Кубанского государственного технологического университета по адресу: 350072, г. Краснодар, ул. Московская, 2

Автореферат разослан ___ марта 2010 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета ДМ 212.100.08

кандидат химических наук, доцент Г.Г. Попова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы

Традиционные методы проектирования управления, контроля и анализа разработки нефтяных месторождений в последние 10 – 15 лет претерпели значительные изменения, связанные с широким применением постоянно действующих геолого-технологических моделей (ПДГТМ) эксплуатационных объектов. По оценкам экспертов применение ПДГТМ позволяет более эффективно решать задачи интенсификации нефтедобычи и повышения нефтеотдачи пластов. Считается, что текущая нефтеотдача может быть увеличена на
15…20 %, а коэффициент нефтеотдачи на 5…10 %.

Анализ опыта и публикаций по созданию полномасштабных ПДГТМ в российских нефтяных компаниях (на основе западных программных продуктов (ПП), исключая ОАО “Сургутнефтегаз” с собственным ПП) показывает, что их адаптация к конкретным объектам разработки требует длительного времени (от нескольких месяцев до года и более). При этом возникает необходимость дополнительных исследовательских работ с привлечением квалифицированных разработчиков и программистов.

Несмотря на большие достоинства численного геолого-гидродинамического моделирования качество получаемых моделей зависит от точности исходной информации, “плотности” сетки измерений и синхронности съема информации. Погрешность моделирования может быть определена только после её построения и сопоставления расчетных значений признака с фактическими в точках, в которых проводились измерения. В основе погрешности лежат объективные и субъективные факторы. К ним относятся: пространственно-временная анизотропия свойств продуктивных пластов; неточность и ограниченность исходной информации; процедуры ремасштабирования и др. Все это сказывается на прогнозных оценках, и в частности на прогнозных оценках извлекаемых запасов. Кроме того, для месторождений, находящихся на поздней стадии разработки, пространственно-временные поля (ПВП) на локальных участках подвергаются мощным внешним воздействиям (обработка призабойной зоны (ОПЗ), гидравлический разрыв пласта (ГРП), закачка воды, порывы газа и др.). Все это приводит к неконтролируемым изменениям фильтрационно-емкостных свойств (ФЕС) пласта и требуется оперативная корректировка информации об изменении геолого-технических показателей ПВП в непосредственной близости от данных участков (поведение геофизических или гидродинамических исследований), что весьма проблематично.

Таким образом, актуальной является проблема повышения качества и оперативности информации для решения текущих задач, мониторинга разработки месторождений и обеспечения полноты информации при адаптации и сопровождении ПДГТМ.

Цель работы

Повышение эффективности разработки месторождений путем создания и совершенствования принципов сбора и обработки информации о состоянии эксплуатационного объекта для решения текущих задач разработки и адаптации ПДГТМ.

Задачи исследования

1. Анализ методов оценки коллекторских свойств продуктивных пластов и методов прогнозирования динамики изменения состояния фонда скважин, объема добычи и извлекаемых запасов.

2. Обоснование и разработка методов оперативного определения пластового давления и коллекторских свойств продуктивных пластов по данным нормальной эксплуатации скважин.

3. Разработка практических рекомендаций по применению теории марковских процессов при решении задач прогнозирования послойной неоднородности свойств продуктивных пластов, дебитов скважин и динамики изменения состояния фонда скважин.

4. Разработка методов прогнозирования геолого-физических полей, корректировки прогноза и оценки его точности.

Научная новизна

1. Предложен метод оценки параметров призабойной зоны продуктивных пластов (гидропроводности и пьезопроводности) по данным о дебите скважины и устьевом (забойном) давлении при нормальном режиме эксплуатации скважин. Метод основан на модификации интегрального решения
М. Маскета прямой задачи подземной гидромеханики для точечного стока.

2. Установлено, что распределение вертикальной послойной неоднородности (пористость, проницаемость и др.) продуктивных пластов описывается односвязной цепью Маркова, позволяющей установить финальные вероятности чередования свойств пород.

3. Показано, что изменение состояния фонда (агрегированных по дебитам групп) скважин на месторождении описывается марковской моделью с непрерывным временем и дискретным числом состояний.

Практическая ценность работы

1. Разработаны инженерные методы оперативного определения оценок гидропроводности и пьезопроводности призабойной зоны продуктивного пласта по данным замеров дебита и устьевого (забойного) давления. Эти методы позволяют решить проблемы синхронного информационного обеспечения адаптации ПДМ ГТМ, а для “интеллигентных” скважин (smart wells) — определять по запросу состояние скважины и призабойной зоны.

2. Разработан и опробован алгоритм корреляционного сжатия при обработке данных геофизических исследований скважин (ГИС) для выявления локальных зон изменения структуры неоднородности пластов без привязки к вертикальному разрезу скважин.

3. Марковские модели прогнозирования финальных вероятностей послойной неоднородности пластовых систем (пористость, проницаемость, нефтенасыщенность и др.) дают возможность упорядочить процесс ремасштабирования вертикального шага дискретизации сеточной модели пласта, организовать имитационное моделирование при создании и адаптации ПДГТМ, а также использовать их при оперативном решении текущих задач.

4. Марковские модели динамики изменения состояния фонда скважин дают оценки переходных вероятностей в виде относительных частот пребывания агрегированных групп скважин в определенных состояниях, на основе кото-рых можно прогнозировать объем добычи нефти на заданный промежуток

времени, конечное состояние фонда скважин и извлекаемые запасы.

5. Предложен и опробован метод прогнозирования полей геолого-физических показателей продуктивного пласта, метод оптимальной корректировки прогноза по данным в скважинах - точках, который применим для решения текущих задач разработки и приближенной оценки результатов численного моделирования пластовых систем в произвольной области или точке поля.

6. Методические рекомендации по прогнозированию геолого-физических полей продуктивных пластов, алгоритм прогнозирования полей геолого-физических признаков, алгоритм корректировки прогноза, алгоритм построения карт геолого-физических показателей и результаты контрольного расчета внедрены на предприятиях ОАО “Гемма” (г. Краснодар) и ОАО “СибНИИНП” (г. Тюмень).

Апробация работы

Основные положения диссертационной работы докладывались на региональной молодежной научной конференции “Геологи XXI века” (г. Саратов, 2000 г.), на региональной научной конференции студентов, аспирантов и молодых специалистов (г. Саратов, 2001 г.), на втором международном симпозиуме “Геотехнология: скважинные способы освоения месторождений полезных ископаемых” РУДН (г. Москва, 2005 г.), на четвертой международной научно-технической конференции “Современные технологии освоения минеральных ресурсов” (г. Красноярск, 2006 г.), на заседании научно-технического совета ОАО “РосНИПИтермнефть” (г. Краснодар, 2004 г.), на кафедре прикладной математики КГУ (г. Краснодар, 2006 г.), на совместном заседании кафедр нефтегазового промысла и оборудования нефтегазового промысла (г. Краснодар, 2008, 2009 г.г.).

Публикации

Основное содержание диссертации отражено в 9 печатных работах, в том числе 2 статьи в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.

Структура и объём работы

Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, основных

выводов и рекомендаций, списка использованных источников из 68 наименований. Работа изложена на 126 страницах машинописного текста, содержит 9 таблиц, 21 рисунок.

Содержание работы

Во введении обоснована актуальность работы, определены цель и задачи исследования, научная новизна и практическая ценность.

В первой главе выполнен краткий анализ отечественных работ в области компьютерного моделирования разработки нефтегазовых месторождений, обоснован выбор направлений и задач исследования.

Продуктивный пласт с пробуренными добывающими и нагнетательными скважинами, технологиями добычи и управления, инженерно-техническим персоналом, можно рассматривать как сложную кибернетическую систему. Как и любая кибернетическая система, он подчиняется так называемому “закону необходимого разнообразия”, т.е. инженер-разработчик должен владеть информацией о разнообразии процессов, протекающих в пласте, и возможностью различного воздействия на пласт. При недостатке информации или отсутствия необходимого воздействия появляются волюнтаристские управленческие решения, приводящие к непрогнозируемым последствиям.

Анализ литературы и различных подходов к моделированию пластовых систем позволяет выделить два направления исследований: вероятностно-статистическое и детерминированное. Первое из них пользуется интегральными оценками (средние значения, среднеквадратические отклонения, корреляционные отношения и т.д.). Все они устойчивы к ошибкам исходной информации. Второе направление использует дифференциальный подход к физическим процессам, для которого незначительные ошибки в исходной информации могут приводить к “фактически бессмысленным решениям”. В трудах известного ученого Лысенко В.Д. практически исчерпаны все положительные возможности проектирования и разработки месторождений в условиях ограниченной информации. Второе направление наиболее успешно развивается с 90-х годов благодаря появлению мощных персональных компьютеров и зарубежного программного обеспечения. Сеточные модели детерминированных уравнений фильтрации с переменными коэффициентами, уравнений неразрывности и уравнений состояния в трехмерном пространстве описывают тонкие структуры полей геолого-физических признаков, фильтрационные течения двухфазных жидкостей и др. Однако точность исходных данных и анизотропия пласта во времени (вынос песка, появление чуждых вод, ОПЗ и др.) непрерывно приводят к микро и макромасштабным изменениям реальных свойств пластовых систем, для которых ПДГТМ становятся “случайной реализацией”, описывающей состояние пласта и удовлетворяющей разработчика, но с неизвестной вероятностью приближения.

Очевидно, наилучший путь – это разумное сочетание вероятностно-статистических методов с детерминированными. Симбиоз этих двух направлений позволит оперативно решать задачи адаптации ПДГТМ и рассчитывать макрооценки системы “скважина – пласт”.

Остановимся на некоторых работах, в которых рассматривается мониторинг процессов разработки и “подгонки” ПДГТМ при адаптации и сопровождении.

Никифоров С.В. (2006 г.) провел анализ численных моделей в условиях дефицита информации и предложил строить “грубую” модель пласта для процесса заводнения на поздней стадии разработки. Геологическая модель построена на основе фациального анализа и восстановления “природной конструкции” пласта с выделением зон неоднородностей. Такой подход позволил в разы ускорить построение формализованной модели пласта по сравнению с периодом адаптации ПДГТМ.

Соколов В.С. (2006 г.) на основе литолого-фациальной модели создал трехмерную модель пласта ЮС1 Фаинского месторождения, на основании которой дал характеристики ФЕС пласта, объемов начальных и остаточных запасов. Модель используется при выборе добывающих скважин для проведения ГРП и нагнетательных скважин при проведении ремонтно-изоляционных работ (РИР).

Душейко Д.П. (2005 г.) показал, что при адаптации ПДГТМ необходимо проводить подбор модифицированных кривых относительной фазовой проницаемости (МКОФП) для каждого объекта эксплуатации и разработал итерационную процедуру построения их аналитических аппроксимаций путем упорядоченного метода проб и ошибок.

Большой объём исследований по адаптации и анализу разработки месторождений выполнил Данильченко О.Н. (2006 г.). Введя понятие “информационной поддержки ПДГТМ”, автор заполнил методическими и программными разработками те пробелы в ПП, которые необходимы при неполноценном информационном обеспечении ПДГТМ. Разработанные ПП позволяют в диалоговом режиме проводить корректировку исходных данных до уровня, пригодного для моделирования пластовых систем.

Сидельников К.А. и Власов С.П. (2007 г.) исследовали эффективность моделирования пластовых систем на основе метода линий тока (МЛТ). Такой подход позволил при гидродинамическом моделировании значительно сократить время расчета, ранжировать геостатические модели пласта, ремасштабировать геологические модели и дать оценку размещения сетки скважин.

ООО “РН–УфаНИПИнефть” (2008 г.) разработал методику и программу построения “прокси-модели пласта”. Суть метода заключается в определении проницаемости и пластового давления на стационарном режиме работы скважины. Данный подход учитывает большой объем уже имеющихся промысловых данных и позволяет “уйти от сложностей и трудозатрат, связанных с построением и адаптацией геологических моделей (ГМ)”.

Батурин А.Ю. (2008 г.) представил оригинальные отечественные разработки для построения геологической и гидродинамической модели. В монографии приведено описание алгоритмов и программ создания ГМ, ремасштабирования ГМ в ФМ, а также описание программных модулей построения геолого-фильтрационных моделей (“недра – карта”, “недра – каротаж”, “недра – разрез” и др.).

Нельзя не отметить работы Чикина А.Е. (2003 г.), посвященные малоисследованному направлению работ по мониторингу в реальном времени процессов обработки призабойной зоны скважины. В процессе проведения операции определяется в оперативном режиме коэффициент приемистости, скин-фактор, гидропроводность пласта и забойное давление. Эти показатели позволяют контролировать проводимое мероприятие, сравнивать планированные изменения в пласте и призабойной зоне с текущими, управлять воздействием для достижения запланированных результатов.

Характерной чертой рассмотренных работ является различие в подходах к проблеме создания моделей эксплуатационных объектов (ЭО), отсутствие координации и взаимодействия между различными корпорациями, НИИ, НИПИ и малыми предприятиями.

Вместе с тем, проведенный анализ показал, что при адаптации ПДГТМ и подготовке их информационного обеспечения практически не используются мощные методы теории случайных функций, односвязные марковские цепи, нейросетевое моделирование и др. Учитывая, что нефтегазовые технологии XXI века будут ориентированы на “интеллигентные” скважины, на дистанционный контроль и управление месторождением, необходимы системы оценки состояния каждой скважины в реальном масштабе времени (пластовое и забойное давление, гидропроводность призабойной зоны пласта и др.). Такие устройства непрерывного замера дебита, устьевого и забойного давления, температуры и др. уже разработаны в наших НИИ, НТЦ и во многих западных фирмах.

В этой связи актуальными в настоящее время являются следующие направления исследований: оценка коллекторских свойств продуктивных пластов, пластового и забойного давления с позиций оперативного сбора и обработки скважинной информации для решения задач разработки; прогнозирование динамики изменения состояния фонда скважин, объема добычи нефти; прогнозирование полей геолого-технических признаков.

В соответствии с данными направлениями сформулированы основные задачи исследования, проводимые в работе.

Во второй главе дается обоснование принципов построения динамической модели системы “скважина – пласт” по данным замеров дебита и устьевого (забойного) давления при нормальной эксплуатации скважин, рассмотрены вопросы сглаживания, дифференцирования и прогнозирования случайных процессов применительно к определению пластового давления, гидропроводности и пьезопроводности призабойной зоны скважины.

Наиболее полная информация о параметрах продуктивных пластов получается в результате гидродинамических исследованиях (ГДИ) в скважине при неустановившихся процессах фильтрации по кривым восстановления давления и/или восстановления уровня (КВД, КВУ), кривым падения давления (КПД). Минимизируя сумму квадратов отклонений между измеренными значениями забойного давления и вычисленными теоретически определяют гидропроводность и пьезопроводность пласта.

Вопросам оценки коллекторских свойств пласта по данным ГДИ посвящено значительное количество работ (Баренблата Г.И., Борисова Ю.П., Алиева З.С., Закирова С.Н., Чарного И.А., Басниева К.С., Шамсиева М.Н., Маскета М., Эвердингена В., Херста А. и др.).



Pages:   || 2 | 3 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.