научная статья по теме ИССЛЕДОВАНИЕ ИНТЕРФЕРЕНЦИИ СКВАЖИН С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МЕТОДОВ СРАВНИТЕЛЬНОГО АНАЛИЗА Геофизика

Текст научной статьи на тему «ИССЛЕДОВАНИЕ ИНТЕРФЕРЕНЦИИ СКВАЖИН С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МЕТОДОВ СРАВНИТЕЛЬНОГО АНАЛИЗА»

РАЗРАБОТКА И ЭКСПЛУАТАЦИЯ НЕФТЯНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ

УДК 519.868:622.276

© Коллектив авторов, 2015

Исследование интерференции скважин с использованием методов сравнительного анализа

А.В. Насыбуллин, д.т.н. (ТатНИПИнефть), Б.Ф. Закиев

(НГДУ «Альметьевнефть»), О.В. Денисов, Р.Г. Гирфанов

(ООО «ТатАСУ»)

Адрес для связи: zakievbf@tatneft.ru

Ключевые слова: постоянно действующая геолого-технологическая модель, оперативная информация, параметры эксплуатации скважин, двунаправленные карты Кохонена, уравнения системы материального баланса закачки, отбор, взаимовлияние скважин.

Research of well interference using methods for comparative analysis

A.V. Nasybullin (TatNIPIneft, RF, Bugulma),

B.F. Zakiev (Oil and Gas Production Department Almetyevneft, RF, Almetyevsk),

O.V. Denisov, R.G. Girfanov (TatASU OOO, RF, Almetyevsk) E-mail: zakievbf@tatneft.ru

Key words: permanently updated reservoir model, operating data, well performance, self organizing maps, material balance equations, injection, production, well interference.

The paper presents results of well interference research for a mature field. Two approaches to determine well interference are compared by example of the Romashkinskoye oil field Berezovskaya area. Procedures and methods of operating data processing to control injection wells are discussed.

В настоящее время широкое распространение в нефтяной отрасли получили геолого-гидродинамические модели, которые применяются на стадии как проектировании, так и управления разработкой месторождений. Для более эффективного использования данного вида моделей их часто комбинируют с программами предварительной обработки информации, представляющими собой оптимизационные алгоритмы, нейронные сети, экспертные системы и др. Совместное использование таких программ и геолого-гидродинамических моделей позволяет существенно сократить число расчетных вариантов при решении задач оптимизации разработки месторождений [1, 2].

Для 3 блока Березовской площади Ромашкинского месторождения создана постоянно действующая геолого-технологическая модель, которая применяется с целью обоснования проектных решений и долгосрочного планирования. Для задач ежедневного регулирования режимов работы скважин в промысловых условиях необходим более простой инструмент, обладающий большой скоростью счета и работающий с исходными данными высокой дискретности.

Для анализа значительного объема поступающей в системе телеметрии оперативной информации разработана математическая модель, позволяющая обрабатывать массивы данных по динамике различных параметров, синхронизированных во времени. В основу специального модуля заложены принципы сравнения схожести сигналов по амплитуде колебания, величине, а также времени реакции. Отметим, что поиск зависимостей можно проводить по любому числу скважин и динамике любых параметров, характеризующих их эксплуатацию.

Коэффициенты схожести сигналов в исследованиях получают с использованием алгоритма однонаправленной самоорганизующейся карты Кохонена: задаются первоначальные весовые значения узлов, соответствующие случайной выборке измеренных сигналов. Пусть t -

номер итерации (инициализация соответствует номеру 0). Выбираем произвольное наблюдение x(t) из множества входных данных. Находим расстояния от него до векторов веса всех узлов карты Кохонена и определяем ближайший по весу узел Mc(t) - узел «победитель» (Winner).

Узел Mc(t) удовлетворяет следующему условию:

||х(0 - mc(t)||ф(0 - m,.(t)||,

где m¡(t) - вектор веса узла M ¡(f), т.е. расстояние от выбранного наблюдения до вектора веса узла Mc(t) меньше или равно расстоянию от наблюдения x(t) до любого узла карты.

Если находится несколько узлов, удовлетворяющих условию (1), «победитель» среди них выбирается случайным образом.

Задаем функцию соседства узлов h. Функция определяет «меру соседства» узлов M, Mc и изменение векторов веса, а также постепенно уточняет их значения: сначала у большего числа узлов и сильнее, потом у меньшего числа и слабее. В качестве функции соседства h в данной работе используется функция Гаусса

Ki(t ) = «(t )'exP

r\ 2 ï

la2 (t )

(2)

где 0<а(^)<1 - обучающий сомножитель, монотонно убывающий с каждой последующей итерацией (т.е. определяющий приближение значения векторов веса т(^) и т() к наблюдению; чем больше шаг, тем меньше уточнение); г, гс - координаты узлов М1 и Мс на карте Кохонена после обучения;а(£) - сомножитель, уменьшающий число соседей с каждой итерацией.

Параметры а, а и их характер убывания задаются экс-пертно. Можно задать функцию соседства h более простым способом:

hz ¡(£)=а(£), если М1 находится в окрестности Мс заранее заданного радиуса, и hс¡ = 0 в противном случае.

На каждой итерации вектор, который содержится в узле г, изменяется по формуле

т, (г)=т,. (г -1)+к. (г )-[х(г) - тг. (г -1)].

(3)

Таким образом, векторы веса всех узлов, являющихся соседями узла Мс, приближаются к рассматриваемому наблюдению, т.е. становятся схожими с вектором, содержащимся в узле Мс.

Рассмотрим пример работы алгоритма. Полученные сигналы (замеры телеметрии) поступают на вход алгоритма самоорганизующейся карты Кохонена. После цикла самообучения на выходе алгоритма получается карта Кохонена заданной размерности, узлы которой содержат так называемые справочные векторы. Степень схожести сигналов определяется евклидовым расстоянием между узлами на карте, т.е. для каждого замера определялся узел, которому согласно заданной функции расстояния данный замер соответствует. Если два замера принадлежат одному узлу карты Кохо-нена, то степень сходства оценивается как максимальная. Относительное различие сигналов (замеров) прямо пропорционально расстоянию между соответствующими узлами на карте.

Исследования схожести сигналов на реальных участках 3 блока Березовской площади Ромашкинского месторождения, основу которых составляют закономерности откликов скважин на возмущения, показывают, что не всегда по схожести сигнала можно корректно интерпретировать и устанавливать взаимовлияние скважин. Расчеты более чем на 20 участках показали, что лишь в 50 % случаев сравнения схожести сигнала более 0,5 с текущими данными об интерференции скважин соответствуют исторической информации о динамике показателей работы скважин. Во многом это обусловлено тем, что коэффициенты схожести могут быть высокими не вследствие наличия гидродинамической связи по пласту, а ввиду совпадения технологических процессов. Например, если несколько нагнетательных скважин подключены к одной сети водоводов и характеризуются установившимися режимами, то они неминуемо получат высокий расчетный коэффициент. Кроме того, невозможно без поочередной остановки определить, какая из скважин действительно влияет на соседнюю добывающую, так как всем нагнетательным скважинам присваивается одно и то же значение коэффициента схожести.

Другой пример - веерная остановка скважин из-за отключений электроэнергии, например, в период грозы. Фактор одновременности приводит к резкому росту коэффициента схожести. Анализ показывает, что при использовании алгоритма в таких условиях точность определения взаимосвязей снижается.

Анализ динамики параметров пласта показал, что не всегда удается однозначно проследить отклик реагирующей скважины. Это объясняется не только наличием «шумов», но и тем, что наблюдение осуществляется в условиях, далеких от условий классических исследований. Например, перед гидропрослушиванием требуется обеспечить строго стационарный режим работы скважин. Для того, чтобы учесть нестационарный режим работы скважин при анализе взаимовлияния, необходимо опи-р аться на модельные представления процесса фильтра-

ции жидкости в пористой среде. Поэтому было принято решение о проведении экспериментов на основе упрощенной фильтрационной модели участка месторождения.

Традиционно построение геологической модели базируется на фильтрационно-емкостных свойствах (ФЕС) пласта, определяемых по материалам геофизических (ГИС) и гидродинамических (ГДИС) исследований скважин. При высокой неоднородности пласта как по простиранию, так и по толщине методы интерполяции ФЕС не позволяют получить адекватную геологическую модель. Межскважинные зоны в таких случаях исследуют методами гидропрослушивания, которые предполагают остановку скважин исследуемого участка на длительный срок. Однако, когда скважины участка оснащены средствами телеметрии, оценка гидропроводности в межскважинном пространстве не требует их остановки и проводится в режиме нормальной эксплуатации.

Зная давление на приеме насоса добывающих скважин (рассчитывается контроллером по нагрузке на полированный шток станка-качалки), конструкцию скважины, плотность жидкости, коэффициент продуктивности, можно оценить текущее пластовое давление. Аналогично последнее можно определить по нагнетательным скважинам с учетом того, что замер давления выполняется на устье. Таким образом, за период наблюдения для каждой скважины участка с достаточной достоверностью можно рассчитать последовательность значений отбора/закачки и пластовых давлений.

Для повышения точности определения интерференции скважин в ходе исследований предложен подход, в котором используется модель зонального усреднения ФЕС по методу Вороного [3]. Участок разбивается на крупные блоки, в центре которых располагаются скважины. ФЕС в пределах блока постоянны. Даный подход обоснован тем, что, во-первых, главной задачей является выявление гидродинамической связи между соседними скважин, а не построение поля ФЕС; во-вторых, такое усреднение существенно упрощает уравнения системы материального баланса и соответственно облегчает решение обратной задачи. Поскольку в силу больших погрешностей исходной информации усложнение модели снижает вероятность получения адекватного результата, для решения задачи идентификации параметров пластовых систем был осуществлен переход от моделей с распределенными параметрами к конечномерным моделям в усредненных переменных.

Для зоны центральной скважины уравнение объемного баланса можно записать в виде [4]

¿V (г)

дг

-=Чг (г)- ч, (г)>

(4)

где Vi(t) - объем жидкости

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком