щ
наука - производству
Подход к определению производительнос скважин в трещинно-поровых коллекторах Верхнего Прикамья
Д.А. МАРТЮШЕВ,
аспирант кафедры «Нефтегазовые технологии»
Пермский национальный исследовательский политехнический университет
martyushevd@inbox.ru
Карбонатные коллекторы, находящиеся на территории Верхнего Прикамья, характеризуются наличием каверн и естественных трещин. В связи с тем, что эти коллекторы являются весьма неоднородными, в них достаточно трудно определить производительность скважин. В статье рассматривается применение эквивалентной модели двойной фильтрации для расчета производительности добывающих скважин.
Для реальной группы скважин по предложенной в статье формуле рассчитана производительность, которая сравнивается с фактическими значениями дебитов этих скважин. Полученные результаты свидетельствуют о практической целесообразности предложенного метода.
THE LEAD UP TO DETERMINING THE PRODUCTIVITY OF WELLS FRAC-TURED-POROUS TYPE RESERVOIRS OF THE UPPER KAMA REGION
D.MARTYUSHEV, Perm national research Polytechnic University (Perm city)
The Carbon bearing reservoirs, located on the territory of the Upper Kama region, characterized by the presence of cavities and natural fractures. Due to the fact that these reservoirs are highly heterogeneous, they are quite difficult to determine the performance of the wells.
Keywords: wells productivity, fracture, matrix, dual filtration
Довольно трудной задачей представляется сегодня определение производительности добывающих скважин, дренирующих трещиновато-пористые коллекторы. Карбонатные породы - коллекторы с низкой проницаемостью содержат три среды: трещины, поры и каверны. Коллекторы такого типа находятся не только на территории Пермского края в России, но и за рубежом. Определение производительности скважин играет важную роль в их рациональной разработке. В настоящее время относительно эффективным способом определения продуктивности одной скважины являются гидродинамические исследования и испытания пластов, но не одну из расчетных формул нельзя до конца считать достоверной. В данной статье представлен метод определения производительности скважины на основе эквивалентных особенностей фильтрационных потоков.
В карбонатном коллекторе трещины являются основными путями фильтрации, а матрица - основой аккумуляции флюидов [1 - 4]. В целом физическая фильтрационная модель (рис. 1) представляет собой резервуар, содержащий две среды: трещины и матрица. В процессе фильтрации движение флюида, в основном, обусловлено трещинами. На рис. 2 показан пример резервуара, который содержит три среды: трещины, каверны и матрица. В процессе добычи жидкость из матрицы или каверн перетекает в трещины, и по ним флюид фильтруется до забоев скважин.
В связи с ограниченными возможностями фильтрации жидкости в матрице и при создании определенного перепада давления происходит переток жидкости из матрицы в трещины. Так, физическая модель эквивалентной фильтрации может быть представлена, как показано на рис. 3, 4. Ее физический смысл состоит в следующем: в пределах радиуса контролируемой скважины, в пределах радиуса r, идет накопление в трещинах и кавернах, а площадь за пределами радиуса r, представляет собой сис-
Представляется эффективный метод определения производительности скважины на основе эквивалентных особенностей фильтрационных потоков.
тему накопления матрицы. Эти две системы накопления обладают различной проницаемостью и пористостью горных пород.
В эквивалентной модели неоднородного коллектора есть две круглые залежи: внутренняя система трещин I, имеющая проницаемость к, и толщину внешняя система матрицы II - проницаемость к2 и толщина 1п; радиус границы между I и II является г, и давление на контуре питания равно Рк. Согласно теоремам гидродинамики можно записать следующую систему уравнений:
Скорость фильтрации можно найти через уравнение Дарси:
К с1 р q с1г =
О =
И
2 ir ■ г" h
Посредством интеграции граничный условий в уравнение Дарси получаем уравнение продуктивности скважины, дренирующей коллектор с двойной пористостью:
ц= я —
fKi
(1)
В связи с тем, что некоторые вертикальные трещины могут простираться глубоко в вертикальном направлении и иметь значения толщин выше, чем толщина матрицы, в этом случае толщина определяется как значение толщины системы трещин и как толщина системы матрицы, и тогда формула расчета производительности скважины выглядит следующим образом:
наука - производству
щ
Рис.1. Модель фильтрации с двумя видами пористости
Рис. 2. Модель фильтрации с тремя видами пористости
Ч =■Г
а- ■ ка ■ Ь ■ СИ- -с«:)
МкгЬ
IП ■
(2)
Формулы (1) и (2) могут быть использованы для расчета производительности одной скважины в трещинно-поровом коллекторе, но тем не менее, определение качественных значений параметров в формуле чрезвычайно важно, потому что это будет непосредственно влиять на достоверность полученных результатов. Ниже приводится способ определения соответствующих зна-чениий, входящих в формулу (2).
1. Определение параметров трещиноватой среды.
В эквивалентной модели двойной фильтрации площадь дренирования скважины включает в себя следующие параметры: проницаемость к1; толщина радиус дренирования г1. Проницаемость трещин к1 может быть определена одним из следующих методов:
• с помощью гидродинамических исследований скважин (КВД) [5 - 8];
• с помощью геофизических исследований скважин (ГИС).
На примере двух месторождений (Озерное и Гагаринское), находящихся на территории Верхнего Прикамья, произведен расчет добывающих скважин, и результаты сравнены с фактическим дебитом этих скважин.
Толщина г является эффективной толщиной коллектора. В целом, система трещин и пор в эквивалентной модели имеют одинаковую толщину. И тем не менее, если коллектор залегает на большой глубине, а трещины в основном вертикальные, то они могут выходить за пределы эффективной толщины коллектора и иногда соединять несколько близлежащих коллекторов. По этой причине формула (1) умножается на поправочный коэффициент производительности а, который равен или выше 1:
где N - объем флюида в трещинной системе в дренируемой области скважины; м3; ^ . - объем флюида в матричной системе в дренируемой области скважины; м3; а(гл - коэффициент отношения объема флюда в трещинной системе к объему флюида в матричной системе; фт - пористость матричной системы; Smn - нефтенасыщенность матричных блоков; - нефтенасыщенность трещинной системы.
а)
б)
Рис. 3. Схематическая картина эквивалентной модели двойной фильтрации
а) схематическое представление двойной фильтрации; б) схематическое представление двойной фильтрации в плоскости
щ
наука - производству
Табл. Расчет начальной продуктивности скважин по формуле (2) и фактическая начальная продуктивность (поправочный кэффициент продуктивности а=1)
Месторождение № скв. Фактическая производительность, м3/сут Производительность, рассчитанная по формуле (2), м3/сут Погрешность, %
451 34,7 35,9 3,3
Озерное 443 47,8 49,1 2,6
407 26,1 26,0 0,4
410 30,1 30,4 1,0
404 55,7 56,9 2,1
Гагаринс- 405 62,9 64,6 2,3
кое 400 53,1 54,5 2,5
162 22,5 22,4 0,4
2. Определение параметров матричной системы.
Площадь, прилегающая к эквивалентной модели двойной области, является матричной системой, которая включает в себя следующие параметры: матричная проницаемость k,, радиус питания, пористость m. Эти параметры могут быть определены с помощью следующих методов:
• с помощью гидродинамических исследований скважин (КВД);
• с помощью геофизических исследований скважин (ГИС);
• с помощью кернового материала.
На примере двух месторождений (Озерное и [агаринс-кое), находящихся на территории Верхнего Прикамья, рассчитаны производительности добывающих скважин по формуле (2), и результаты сравнены с фактическим дебитом этих скважин (табл.).
Есть множество факторов, которые способны повлиять на продуктивность скважин в трещиновато-поровых коллекторах, в т.ч. неоднородность пласта, трещинова-тость, различные тектонические разрушения пласта, конусы обводнения и др. Все эти факторы отражены в двух аспектах: скорости и области фильтрации.
Одним из главных факторов, влияющих на производительность скважины, является раскрытость естественных трещин. Как сказано в работах [9 - 11], производительность скважины будет напрямую связана с типом коллектора: трещинный, кавернозный, поровый или смешанный; от особенностей строения коллектора будет зависеть радиус дренирования скважиной [12, 13].
Выводы
1. Возможно применение эквивалентной модели двойной фильтрации для расчета производительности скважин в трещинно-поровых коллекторах.
2. Раскрытость естественных трещин имеет превалирующее значение в процессе фильтрации флюида в тре-щинно-поровых коллекторах.
3. Рассчитана производительность для группы скважин, дренирующих трещинно-поровые коллекторы, на основе предложенного уравнения. Полученные значения хорошо согласуются с их фактическими данными, что указывает на то, что предлагаемый в статье метод является практическим.
Литература
1. Гладков Е.А. Особенности разработки трещиновато-кавернозных коллекторов Восточной Сибири II Газовая промышленность. 2011. №8. С. 36 - 38.
2. Martinez N.R., Samaniego F.V. Advances in analysis of pressure interference tests. Journal of Canadian petroleum technology. Vol.49, №12, 2010. Pp. 65 - 70.
3. Louis H. Reiss The reservoir engineering aspects of fractured formation. Institut Francais Du Petrole. 1980. p. 108.
4. Djebbar Tiab, Erle C. Donaldson Petrophysics: Theory and practice of measuring reservoir rock and fluid transport properties. 2nd ed. Elsevier. 2004. P. 889.
5. Черепанов С.С., Мартюшев Д.А., Пономарева И.Н., Хиж-няк Г.П. Оценка анизотропии проницаемости карбонатных коллекторов по кривым восстановления давления // Нефтяное хозяйство. 2013. №4. С. 60 - 61.
6. Черепанов С.С., Мартюшев Д.А.,Пономарева И.Н. Оценка фильтрационно-емкостных свойств трещиноватых карбонатных коллекторов месторождений Предуральского краевого прогиба // Нефтяное хозяйство. 2013. №3. С. 62 - 65.
7. Мартюше
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.