Гришкевич А.Б. (НГДУ Мамонтовнефть)

С августа 1999 года в НГДУ «Мамонтовнефть» оперативно оценивается эффективность заводнения нефтяных месторождений, разрабатываемых НГДУ, по методике, предложенной вице-президентом НК «ЮКОС» Доном Уолкоттом (Don Wolcott).

Данная методика уравнения материального баланса является типичной оценкой производительности каждого заводняемого элемента, используемой западными специалистами. Проведенный анализ с помощью уравнения материального баланса можно считать вполне удовлетворительным при некоторых допущениях, в частности: поток флюида в пласте несжимаемый, объем элемента постоянный и т.п.

Материальный баланс (баланс объемов) в начале заводнения можно рассчитать через газонасыщенность и среднее давление в элементе.

Нефтяные месторождения, разрабатываемые НГДУ, находятся в последней стадии разработки, поэтому материальный баланс рассчитывался для вторичной разработки после заполнения. Рассмотрим этот способ подробнее. В данной упрощенной схеме добыча нефти идет при продолжающейся закачке воды. Каждый кубометр закачанной воды после ее прорыва вытесняет кубометр жидкой фазы, содержащейся в пласте. Обводненность в добывающих скважинах есть доля воды в добываемой продукции со скважин.

Для расчета материального баланса строится таблица данных, описание граф которой приводится ниже.

Таблица 1.

Таким образом, от обычного расчета компенсации отбора закачкой методика отличается внесением КИН (коэффициент извлечения нефти), коэффициента охвата по объему и ВНФ (водонефтяного фактора).

Коэффициент охвата по объему определяется как произведение коэффициента охвата по площади на коэффициент охвата по мощности, что эквивалентно эффективному объему воды, закачанной в пласт:

, где E_vol -коэффициент охвата по объему; E_a - коэффициент охвата по площади; E_i - коэффициент охвата по мощности; W_i – закачанная вода; W_p -добытая вода; B_w - объемный коэффициент воды; MOPV – подвижный поровый объем.

Подвижный поровый объем (MOPV) принимается равным:

MOPV=V_p(1-S_wc-S_or),

где V_p -поровый объем; S_wc - доля связанной воды; S_or - остаточная нефтенасыщенность.

На основании таблицы можно изобразить процесс заводнения в отдельно взятом элементе построив график зависимости КИН от коэффициента охвата по объему (график соответствия). Ниже приводится график соответствия элемента 1 пласта АС_5-6 Мамонтовского месторождения (рис. 1).

Рис.1. График соответствия

Согласно определению, исходной точкой графика должны быть КИН на начало заводнения и нулевое значение коэффициента охвата по объему. По мере развития заводнения данные должны ложится на график, идущий в точку, определяемую максимальным КИН при коэффициенте охвата по объему, равным 1. В этой точке вся подвижная нефть уже вытеснена. Таким образом, максимальное нефтеизвлечение равно коэффициенту вытеснения (E_d):

Эти две точки образуют вершины тупоугольного треугольника (рис.2), в границы которого должна попасть искомая кривая, характеризующая процесс заводнения. Третья вершина треугольника — есть значение конечного безразмерного объема воды, который потребуется для вытеснения свободного газа, имеющегося в пласте на начало заводнения. Точка А определяется формулой:

Рис.2. График соответствия

Во многих случаях реальный график выходит за границы треугольника, несмотря на все усилия, направленные на соответствие качества и полноты данных, используемых при расчетах. Наиболее часто встречаются ошибки в оценке порового объема, из которого может быть вытеснен флюид, и неправильном распределении добываемого или закачиваемого объемов между элементами. Однако из графика, проходящего за пределами ограничивающего треугольника, можно делать диагностические выводы.

График, отражающий зависимость логарифма водонефтяного фактора от количества воды, закачанной в поровый объем, занятый подвижной нефтью, можно использовать для:

• оценки рабочих характеристик элемента при прорыве воды;
• экстраполяции общего объема воды, требуемого для достижения в элементе предельного значения ВНФ;
• оценки коэффициента охвата по объему данного элемента, когда значение ВНФ в элементе достигает предельного.

График зависимости КИН от подвижного порового объема используется для:

• оценки рабочих характеристик элемента в процессе заводнения;
• экстраполяции конечного значения КИН при критическом значении для разработки ВНФ (вместе с графиком зависимости ВНФ от подвижного порового объема);
• прогноза заводнения – представление логарифма ВНФ как функции конечного значения накопленной добычи (рис.3). Он имеет вид линейной зависимости.

 

Рис.3. Элемент 5.6-2 пласт АС_5-6 Мамонтовского месторождения

Значения логарифма ВНФ линейно пропорциональны накопленной добыче нефти

, где WOR — ВНФ, N — дебит нефти, N_p - накопленная добыча нефти, μ_o - вязкость нефти, μ_w - вязкость воды.

Наклон линии графика

, она пересекает ось ординат в точке

Константы a и b получены путем определения относительной проницаемости воды по нефти, выраженной через логарифмическое соотношение

 

где k_rw и k_ro - относительные проницаемости по воде и нефти соответственно.

В 1999-2000 годах нами вместе с менеджером по заводнению НГДУ «Мамонтовнефть» Михайловской О.Н. по описанной методике были рассчитаны все элементы пластов месторождений, разрабатываемых НГДУ (Мамонтовское, пласты АС₄, АС_5-6, БС₈, БС₁₀, БС_10тсп, БС₁₁; Ефремовское, пласты БС₁₀, БС₁₁; Тепловское, пласты БС₆, БС₈, БС₁₀; Кудринское, пласты БС₆, БС₈) и получены данные по истории их разработки. Работа проводилась с помощью программ Excel и пакета программ Системы обработки месторождений Уфимского филиала ЮганскНИПИнефть. Этот пакет программ включает в себя следующие разделы: Система обработки месторождений (для расчета эффективности проведения геолого-технических мероприятий); Exploit — для отображения картографической информации; Геомодель — анализ геофизической информации по скважинам.

В октябре 2000 года программистами Уфимского филиала ЮганскНИПИнефть был добавлен модуль для автоматического расчета по данной методике. Вручную для расчетов заносятся S_wc - доля связанной воды; S_or - остаточная нефтенасыщенность и объемные коэффициенты; возможно изменить долю скважины в элементе (часто ошибочную), коэффициент эксплуатации и дебит (приемистость) скважин ( для дальнейшего прогноза).

Прогнозная часть методики по-прежнему остается наиболее спорной. Расчетный рост ВНФ, экстраполированный для максимального вытеснения, не совпадает с логарифмом исторического роста ВНФ. Наиболее оптимальный вариант — использование программ моделирования геологического и гидродинамического пласта — коллектора с использованием метода Баклея – Леверетта (Buckley – Leveret) и Велджа (Welge). Привязка к энергетическому состоянию позволит избежать ошибок, связанных с подвижным поровым объемом.

Таким образом, можно сделать вывод о том, что методика материального баланса (баланса объемов) в целом подходит для оперативной оценки эффективности заводнения и при устранении замечаний и принятии изложенных выше предложений для прогноза процесса заводнения.

Литература

• Дон Уолкотт. Разработка и управление месторождениями при заводнении.- М.: — НК ЮКОС.- 2000.