Гидродинамические методы анализа фильтрационных полей и свойств коллекторов сложного строения при импульсно-волновых воздействиях в скважине

• Автор: Вольницкая, Елена Петровна
• Шифр специальности: 01.02.05
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 256 с. : ил.

УДК 622.245.512.528
Вольницкая Е.П. Гидродинамические методы анализа фильтрационных полей и свойств коллекторов сложного строения при импульсно-волновых воздействиях в скважине / - Дисс. на соиск. уч. степ, д.т.н. - Москва, 2005. - 256 с.
Исследованы закономерности поведения фильтрационных полей в изотропных и анизотропных пластах при импульсном возмущении в скважине.
Разработан инженерный экспресс-метод определения фильтрационных свойств коллекторов по реакции наблюдательных скважин на импульсное воздействие в возмущающей скважине.
Составлен пакет программ и рассчитана серия номограмм, позво-
# ляющих определять фильтрационные свойства исследуемого пласта при различных режимах импульсного воздействия в скважине.
Разработан алгоритм определения параметров анизотропии путем регистрации колебаний уровней жидкости в трех наблюдательных скважинах и произведено обобщение метода на случай большего числа наблюдательных скважин.
Теоретически обоснован метод выявления слоистой неоднородности залежи, а также контроля за перемещением водонефтяного контакта по изменению во времени амплитуды волнового сигнала в наблюдательной скважине.
Разработан эффективный метод решения стационарных и нестационарных задач фильтрации в сложнопостроенных (слоисто- и зональнонеоднородных) пористых и трещиновато-пористых коллекторах, основанный на вариационных принципах. Исследована сходимость вариационного метода решения задач фильтрации в сложнопостроенных коллекторах и произведена оценка точности полученных результатов путем сравнения их с некоторыми имеющимися точными решениями и данными экспериментов.
Представлены результаты экспериментальных исследований фильтрационных свойств коллекторов методом низкочастотного межскважинного прозвучивания, подтверждающие теоретические выводы.
Теоретически и экспериментально доказано, что использование импульсно-волновых методов воздействия на продуктивные пласты позволяет, помимо существующей до сих пор основной задачи - очистки прискважин-ной зоны от кольматирующих отложений, решать целый комплекс гидродинамических задач по определению фильтрационных параметров и анизотропии пласта, оперативному мониторингу водонефтяного контакта и выявлению слоистой неоднородности. Разработанные автором методики рекомен-
♦ дуются использовать на практике при разведке и разработке месторождений
полезных ископаемых, добываемых скважинными методами.

* СОДЕРЖАНИЕ

1. АНАЛИЗ МЕТОДОВ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ФИЛЬТРАЦИОННЫХ СВОЙСТВ ПЛАСТОВ И РАСЧЕТА ФИЛЬТРАЦИОННЫХ ПОЛЕЙ В
КОЛЛЕКТОРАХ СЛОЖНОГО СТРОЕНИЯ
1.1. Критический анализ существующих методов определения фильтрационных параметров коллекторов
1.2. Математические модели и методы расчета фильтрационных
* полей в коллекторах сложного строения
1.2.1. Математические модели фильтрации жидкости и газа
в неоднородных средах
1.2.2. Сравнительный анализ существующих методов расчета нестационарных фильтрационных полей в коллекторах сложного строения
1.2.3. Обзор развития и использования вариационных принципов для решения задач механики
1.3. Цели и задачи исследований, изложенных в диссертации
2. МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ФИЛЬТРАЦИОННЫХ ПАРАМЕТРОВ КОЛЛЕКТОРОВ ПО РЕЗУЛЬТАТАМ ИМПУЛЬСНО-ВОЛНОВОГО
* ВОЗДЕЙСТВИЯ В СКВАЖИНЕ
2.1. Определение фильтрационных параметров изотропных пластов
по результатам импульсно-волнового воздействия в скважине
2.1.1. Теория и расчет поля давлений в изотропном пласте при низкочастотном импульсно-волновом воздействии
в скважине
2.1.2. Теория и расчет поля скоростей в изотропном пласте при низкочастотном импульсно-волновом воздействии
в скважине
2.1.3. Определение фильтрационных параметров пласта по
результатам импульсно-волнового воздействия в скважине

2.2. Определение параметров анизотропии коллекторов по результатам
импульсно-волнового воздействия в скважине
2.2.1. Теория и расчет поля давлений в анизотропном пласте при импульсно-волновом воздействии в скважине
2.2.2. Алгоритм реализации метода определения параметров анизотропии коллекторов при импульсно-волновом воздействии в скважине. Метод 3-х скважин
2.2.3. Обобщение метода 3-х скважин на большее число наблюдательных скважин
* 2.3. Выявление слоистой неоднородности и оперативный мониторинг
водонефтяного контакта при волновом воздействии на пласт
3. ВАРИАЦИОННЫЙ ПОДХОД ДЛЯ РАСЧЕТА ФИЛЬТРАЦИОННЫХ ПОЛЕЙ В КОЛЛЕКТОРАХ СЛОЖНОГО СТРОЕНИЯ
3.1. Вариационный формализм для расчета процессов фильтрации несжимаемой жидкости и его обобщение на случай сред
с непостоянными фильтрационными параметрами
3.2. Теория для расчета упругого режима фильтрации в пористых пластах и ее обобщение на случай коллекторов сложного строения
3.3. Математические модели фильтрации жидкости и газа
ф в трещиновато-пористых пластах
3.4. Теория для расчета упругого режима фильтрации в трещиновато-пористых пластах и ее обобщение на случай коллекторов сложного строения
4. ЭФФЕКТИВНЫЕ МЕТОДЫ РАСЧЕТА ФИЛЬТРАЦИОННЫХ ПОЛЕЙ В КОЛЛЕКТОРАХ СЛОЖНОГО СТРОЕНИЯ
4.1. Алгоритм использования прямого вариационного метода Ритца
4.2. Прямые вариационные методы решения задач фильтрации несжимаемой жидкости. Оценка их сходимости и точности
4.3. Использование вариационного метода для решения задач упругого режима фильтрации в неоднородных пористых коллекторах

использование малости некоторых величин, содержащихся в задаче, по сравнению с исходными величинами, входящими в математическую модель. Задача состоит в представлении решения в виде ряда по степеням параметра, характеризующего величину возмущения, и отыскании одного или нескольких членов этого ряда. Главный член разложения является решением задачи при отсутствии возмущения.
В работе М.А. Гусейнзаде и других [175] с помощью метода малого параметра решена задача осесимметричной фильтрации жидкости в двухслойном бесконечном пласте. При этом использовалась модель фильтрации
* Мятиева-Гиринского (1.23). Входящий в уравнения коэффициент перетока
а2 служил в качестве малого параметра.
В настоящее время для решения различных задач фильтрации широко применяются численные методы, в частности, конечно-разностные методы. Ряд решений с их помощью получен для случая непрерывно изменяющегося коэффициента проницаемости, например, [29, 47, 131]. В условиях непрерывности коллекторских свойств пласта конечно-разностные методы обладают многими неоспоримыми преимуществами по сравнению с аналитическими. Однако, как справедливо отмечают С.К. Асланов [21] и Г.Г. Вахитов [47], при наличии разрывов фильтрационных свойств пластов существенно р усложняется численная реализация решений, особенно в условиях сложного
строения залежей, состоящих из большого числа пропластков, различающихся по мощности, пористости и проницаемости, а также имеющих неоднородность по простиранию. Основные трудности связаны с выбором шага сетки, который позволил бы адекватно учесть вклад отдельных пропластков, значительно различающихся по мощности. Исходя из условий устойчивости конечно-разностных схем [221], уменьшение шага по координате требует одновременного дробления шага по времени, что может привести к неоправданному росту вычислительной работы. С другой стороны, сам факт наличия
* большого числа границ раздела областей с резко различающимися свойства-