Математическое моделирование кислотных обработок скважин в слоисто-неоднородных карбонатных коллекторах

• Автор: Шарифуллин, Андрей Ришадович
• Шифр специальности: 01.02.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Уфа
• Количество страниц: 138 с. : ил.

Оглавление
ВВЕДЕНИЕ
1. АНАЛИЗ МИРОВОГО ОПЫТА В ОБЛАСТИ РАЗРАБОТКИ МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ КИСЛОТНОЙ ОБРАБОТКИ КАРБОНАТОВ С ПРИМЕНЕНИЕМ ВЯЗКИХ ЖИДКОСТЕЙ-ОТКЛОНИТЕЛЕЙ
1.1 Моделирование процесса кислотного выщелачивания карбонатной матрицы
1.2 Методы химического отклонения для кислотных обработок карбонатов: обзор и история применения
2. МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ОБРАБОТКИ КАРБОНАТНЫХ ПЛАСТОВ СОЛЯНОЙ КИСЛОТОЙ В МАСШТАБЕ КЕРНА
2.1 Лабораторные испытания
2.2 Математическая модель кислотной обработки карбонатных кернов
2.2.1 Уравнения процесса
2.2.2 Обезразмеривание системы уравнений
2.2.3 Численные расчеты
3. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ СОЛЯНОКИСЛОТНОЙ ОБРАБОТКИ КАРБОНАТОВ С ПРИМЕНЕНИЕМ ВЯЗКИХ ЖИДКОСТЕЙ - ОТКЛОНИТЕЛЕЙ
3.1 Моделирование процесса обработки однородных карбонатных коллекторов
соляной кислотой
3.1.1 Основные уравнения, описывающие взаимодействие кислоты с породой
3.3.2 Решение линеаризованной задачи
3.3.3 Результаты моделирования
3.2 Численное решение задачи о закачке кислоты в пласт
3.2.1 Обезразмеривание системы уравнений
3.2.2 Построение численной схемы
3.2.3 Апробация численной схемы
3.2.4 Расчет эффективности кислотной обработки
3.3 Обобщение модели соляно-кислотной обработки на случай слоистонеоднородного пласта
3.3.1 Основные допущения модели

3.3.2 Основные уравнения модели
4. ОПТИМИЗАЦИЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ БОЛЬШЕОБЪЕМНЫХ СЕЛЕКТИВНЫХ КИСЛОТНЫХ ОБРАБОТОК КАРБОНАТНЫХ КОЛЛЕКТОРОВ
4.1 Идеология использования симулятора
4.1.1 Предотвращение технологических рисков
4.1.2 Эффективность потокоотклонения
4.1.3 Проблемы определения эффективности кислотной обработки
4.2 Направления оптимизации. Основные критерии
4.3 Этапы оптимизации
4.3.1 Оптимизация скорости закачки кислоты
4.3.2 Оптимизация кислотного состава
4.3.3 Оптимизация соотношения объемов стадий кислотного
состава (КС)
4.3.4 Оптимизация отношения объема отклонителя к объему КС для каждой стадии
4.4 Экономическая оптимизация дизайна БСКО
4.5 Проверка достоверности модели
Основные результаты работы
Литературные источники
ВВЕДЕНИЕ
В условиях ухудшения структуры запасов основных месторождений нефтяной отрасли, все большее значение приобретает разработка и внедрение новых и высокоэффективных технологических решений извлечения нефти из низкопродуктивных пластов, приуроченных к карбонатным коллекторам. Повышение эффективности кислотных обработок в многопластовых коллекторах достигается применением селективной кислотной обработки скважины, т.е. направленным воздействием кислотных растворов на целевой пропласток. Для большей глубины воздействия на карбонатный коллектор в последнее время широко применяются болынеобъемпые селективные кислотные обработки (БСКО).
В соответствие с современными требованиями, расчет прогнозных показателей при проектировании БСКО должен базироваться на моделях основных физико-химических процессов с реализацией в виде программного продукта. Для скважин с неоднородным профилем проницаемости задача размещения кислоты по целевым пропласткам не может быть корректно решена без численного моделирования. Кроме того, численные симуляторы позволяют решать задачу технико-экономической оптимизации процесса обработки, моделируя варианты дизайна обработки с различными объемами, стадийностью рабочих жидкостей и исходными экономическими сценариями. При проектировании дизайна БСКО необходимо обоснованно рассчитывать скорость закачки реагентов, объем кислотного состава, объем отклонителя, количество циклов закачки рабочей жидкости, количество отклоняющих стадий, объем закачиваемой жидкости на каждом этапе и т.д. для прогноза продуктивности скважины после обработки и оценки ожидаемой прибыли за счет проведения кислотной обработки.
Должным образом спроектированные и осуществленные кислотные
стимуляции позволяют повысить производительность нефтяных и газовых
скважин. Успех этих обработок зависит в значительной степени от

одна большая червоточина, использование простых жидкостей типа HCL с известной реологией и химической активностью, и т.д. Однако, при проектировании кислотной обработки эти модели менее полезны, так как они не могут быть использованы при проектировании кислотных обработок скважин. Математическая модель процесса кислотной обработки в масштабе скважины должна описывать радиальное течение, множественные червеобразные каналы, неоднородность пластовых систем, влияние гелей-отклонителей, рассчитывать оптимальные характеристики процесса. В действительности строгий расчет структуры узора каналов растворения трудноосуществим. Для практических целей нет необходимости знать, является ли их узор «сильно разветвленным» или имеет простую доминирующую структуру. Достаточно установить, что проницаемость улучшилась по меньшей мере в 100 раз в результате проведения кислотной обработки. Наличие масштабов длины, отличающихся на порядки, величин от порового масштаба до масштаба месторождения, осложняет точное описание всех явлений, возникающих в различных масштабах длины, одной непрерывной моделью. Для практических целей достаточны так называемые усредненные модели.
В представленной работе процесс кислотного растворения карбонатной матрицы рассматривается в масштабе скважины с, описанием макроскопических уравнений, которые можно использовать при моделировании процесса кислотной обработки скважин в масштабах месторождения. Построенная математическая модель кислотной обработки карбонатов, основанная на законах физических и кислотно-карбонатных взаимодействий, результатах лабораторных исследований, может использоваться при проектировании и оптимизации дизайна данного вида обработки в широком диапазоне характеристик коллектора и пластовых флюидов.