Моделирование фильтрационных систем сложнопостроенных коллекторов для решения задач нефтегазопромысловой геологии

• Автор: Денк, Святослав Отеллович
• Шифр специальности: 04.00.17
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Пермь
• Количество страниц: 202 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение
Гл. 1. К проблеме .обоснования универсальной геолого
промысловой модели пласта-коллектора
Гл. 2. Межблоковая полостность продуктивных отложений как
важнейшая составляющая канально-дренажной среды и трещинные коллекторы как наиболее яркие представители
неоднородных нефтегазоносных объектов
Гл. 3. Типичные представители продуктивных объектов Пермско
го Приуралья с коллекторами трещинного типа: рифовые
карбонаты, песчаники, аргиллиты
Гл. 4 Использование универсальной ГПМ неоднородного пласта
коллектора для контроля и управления в процессах разработки нефтяных месторождений
Гл. 5. Краткое резюме результатов исследований
Заключение
Библиографический список

ВВЕДЕНИЕ
Едва ли можно подвергнуть сомнению то, что с практической точки зрения основной задачей нефтегазовой геологии была и остаётся выработка представлений о строении и фильтрационно-ёмкостных свойствах (ФЕС) нефтегазоносных пород-коллекторов, которые (представления) в наибольшей мере соответствует объективной реальности, более или менее верно отображающая действительные связи и свойства продуктивного объекта (в широком, философском смысле моделирование рассматривается как средство воспроизведения сложной структуры в виде единичного целого, и это воспроизведение всегда приближённое). В свою очередь, решение этой задачи актуально лишь постольку, поскольку оно служит первоосновой, отправной точкой для проектирования и технико-технологической реализации мер по воздействию на продуктивный объект с целью возможно более полного (в идеальном случае - исчерпывающего) изъятия запасов углеводородного сырья. Нет необходимости указывать на очевидную зависимость достижения высоких показателей разработки продуктивного объекта (в том числе коэффициента нефтеизвлечения (КИН)) от знания структуры и свойств последнего, т.е., иными словами, от адекватности действительности избранной геолого-промысловой модели пласта-коллектора: не случайно Ю.П. Желтов (1986) определяет подобную модель как систему количественных представлений о геолого-физических свойств пласта, используемых в расчётах его промышленной разработки. Вполне естественно, что принятие в расчёт неадекватных, умозрительно-схематичных представлений повлечёт за собой настолько же несоответствующие воздействия на продуктивный объект; в итоге технологические провалы и экономические убытки внесут коррективы в геолого-промысловую модель.
Показательно в этом отношении монопольное господство в теории и практике разработки нефтяных месторождений искусственных напорных (в основном водонапорного) режимов пласта: самый коллектор полагался (А. Бан и др., 1962) эквивалентным “... идеальному грунту, состоящему из призматических каналов, не пересекающихся друг с другом”, а следовательно, наилучшим методом извлечения нефти выступало вытеснение её искусственно вводимым в залежь агентом - преимущественно водой (в бывшем СССР в течение 1990 г. было нагнетено в пласт около 3 млрд. м3 воды при отборе 0,505 млрд. т нефти). Неадекватность ФЕС реального пласта-коллектора модели “идеального грунта” была отмечена ещё на самых ранних этапах внедрения заводнения в Эмбенском нефтяном районе (СССР) на месторождениях Доссор и Макат: в 1943 г., когда заводнение началось, добыча нефти действительно возросла на 13% по сравнению с отбором 1942 г. (соответственно 978,8 и 866 тыс. т), но в 1944-1945 гг. вновь

уменьшилась до 785,4-799,4 тыс. т, невзирая на ввод в указанный период новых месторождений Кошкар и Тентяк-сор (Л.А. Пухляков, 1988). Однако прошло более полувека, прежде чем A.A. Джавадян, В.Е. Гавура и В.З. Лапидус (1995) подвергли критическому пересмотру установившиеся взгляды на заводнение (в основном внутриконтурное) как на универсальный и высокоэффективный метод нефтеизвлечения: "... как минимум 15-20% общего объёма закачиваемой воды не только не приносят никакой пользы, но наносят непоправимый вред нефтяным пластам ... только прямой финансовый ущерб от излишних объёмов закачки воды по месторождениям России составляет не менее 2,2-2,4 трлн. руб. (в ценах 1995 г. - Авт.)...”
Тем не менее взгляд на реальный коллектор как на "идеальный грунт”, моделируемый взаимосвязанной, неразрывно-проточной полостной средой, ещё весьма распространён. В частности, G. Duncan (1994) следующим образом описывает процесс вытеснения нефти из полостного пространства: ... “Нагнетаемые вода или газ продвигают пластовые флюиды от нагнетательных скважин к добывающим ... нагнетание газа в верхнюю часть или воды -в нижнюю часть структуры благоприятствуют вытеснению пластовых флюидов ...” Автор констатирует очевидные факты нарушения этого квазиравномерного вытеснения - прорывы нагнетаемого агента, но полностью относит их на счёт неоднородности фильтрационных параметров (ФП) пласта и несоответствия реологических характеристик пластового и нагнетаемого флюидов. Очевидно, что в рамках подобных воззрений на ФЕС коллектора геолого-промысловая модель последнего - “идеальный грунт” - выступает в роли закономерности, между тем как неоднородность ФП расценивается как случайность, противоположная общему частность. С методологической точки зрения, конечно, имеет место обратное соотношение: именно “идеальный грунт”, идеализированный однородный изотропный (особенно в отношении проводимости) коллектор является редчайшей случайностью, пока что не встреченной в нефтегазопромысловой практике; закономерно, напротив, образование продуктивных объектов с различного вида неоднородностью, анизотропией.
Неоднородность ФЕС реальных нефтегазоносных толщ любых литологического состава и фациальной принадлежности (но в особенности продуктивных карбонатов) в целом и ФП в частности издавна отмечалась исследователями. Например, А.И. Силин-Бекчурин (1948), изучая динамику обводнения добывающих скважин, дренирующих пористые известняки, пришёл ко вполне типичному выводу: “... причиной неравномерности обводнения добывающих скважин служит неравномерное распределение коллекторов ... и в особенности в зоне водо-нефтяного контакта”. Однако типичным также был и остаётся подход к неоднородности ФЕС продуктивного объекта как, во-первых, к некоему хаотическому “перерыву постепенности”, который, во-вторых, если и следует учитывать в процессах извлечения нефти (газа), то единственно как негативный фактор. Промысловая практи-

Пагубность “расщепления” ФС на составляющие достаточно давно отмечена для нефтеносных коллекторов с межблоковой полостностью. Так, на румынском месторождении Корбы-Мари (А. Са-Тоги, А. Уегпеэси, 1971) продуктивны трещиноватые и закарстованные нижнемеловые (не-оком-гольт) известняки са следующими ФЕС:
ёмкость ППБ
проницаемость ППБ
трещинная ёмкость
проницаемость МПП (промысловые данные)
нефтенасыщенность ППБ
то же для МПП
Согласно классификации К.И. Багринцевой (1982), подобный коллектор относится к типу порово-трегцинных, для которого характерны сопоставимая (хотя бы в порядке чисел) ёмкость МПП и ППБ и практически непроницаемая, отдающая нефть (газ) лишь “подпиткой” в трещины матрицы породы. Промышленная эксплуатация залежи показала, что равномерный отбор нефти из МПП и ППБ при более или менее стабильных процессах гидродинамического вытеснения нефти напорными подошвенными водами из межблоковой ёмкости и капиллярной пропитки межзерновых пор (со скоростью продвижения водо-нефтяного контакта (ВИК) в обеих полостных средах около 2,7 м/год) обеспечивается определённым значением темпа этого отбора, иначе говоря - величиной депрессии на пласт (как известно, 0 = ДАР)). Повышение некоторого критического показателя отбора (т.е. депрессии) прекращало “подпитку” МПП со стороны ППБ, быстро опустошало дренажные каналы и приводило к стремительному подъёму воды по СМП в нефтеносную часть залежи, причём запасы нефти в блоковой составляющей коллектора оставались неизвлечёнными. Обратное же уменьшение величин отбора нефти и перепада давлений на пласт незамедлительно “осаживало” ВЕПС в СМП на прежний уровень и возобновляло “подпитку” вместе с равномерным вытеснением нефти из полостных сред. Как видно, гидродинамическая система порово-трещинного коллектора весьма динамична: в зависимости от меры приложенного извне воздействия - а именно создания того или иного перепада давления между водо - и нефтяной зонами залежи - внутренние связи либо остаются согласованными (и система сохраняется, сохраняя и гидродинамическую связь подсистем-компонент), либо рассогласовываются с полным разрывом гидродинамической связи и распадом системы на гидравлически замкнутые полостные составляющие. Диапазон изменения вышеуказанной степени искусственного воздействия на ФС, в котором последняя остаётся системой, не слишком велик: так, на одной из КВД (рис. 4) наглядно видно, что “подпитка” МПП со стороны ППБ имеет место лишь при депрессии 1-3 МПа; увеличение по-