6 Моделирование
6.1 Моделирование кислотного воздействия на призабойные зоны нефтяных и газовых пластов с трещиновато-пористыми карбонатными коллекторами
Кислотная обработка призабойной зоны пласта (ПЗП) является наиболее распространенным методом интенсификации добычи нефти и газа. В процессе разработки нефтяных месторождений в ПЗП существенно ухудшаются коллекторские свойства за счет загрязнения тяжелыми компонентами нефти, взвешенными частицами, поступившими из пласта в ПЗП. Коллекторские свойства ПЗП могут снижаться и за счет необратимых деформаций породы, возникающих при снижении пластового давления, т. е. повышении эффективного давления по мере эксплуатации пласта. В процессе эксплуатации скважин также наблюдается значительное снижение продуктивности за счет других геолого-технических и технологических факторов.
Значительная доля запасов нефти и газа в мире относится к категории трудноизвлекаемых, где содержащие их коллекторы-резервуары (месторождения) имеют низкие фильтрационно-емкостные свойства (ФЕС), и эта доля из года в год растет. При естественном режиме и даже при применении вторичных методов, что само по себе является недостаточно эффективным для таких месторождений, интенсивность отбора нефти и, следовательно, коэффициент извлечения нефти низки, а срок разработки велик. В таких условиях внедрение различных методов интенсификации добычи нефти является одним из основных методов увеличения эффективности системы разработки.
При воздействии на карбонатные породы соляная кислота HCl взаимодействует с CaCO3, в результате чего образуется хорошо растворимая соль CaCl2 , углекислый газ CO2, который также хорошо растворяется в жидкой фазе, и вода H2O. За счет растворения породы ее пористость увеличивается, что приводит к увеличению и проницаемости.
Мировой опыт применения кислотной обработки показывает, что эффективность метода остается невысокой. Такая ситуация объясняется тем, что процесс кислотного воздействия определяется большим количеством факторов, механизм и степень влияния которых не до конца выяснены. Такое разнообразие влияющих факторов осложняет оценку эффективности процесса кислотной обработки и оптимальный подбор геолого-физических и технико-технологических параметров играет важную роль для успешности проводимых мероприятий. Отмеченное показывает актуальность проведения исследований процесса кислотного воздействия с учетом основных влияющих факторов. При этом одинаково важны как экспериментальные, теоретические, так и промысловые исследования.
Главная цель кислотной обработки ПЗП – это увеличение коллекторских свойств и, тем самым, увеличение продуктивности скважин. Кислота, растворяя породу, частично или полностью разрушает ее структуру. Однако если продукты реакции не выносятся из зоны реакции, они могут создавать дополнительные гидравлические сопротивления, снижая эффективность мероприятия, иногда приводя к отрицательному эффекту. В этом случае продуктивность скважин после кислотного воздействия не увеличивается, а наоборот, снижается. Отсюда следует необходимость и важность очистки ПЗП от продуктов реакции в процессе освоения скважины после кислотной обработки. Актуальность исследования процессов фильтрации в трещиновато-пористых средах в целом и их математического моделирования в частности обусловлена тем обстоятельством, что более 20% разведанных мировых запасов углеводородов содержатся в месторождениях, в той или иной степени характеризующихся трещиноватостью. Это вызывает как трудности при разработке таких месторождений, так и усложняет их математическое моделирование, поскольку процессы фильтрации в трещиноватых средах обладают рядом специфических свойств. Первое - разномасштабность как по пространству, так и по времени. Второе - анизотропия, которая, как показывают теоретические и экспериментальные исследования, приводит к специфическим эффектам в многофазном случае. И наконец, как было установлено в последнее время, важную роль играет связность системы трещин.
С другой стороны, в результате многолетних экспериментальных наблюдений и теоретического анализа трещиноватости, выявлены определенные виды симметрии трещиноватых сред, что позволяет получить закономерности общего характера.
Из-за малых поперечных размеров прямой учет трещин при численном моделировании фильтрационных процессов практически невозможен, поэтому наиболее часто используются модели, в основе которых лежит процедура осреднения. Модель двойной среды, строго говоря, несправедлива при описании протяженных непересекающихся друг с другом трещин.
Проблема математического моделирования многофазной фильтрации тесно связана с задачами разработки месторождений углеводородов. Описание и исследование течений флюидов (жидкостей и газов) в пластах-коллекторах связано с учётом сложного строения насыщенных горных пород, а также их поведения в процессе разработки залежей. Находясь в напряженном состоянии, обусловленном влиянием окружающих плотных горных пород, коллекторы могут подвергаться значительной деформации в процессе разработки залежи, вызванной изменением давления насыщающих породу флюидов. Степень деформации коллектора определяется его строением и отражается, в частности, в изменении фильтрационно-ёмкостных свойств.
Экспериментальные исследования и промысловый материал свидетельствуют о значительной деформируемости определённых типов коллекторов (в частности, коллекторов, подверженных трещиноватости различной степени и уровней). Значительная деформируемость трещиновато-пористой среды обусловлена присутствием систем трещин, обладающих большей мобильностью в сравнении с пористой средой.
Значительная часть мировых запасов нефти находится в месторождениях с коллекторами трещинно-порового типа. Техногенная трещиноватость может возникать в процессе разработки коллекторов различных типов (в том числе поровых). При разработке пластов, подверженных трещиноватости зачастую сталкиваются с явлениями, которые не могут быть объяснены на основе классической теории фильтрации в пористых средах. Это связано со значительным влиянием процессов в системе трещин, которые в определённых ситуациях определяют процессы нефтеизвлечения.
В связи с этими обстоятельствами возникает вопрос: « В рамках какого механизма вытеснения нефти водой, и при каких значениях фильтрационных параметров можно воспроизвести полученные результаты на гидродинамической модели, если допустить, что объем трещин составляет около 1% от объема нефтенасыщенных пород?».
Стандартный подход предполагает использование схемы Баклея-Леверетта в рамках модели порового коллектора. Вторичная емкость моделируется увеличением коэффициента эффективной сжимаемости. Определяющий фильтрационный параметр - функции относительных фазовых проницаемостей, которые могут модифицироваться в соответствии с фактической динамикой обводнения скважин.
Второй подход связан с использованием модели двойной среды, когда предполагается, что в пласте сосуществуют два вида пустотности: трещины и поры, различающиеся емкостными и фильтрационными характеристиками. Подгонка истории разработки осуществляется за счет модификации проницаемости и пористости трещин как параметров, не определяемых методами стандартного каротажа.
И, наконец, третий вариант – модель трещиновато-пористой среды, в которой фильтрация под действием напорных градиентов происходит по системе трещин, а вытеснение нефти водой из поровой матрицы осуществляется за счет капиллярной пропитки. Основной фильтрационный параметр – функция капиллярного давления от водонасыщенности.
Многие исследования свидетельствуют о сильной зависимости фильтрационно-ёмкостных свойств коллекторов трещинно-порового типа от динамики пластового давления.
Исходя из изложенного, можно отметить необходимость составления математических моделей кислотной обработки, более подробно и адекватно описывающих процессы забивания пор продуктами реакции и структурные особенности породы, в частности ее трещиноватости.
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 |
