Уравнение материального баланса в нефтедобыче

Автор работы: Пользователь скрыл имя, 13 Декабря 2011 в 00:29, реферат

Описание

Подсчет запасов – важная и ответственная стадия разведки месторождения. Перед работниками нефтяной и газовой промышленности, а также геологической службой страны стоит ответственная задача по наращиванию запасов углеводородного сырья – нефти, газа и конденсата.

Работа состоит из 1 файл

Видео:ОВР и Метод Электронного Баланса — Быстрая Подготовка к ЕГЭ по ХимииСкачать

материальный метод Подсчета запасов.doc

Министерство образования РФ

Казанский федеральный университет

Кафедра геологии и геохимии горючих ископаемых

На тему: «Материальный метод подсчета запасов»

Выполнила: Удачина И. С.

Проверил: Вафин Р. Ф.

Подсчет запасов – важная и ответственная стадия разведки месторождения. Перед работниками нефтяной и газовой промышленности, а также геологической службой страны стоит ответственная задача по наращиванию запасов углеводородного сырья – нефти, газа и конденсата.

Подсчет запасов и оценка ресурсов нефти, газа и конденсата – это комплекс научных исследований, основывающийся на детальном изучении недр и синтезируют в себе все сведения, полученные в процессе поисков, разведки и разработки залежей: данные изучения минералогических и петрографических особенностей пород, физики пласта и физико-химических свойств флюидов, результаты полевых и промыслово-геофизических исследований, сведения об условиях формирования залежей нефти, газа и конденсата, о закономерностях размещения их в недрах и т.д., данные петрофизического изучения нефтегазоносных толщ, опробования и испытания скважин, опытно-промышленных работ и разработки залежей, результаты промыслово-геологического изучения залежей и процессов, протекающих при их разработке.

Решение этих задач в значительной мере зависит от достоверности осуществляемых подсчетов запасов месторождений и перспективных ресурсов, а также оценок прогнозных ресурсов нефти, газа, конденсата и содержащихся в них компонентов.

До того момента, пока скважина не вскрыла пласт или горизонт можно лишь предполагать возможность обнаружения в нем залежи на основе аналогии с соседними залежами той же структурно-фациальной зоны. Когда скважины прошли этот пласт или горизонт, наличие в нем залежи устанавливается опробыванием или с помощью промыслово-геофизических исследований. Факт установления продуктивности горизонтов и пластов, т. е. факт выявления залежей, является границей, отделяющей запасы от ресурсов.

Запасы нефти, газа, конденсата и содержащихся в них компонентах подразделяются на две группы:

-балансовые запасы – вовлечение которых в разработку в настоящее время целесообразно

— забалансовые запасы — вовлечение которых в разработку в настоящее время экономически нецелесообразно или технически либо технологически невозможно, но которые в дальнейшем могут быть переведены в балансовые.

Извлекаемые запасы — часть балансовых, которые могут быть извлечены из недр при рациональном использовании современных технических средств и технологии добычи с учетом допустимого уровня затрат и соблюдением требований по охране недр и окружающей среды.

Основным графическим документом при подсчете запасов является подсчетный план, который составляется на основе структурной карты по кровле продуктивных пластов-коллекторов или же хорошо прослеживающегося ближайшего репера.

Подсчет запасов нефти, газа, газоконденсата и содержащихся в них компонентов проводится раздельно для газовой, нефтяной, газонефтяной, водонефтяной и газонефтеводяной зон по типам коллекторов для каждого пласта залежи и месторождения в целом с обязательной оценкой перспектив всего месторождения.

Запасы месторождений и перспективные ресурсы нефти и газа подсчитываются и учитываются в государственном балансе запасов полезных ископаемых РФ по результатам геологоразведочных работ и разработки месторождений.

Запасы нефти, конденсата, этана, пропана, бутана, серы и металлов подсчитываются в тысячах тонн, газа – в миллионах кубических метров, гелия и аргона – в тысячах кубических метров.

МЕТОДЫ ПОДСЧЕТА ЗАПАСОВ НЕФТИ И ГАЗА

подразделяются при подсчете запасов нефти на: 1) объемный ; 2) отдача с 1 га или с 1 м 2 ; 3) объемно-генетический ; 4) кривых эксплуатации, или статистический ; 5) материальных балансов ; 6) карт изобар; при подсчете запасов газа на: 1) объемный ; 2) по падению давления; 3) материальных балансов; 4) карт изобар. Основным метдом подсчета запасов является объемный. Им могут быть подсчитаны абсолютные начальные (геологические) и промышленные (балансовые) запасы нефти и газа, содержащиеся в недрах. Практически из этих запасов удается добыть только некоторую их часть. Поэтому существенно подсчитать извлекаемые при современных технико-экономических условиях нефть и газ, ввиду чего в формулу подсчета запасов нефти включается коэффициент отдачи .

Далее представлено краткое описание основных методов, использующихся про подсчете запасов нефти, газа и газоконденсата:

Метод подсчета запасов нефти объемный основан на геометрических представлениях о нефтеносном пласте и на данных его пористости, нефтенасыщенности и отдачи нефти. Объем пласта определяется как произведение нефтеносной площади на эффективную мощность пласта. Затем в подсчеты вводят коэффициент пористости нефтесодержащих пород, насыщения пласта нефтью, отдачи, усадки и удельного веса нефти. Определение численных значений коэффициента, особенно насыщения и отдачи, часто весьма затруднительно и требует специального отбора кернов и тщательного исследования их в лаборатории. Основной недостаток метода — неопределенность в отношении данных о возможном отборе запасов во времени. Кроме того, подсчитанные цифры запасов не характеризуют возможной дебитности скважин.

Метод подсчета прогнозных запасов нефти объемно-статистический в его основе лежит средняя продуктивность 1 км 3 осадочных отложений в тоннах извлекаемой нефти или ее первоначально подсчитанных геологических запасов. Продуктивность выводится статистическим методом как средняя величина для группы промышленных нефтеносных бассейнов каждого геотектонического типа (платформенных, передовых прогибов , межгорных впадин) и затем экстраполируются для подсчета прогнозных запасов в новых бассейнах аналогичного строения. Метод впервые применен Л. Уиксом в 1950 г., подсчитавшим, что в 1 км 3 осадочных пород содержание извлекаемой нефти колеблется от 195-260 т в Кентукки и Индиане и до 6500 т в Калифорнии.

Метод подсчета запасов нефти (и газа) объемно-генетический основан на количественной оценке масштаба нефтегазообразования на нефтяных площадях. С его помощью производится подсчет прогнозных запасов (категория D) в областях и районах, слабо изученных и с еще недоказанной промышленной нефтегазоносностью. Исходные данные для подсчета величины удельной плотности запасов (в т/км 2 площади) или величины коэффициента продуктивности (К_пр в т/м 3 осадочных отложений) могут быть получены соответственно двумя методами: объемно-генетическим — на основе геолого-битуминологического изучения пород прогнозируемого района, области, бассейна, и принятого по аналогии К_ак (коэффициента аккумуляции) и объемно-статистическим — на основе использования средних мировых данных для седиментационных бассейнов. аналогичного типа по величине К_пр (в т/км 3 осадочных отложений).

Видео:Разделение жидких систем. Материальный баланс процессов разделенияСкачать

МАТЕРИАЛЬНЫЙ МЕТОД ПОДСЧЕТА ЗАПАСОВ

Материальный баланс в геологии — это простейшая форма динамической модели нефтяного или газового месторождения. Это простая концепция, подчиняющаяся закону сохранения масс , согласно которому извлечённый объём равен сумме изменения первоначального и привнесённого объёмов (в пласте , например).

V_{извлечённый} = ΔV_{первоначальный} + V_{привнесённый} некорректно оперировать объёмами, так как мы имеем дело со сжимаемой средой, лучше перейти к массам

Любое гидродинамическое моделирование должно поддерживаться проверкой с использованием материального баланса

Видео:Процессы и аппараты. Материальный балансСкачать

данные необходимые для расчёта материального баланса

• давление (замеры пластового давления),
• объёмы флюидов,
• свойства флюидов,
• свойства породы.

Видео:Вывод уравнения МБСкачать

Ограничения материального баланса

• одномерная модель коллектора, не учитывающая распространение флюидов в пространстве,
• не учитывается время,
• чувствительность к качеству данных.

Видео:Уравнивание реакций горения углеводородовСкачать

Применение материального баланса

• подсчёт балансовых запасов нефти и газа,
• расчёт размеров газовой шапки,
• диагностика и расчёт притока воды,
• расчёт параметров (характеристик) притока воды,
• подтверждение механизма добычи (нефтеотдачи),
• расчёт зависимости закачки/извлечения нефти.

Видео:Учимся составлять электронный баланс/овр/8классСкачать

Обозначения

• N — балансовые запасы нефти (м³),
• N_p (oil production) — накопленная добыча нефти (м³),
• W_p (water production) — накопленная добыча воды (м³),
• W_inj (water injection) — накопленная закачка воды (м³),
• W_e (aquifer) — приток воды из-за контура ( аквифера ) (м³),
• G_p (gas production) — накопленная добыча газа (м³),
• B_o, B_w, B_g — объёмные коэффициенты воды, нефти, газа (м³/м³),
• C_o, C_w, C_f — сжимаемость воды, нефти, породы,
• S_o, S_w — насыщенность нефтью, водой,
• S_wir — связанная вода ,
• R_s — содержание растворённого газа в нефти ,
• R_p — накопленное газосодержание ,
• ΔP — изменение давления от начального пластового (атм),
• V_o, V_w, V_f — объёмы нефти, воды, пор (м³),

подстрочный индекс «i» обозначает начальные условия.

Видео:Ректификационная колонна и принцип её работыСкачать

Вывод уравнения материального баланса

При добыче из пласта нефти (N_p×B_o) при давлении в пласте (P_r) ниже первоначального (P_ri) на ΔP, но выше давления насыщения (P_b), имеем недонасыщенный пласт P_ri > P_r > P_b. При условии отсутствия притока воды имеем
N_p×B_o = V_{извлечённый} = ΔV_{первоначальный} = ΔV_w + ΔV_o + ΔV_f

Изменение объёма воды (ΔV_w) равно произведению объёма воды (V_w) на сжимаемость воды (C_w) и на изменение давления (ΔP):
ΔV_w = V_w × C_w × ΔP.

Объём воды V_w равен произведению начального объёма воды V_wi на коэффициент изменения насыщенности воды S_w / S_wi :

Метод материального баланса

один из методов подсчета запасов нефти, основан на изучении изменения физических параметров жидкости и газа, содержащихся в пласте в зависимости от изменения давления в процессе разработки. Является динамическим, и его применение требует тщательного изучения пласта с самого начала разработки (систематические замеры пластовых давлений в скважинах глубинными манометрами, учет точного отбора нефти, газа и воды, исследования кернов и глубинных проб нефти).

Методы материального баланса и натурального моделирования применяются для подсчета оставшихся запасов газа и нефти при разработке месторождений.

Подсчет запасов нефти и газа лежит в основе проектирования разработки нефтяных месторождений. Он необходим для правильного объема и направления капитального строительства на каждом нефтяном промысле.

Запасы нефти объемным методом рассчитываются по формуле

где Q — промышленные запасы, т;
V — объем нефтенасыщенных пород, м 3 ;
k_н — коэффициент нефтенасыщенности, доли единицы;
η_п — коэффициент извлечения нефти, доли единицы;
δ — плотность разгазированной (товарной) нефти, т/м 3 ;

Видео:Материальный баланс ректификации. Расчет температуры кипения смеси. Решение в MathCAD.Скачать

Методы подсчета запасов нефти и газа. Объемный метод. Метод материального баланса. Понятие коэффициента извлечения нефти.

Для подсчета запасов нефти используют методы: объемный, статистический и материального баланса.

Объемный метод наиболее широко применяется в геолого-промысловой практике. Он основан на данных о геолого-геофизической характеристике объектов подсчета и условиях залегания нефти в них. Запасы нефти Q определяют по формуле

где F — площадь нефтеносности; h — эффективная нефтенасыщенная мощность пласта; m — коэффициент открытой пористости; b_н — коэффициент нефтенасыщения; h_н — коэффициент нефтеотдачи; r — плотность нефти в поверхностных условиях; q — коэффициент, учитывающий усадку нефти, величина, обратная объемному коэффициенту В_н, т.е. q = 1/В_н.

Эффективная мощность определяется как среднеарифмитическая величина вскрытых мощностей небольшим числом скважин или как средневзвешенная мощность по всей площади залежи.

Коэффициент открытой пористости находят по результатам анализа кернов, отобранных при бурении скважин из продуктивных пластов. В связи с малым выносом керна пористость для всей продуктивной мощности пласта и по простиранию пласта определяется с учетом косвенных методов, в первую очередь, промыслово-геофизических.

Коэффициент нефтенасыщения получают по данным лабораторных исследований образцов и промыслово-геофизических исследований; он зависит от литолого-физических свойств пласта, свойств нефти, а также режима работы пласта и системы разработки залежи.

Коэффициент нефтеотдачи — отношение извлекаемых запасов к начальным геологическим запасам нефти; он определяется по результатам разработки месторождения. Величина коэффициента нефтеотдачи зависит от режима залежи, литолого-физических характеристик коллекторов, свойств насыщающих флюидов, системы размещения скважин, способов воздействия на пласт и т.д.

Плотность и объемный коэффициент нефти находят по результатам лабораторного анализа проб нефти.

Статистический метод основан на статистических связях между предыдущими и последующими дебитами скважин, когда путем построения кривых производительности определяется темп падения дебита от начала до конца рентабельной “жизни” скважин и тем самым устанавливается суммарная добыча по скважинам. Такой метод в основном используют при подсчете запасов объектов, находящихся на поздней стадии разработки.

Метод материального баланса основан на изучении физических параметров жидкости и газа, содержащихся в пласте, в зависимости от динамики давления в процессе разработки, изменяющегося в связи с отбором нефти. При этом строится карта изобар, по которой рассчитывается средневзвешенное по площади залежи пластовое давление, являющееся исходным для определения всех зависящих от него параметров.

Начальные запасы нефти рассчитываются по данным изменения газосодержания в пласте по формуле (5)

Q = B — (R-R_o)V + d (V-V_o) , (1.7)

где Q_н — суммарная накопленная добыча нефти; В₁ — двухфазный объемный коэффициент нефти, В₁ =В+(R_o-R)V_o; В_о, В — объемные коэффициенты пластовой нефти соответственно на начало разработки и дату расчета; R_o, R — объемы растворенного газа в 1 м 3 нефти при давлении r_о и r; V_o, V — соответствующие объемные коэффициенты газа; W,w — объемы вошедшей в пласт воды и добытой; d — доля объемной газоносной части пласта.

Метод материального баланса применяется наряду с объемным методом при подсчете запасов в залежах, работающих при упруго-водонапорном и смешанных режимах, а также при оценке пластов со значительной литолого-физической изменчивостью, где затруднительно определить средние значения мощности, пористости и других параметров, необходимых при использовании объемного метода.

Методы подсчета запасов газа. Подсчет запасов свободного газа определяют объемным методом и реже методом по падению давления.

При объемном методе извлекаемые запасы газа V рассчитывают по формуле

где F — площадь в пределах контура газоносности; h — эффективная газонасыщенная мощность; f — поправка на температуру для приведения объема газа к стандартным условиям f=(Т+t_ст)/(Т+t_пл), Т=273 0 С, t_ст=20 0 С, t_пл — пластовая температура; p, p_к — средние давления газа в залежи на дату расчета и конечное остаточное давление газа в залежи после извлечения промышленных запасов и снижения на устье давления до 0,1 МПа; a, a_к — поправки на отклонение углеводородных газов от закона Бойля-Мариотта соответственно для давлений r и r_к,

b_г — коэффициент газонасыщенности; h_г — коэффициент газоотдачи.

Показатели F, h, m определяются так же, как и при расчете запасов нефти объемным методом. Пластовые давления получают по данным восстановления давления при закрытии скважины. Коэффициент газоотдачи находят по результатам лабораторного изучения на кернах вытеснения газа водой, а также на основе статистических материалов разработки месторождений газа на других площадях.

Подсчет запасов по завершении разведочного этапа

При подсчете запасов по завершении разведочного этапа в качестве подсчетного объекта многопластовой залежи рассматривается каждый продуктивный пласт. Такой подход возможен в первую очередь за счет равномерного изучения разреза отложений нефтяных и газовых залежей в процессе разведочных работ, что крайне важно с точки зрения повышения качества исходных данных для составления первого проектного документа на разработку. При равномерной изученности всех пластов в разрезе площади с запасами категорий С₁ и С₂ выделяются по ним в единых границах. Если залежь связана с одним пластом, то он рассматривается как единый объект. Если пласты изучены неравномерно, то границы площадей с запасами категорий С₁ и С₂ выделяются по каждому из пластов в соответствии с их изученностью.

Определение параметров при подсчете запасов нефтяных и газовых залежей объемным методом осуществляется следующим образом.

Продуктивные площади F пластовых и массивных залежей нефти и свободного газа контролируются картами поверхности коллекторов, составляемыми по данным поисковых и разведочных скважин с учетом сейсмической карты по ОМГ, а также границами контуров нефтегазоносности, проведенными на основе данных о положении ВНК, ГНК и ГВК, уточненных по результатам вновь пробуренных скважин.

Определенная по данным ГИС эффективная нефте(газо)-насыщенная толщина h_н.эф(h_г.эф) продуктивного пласта по каждой скважине слагается из интервалов, в которых фактические значения a_сп выше, а DJ_y, DJ_ny ниже принятых кондиционных. При составлении карт эффективных толщин и на этой стадии в случаях литолого-фациального замещения применяется интерполяция только “на середину”.

Коэффициенты открытой пористости k_п.о и нефте(газо)насыщен-ности k_н(k_г) коллекторов могут быть рассчитаны.

Пересчетный коэффициент q и плотность нефти d_н в поверхностных условиях могут быть учтены двумя способами. При малом количестве данных и отсутствии закономерного изменения этих параметров по площади залежи средние рассчитываются как средние арифметические. Если же установлено закономерное их изменение по площади залежи, то составляются карты каждого параметра, и подсчет запасов ведется на их основе. Средние значения в этом случае рассчитываются как средневзвешенные по площади.

Начальное пластовое давление р_о в газовых залежах рассчитывается по данным каждой скважины с приведением их к уровню центра тяжести залежи.

Особенности подсчета запасов на разрабатываемых залежах

Подсчет запасов нефти на разрабатываемых залежах базируется на значительно большей степени их изученности вследствие более плотной разбуренности эксплуатационными скважинами и проведения в них комплекса исследований в соответствии с требованиями инструкции по применению Классификации (1984 г.).

Большая плотность бурения на нефтяных и газоконденсатных залежах, находящихся в разработке и связанных с неоднородными горизонтами и пластами, позволяет не только детализировать границы распространения коллекторов, но и выделять участки распространения коллекторов разной продуктивности и на их основе составлять карты эффективных нефтенасыщенных толщин как нерасчлененных пластов, так и отдельных пропластков, участвующих в строении расчлененных пластов. В результате появляется возможность для более детальной дифференциации объектов по площади и разрезу. Дифференцированный подсчет запасов основан прежде всего на выделении пропластков и определении их объема при резкой неоднородности продуктивных пластов, обусловливающей различие их параметров по площади и разрезу.

Выделение эффективных и нефтегазонасыщенных толщин на данной стадии производится по данным ГИС в соответствии с установленными кондиционными пределами параметров продуктивных пластов, обоснованными результатами опробования и гидродинамическими исследованиями, позволяющими более достоверно определить удельную продуктивность пластов. Исследования, проводимые на разрабатываемых залежах, должны обеспечивать также возможность определения коэффициентов открытой пористости и нефтегазонасыщенности пропластков или пластов. Для подсчета начальных балансовых запасов эффективные нефтегазонасыщенные толщины в добывающих скважинах, пробуренных на участках залежи, в пределах которых начался подъем ВНК или ГВК, учитываются до уровня первоначального положения контактов, устанавливаемого по разведочным скважинам.

При подсчете запасов разрабатываемых залежей в зависимости от их геологического строения применяются практически те же варианты объемного метода подсчета запасов, что и на предыдущей стадии, но с более глубокой дифференциацией запасов. Объекты подсчета многопластовых залежей дифференцируются:

по пластам, а в расчлененных пластах в свою очередь — по пропласткам;

по категориям запасов С₁ и В при разбуривании залежи по первому проектному документу или В и А — при разбуривании по проекту разработки;

по нефтяной, водонефтяной, газовой, водонефтяной зонам;

по зонам разных коллекторских свойств и литологических разностей пород, продуктивности коллекторов (ВПК и НПК).

Понятие о коэффициентах извлечения нефти и способы их расчета

Начальные извлекаемые запасы нефти в залежи равны произведению величин начальных балансовых запасов Q_н0 и конечного коэффициента извлечения нефти k_извл.н.

Конечный коэффициент извлечения нефти показывает, какая часть от начальных балансовых запасов может быть извлечена при разработке залежи до предела экономической рентабельности.

При подсчете начальных извлекаемых запасов нефти залежей, вводимых в разработку, и при пересчете запасов разрабатываемых залежей начальные балансовые запасы умножаются на утвержденный конечный коэффициент извлечения нефти, обоснованный технико-экономическими расчетами. Этот коэффициент используется при проектировании разработки залежей, планировании развития нефтедобывающей промышленности и т.п.

Наряду с конечным коэффициентом извлечения нефти определяют текущий коэффициент извлечения, равный отношению накопленной добычи из залежи или объекта разработки на определенную дату к их начальным балансовым запасам.

В зависимости от стадии изученности применяется тот или иной метод определения коэффициента извлечения.

Значения коэффициентов извлечения нефти, а следовательно, и величина извлекаемых запасов по месторождению или залежи, зависят от геолого-физических характеристик и неоднородности продуктивных пластов, научного уровня и обоснованности принимаемых проектных решений по технологии разработки и технике добычи нефти, экономических нормативов и критериев эффективности разработки, требований рационального использования природных, материальных и людских ресурсов, охраны недр и окружающей среды. Исходной информацией для определения извлекаемых запасов и коэффициентов извлечения нефти служат данные разведки, пробной эксплуатации скважин, опытно-промышленной и промышленной разработки залежей. При определении извлекаемых запасов и коэффициентов извлечения нефти сложнопостроенных залежей или объектов, разрабатываемых с применением физико-химических и тепловых методов воздействия на пласт, для получения необходимых дополнительных данных проводятся опытно-промышленные работы.

Определение извлекаемых запасов и коэффициентов извлечения нефти может производиться на следующих стадиях изученности месторождений и залежей:

1) поиска и оценки месторождений;

2)подготовки месторождений к разработке;

3) ввода месторождений в разработку;

4) завершения разбуривания месторождения (залежи) основным проектным фондом скважин;

5) на поздней стадии разработки.

В зависимости от качества и количества исходной информации на разных этапах могут оцениваться коэффициент извлечения нефти и по его значению рассчитываться извлекаемые запасы, либо определяться извлекаемые запасы и исходя из их величины рассчитываться коэффициент извлечения нефти.

На стадиях поиска и оценки месторождений в процессе геологоразведочных работ в условиях минимума информации о строении и геолого-физических характеристиках продуктивных пластов проводится предварительная оценка коэффициентов извлечения нефти. Для оценки коэффициентов извлечения используются зависимости, рассчитанные с помощью многофакторного анализа данных разработки достаточно большого числа залежей нефти аналогичного геологического строения, находящихся на поздней стадии разработки или законченных разработкой.

На стадии подготовки к разработке и при вводе в разработку месторождений производится подсчет запасов нефти и газа, составляется технико-экономическое обоснование коэффициента извлечения нефти (ТЭО КИН), утверждаются ГКЗ СССР балансовые и извлекаемые запасы, составляется технологическая схема разработки. Методической основой экономического обоснования извлекаемых запасов и коэффициентов извлечения нефти являются положения Временной методики экономической оценки нефтяных и нефтегазовых месторождений.

Извлекаемые запасы определяются по результатам расчетов технико-экономических показателей вариантов разработки с использованием методов, применяемых при проектировании разработки. Эти методы, основанные на математическом описании пластовых систем и процессов, происходящих при разработке залежей, позволяют учесть в рамках имеющейся информации влияние особенностей геологического строения каждого эксплуатационного объекта на технологические показатели разработки. Варианты различаются границами и числом эксплуатационных объектов, способами и агентами воздействия на пласт, схемами размещения и плотностью сетки скважин, темпами разбуривания, режимами работы и способами эксплуатации скважин с учетом ограничений, связанных с технологическими возможностями, правилами ведения горных работ, требованиями по обеспечению охраны недр и окружающей среды.

В рассматриваемых вариантах необходимо предусматривать применение прогрессивных технологий, освоенных промышленностью. Расчетная динамика технологических показателей разработки по вариантам позволяет определить извлекаемые запасы и коэффициенты извлечения с учетом необходимых технико-экономических критериев. Сравнение и выбор рекомендуемых вариантов разработки проводится по технико-экономическим критериям эффективности их применения с учетом полноты и комплексности использования запасов нефти. Технико-экономическая оценка величины извлекаемых запасов производится по максимуму народнохозяйственного эффекта от разработки месторождения. Если на месторождении выделяется несколько эксплуатационных объектов, то извлекаемые запасы определяются для каждого объекта раздельно и для месторождения в целом. Для залежей с балансовыми запасами более 30 млн.т извлекаемые запасы определяются отдельно по нефтяным (НЗ), водонефтяным (ВНЗ), газонефтяным (ГНЗ) и водогазонефтяным (ВГНЗ) зонам.

При составлении ТЭО для залежей с балансовыми запасами до 30 млн.т и простым геологическим строением определение коэффициентов извлечения нефти можно проводить по упрощенной методике (покоэффициентный метод) с использованием коэффициентов вытеснения и охвата вытеснением и повариантных технико-экономических расчетов.

Определение коэффициентов извлечения нефти для мелких залежей с балансовыми запасами менее 3 млн.т может проводиться по этой же методике без повариантной технико-экономической оценки.

По завершении разбуривания месторождения основным проектным фондом скважин извлекаемые запасы и коэффициенты извлечения нефти уточняются в проектных документах на разработку месторождения, которые составляются с учетом дополнительных данных, полученных в процессе доразведки, эксплуатационного разбуривания и анализа разработки месторождения.

Для определения извлекаемых запасов на поздней стадии разработки в условиях сохранения реализуемой схемы размещения и плотности сетки скважин могут применяться методы, основанные на использовании различных двумерных статистических зависимостей между накопленными отборами нефти, жидкости и воды.

Видео:Химические уравнения // Как Составлять Уравнения Реакций // Химия 9 классСкачать

Оптимизационная модель материального баланса для контроля и управления энергетическим состоянием пласта

PROНЕФТЬ. Профессионально о нефти. – 2021 — № 3 (21). – С.97-102

К.А. Сидельников, В.П. Цепелев, А.Я. Колида

ЗАО «Ижевский нефтяной научный центр», РФ, Ижевск

Введение. При мониторинге разработки месторождений углеводородов ведется контроль энергетического состояния пластов. Неточное представление о текущем распределении полей пластового давления может привести к определению неверной стратегии выработки остаточных запасов нефти.

Для оценки пластового давления по эксплуатируемому объекту строятся карты изобар. Наиболее простой и распространенный метод построения (по интерполяции значений проведенных замеров) имеет высокую чувствительность к охвату фонда скважин замерами и не учитывает динамику и компенсацию отборов жидкости из пласта скважинами в процессе работы. Для исключения данных недостатков предложено использовать метод многоблочного материального баланса (ММБ).

Цель. В статье рассмотрена возможность применения метода ММБ для снижения рисков по текущему пластовому давлению на этапе планирования ГТМ в условиях ограничений на количество и давность замеров с учетом истории добычи/закачки по скважинам, а также для прогноза динамики пластового давления в области дренирования.

Материалы и методы. В модели ММБ для каждой скважины задается своя ячейка (блок), для которой составляется уравнение матбаланса с учетом проводимостей между блоками. Значения проводимостей подбираются итерационно путем численного решения задачи минимизации функции невязки расчетных пластовых и забойных давлений по скважинам с фактическими данными.

Результаты. В работе приведены примеры подтверждения расчетных давлений по методу ММБ фактическими кривыми восстановления давления (КВУ) на скважинах месторождений Урало-Поволжья. Показана возможность прогнозных расчетов по оптимизации системы поддержания пластового давления (ППД). Практическими преимуществами метода являются относительная простота формирования модели и автоматизированная настройка межблочных проводимостей.

Выводы. Сфера применения метода ММБ определяется задачами, в которых необходимо определение пластового давления в условиях недостатка свежих замеров. Методика ММБ применима для оценки пластового давления с целью снятия возможных рисков перед ГТМ, а также для прогноза оптимизации системы ППД.

Ключевые слова: пластовое давление, карты изобар, материальный баланс, взаимовлияние скважин

OPTIMIZATION MODEL OF MATERIAL BALANCE FOR RESERVOIR ENERGY SURVEY ANALYSIS AND CONTROL

Konstantin A. Sidelnikov, Vyacheslav P. Tsepelev, Aleksandr Ya. Kolida
Izhevsk Petroleum Scientifi c Center, RF, Izhevsk

Introduction. When monitoring the development of hydrocarbon fi elds, the energy state of the reservoirs is monitored. An inaccurate understanding of the current distribution of reservoir pressure leads to the wrong strategy for the development of residual oil reserves.

Isobar maps are constructed to assess reservoir pressure for productive formation. The simplest and most common method of map generation (by interpolating the values of the measurements) has a high sensitivity to the coverage of the well stock by well tests and does not take into account the dynamics and compensation of fl uid withdrawals. To eliminate these shortcomings, it is proposed to use the method of multi-tank material balance.

Objectives. The purpose of the work is to show the possibility of using the multi-tank material balance method (MMB) to reduce the risks related to low current reservoir pressure at the stage of well workover planning under conditions of limitations on the number and duration of well tests and taking into account the history of production / injection, as well as to predict the dynamics of reservoir pressure in the drainage area.

Methods. In the MMB model, for each well, its own block (tank) is specifi ed, for which the mathematical balance equation is drawn up, taking into account the crossfl ow between the blocks. The transmissibility values are obtained iteratively by numerically solving the problem of minimizing the loss function of the discrepancy between the calculated reservoir and bottom hole pressures and their actual values.

Results. The paper provides examples of good convergence of the calculated pressures by the MMB method to the actual build-up test results at the wells of the Ural-Volga fi elds. The possibility of predictive calculations to optimize the reservoir pressure maintenance system is shown. The practical advantages of the method are: relative simplicity of model, automated adjustment of interblock transmissibility.

Discussion. The fi eld of application of the MMB method is determined by the tasks in which it is necessary to determine the reservoir pressure in conditions of a lack of fresh measurements. The MMB methodology is applicable to assess reservoir pressure in order to remove risks before well workovers, as well as to predict the optimization of the reservoir pressure maintenance system.

Keywords: reservoir pressure, pressure map, material balance, well interference

Видео:Расчет материального баланса блока АТСкачать

ВВЕДЕНИЕ

Одной из важнейших задач мониторинга разработки месторождений углеводородов является контроль энергетического состояния пластов [1, 2]. Неточное представление о текущем распределении полей пластового давления приводит к выбору неверной стратегии выработки остаточных запасов нефти, возникновению невозвратных потерь добычи нефти и часто выражается в проведении экономически неуспешных геолого-технических мероприятий. Кроме оценки текущего пластового давления необходимо отслеживать и его, и динамику. Анализ динамики пластового давления позволяет уточнить предельные значения извлекаемых запасов нефти, а также судить об эффективности работы системы ППД. Для оценки среднего пластового давления по эксплуатируемому объекту строятся карты изобар с учетом результатов проведенных гидродинамических исследований скважин (ГДИС). Одним из самых распространенных методов картопостроения является метод интерполяции замеров. Адекватность карт пластовых давлений, построенных методом интерполяции, сильно зависит от частоты проведения ГДИС и охвата исследованиями фонда скважин. Недостатками построения карт изобар методом интерполяции являются:

• наличие «слепых зон» в условиях низкого или неравномерного по площади охвата исследованиями фонда скважин;
• отсутствие учета динамики отборов/закачки флюидов, давности замеров Pпл;
• отсутствие учета активности аквифера (определение Рпл на ВНК).

Как следствие, зачастую возникают ситуации, когда тренды снижения средневзвешенного Pпл по картам изобар и фактические (по ГДИС) различаются (рис. 1).

Более точную информацию о полях распределения текущего пластового давления позволяет получить применение расчетных методов построения карт изобар, частично или полностью воспроизводящих физику процесса разработки (табл. 1).

Симуляторы гидродинамического моделирования (ГДМ) позволяют получить наиболее точную картину за счет строгого учета физики пласта, но требуют значительных временных трудозатрат на адаптацию моделей.

Применение упрощенных моделей снижает трудоемкость за счет автоматизации адаптации и позволяет исключить ограничения метода интерполяций [3–5]. В данной работе предлагается рассмотреть применение метода многоблочного материального баланса (ММБ).

Видео:тНавигатор 4-я Серия Вебинаров 2023 | 05 Создание проекта Материального БалансаСкачать

ОПИСАНИЕ МЕТОДА

Метод ММБ состоит из двух этапов, первым из которых является решение прямой задачи для получения расчетного профиля пластового давления (рис. 2).

Задача решается численным методом согласно уравнению (1) для всех блоков, в пределах которых есть скважина, с учетом перетоков флюидов между блоками. Аквифер также представляется одним или несколькими блоками с нулевой добычей/закачкой (рис. 3).

где Sl, Bl — насыщенность и объемный коэффициент l-й фазы; Vp, i — поровый объем i-го блока; Pi — пластовое давление в i-м блоке; Ti, j — межблочная проводимость; Ql, i — добыча l-й фазы в i-м блоке; Qinj, i — закачка воды в i-м блоке; λi — коэффициент эффективности закачки в i-м блоке; ωi — множество соседних блоков для i-го блока; n — номер шага во времени.

Вторым этапом является решение обратной задачи — подбор определенных параметров блоков (многомерное пространство параметров) для адаптации расчетного пластового давления к имеющимся фактическим замерам давления (рис. 4).

Основные параметры адаптации блоков:

• межблочные проводимости Ti, j, которые характеризуют величину перетока флюидов между блоками. Для блока с нагнетательной скважиной эти параметры позволяют судить о степени влияния закачки на соседние добывающие сква жины;
• коэффициент эффективности закачки λi для блоков с нагнетательными скважинами. Данный параметр позволяет учесть долю объема агента закачки, не поступившего в целевой интервал в силу различных технологических причин;
• коэффициент продуктивности скважины Ji для блоков, в которых идет отбор флюидов. Этот параметр позволяет проводить дополнительную адаптацию расчетного забойного давления к фактическим значениям;
• объем законтурной области Vp.

В РЕЗУЛЬТАТЕ ПРИМЕНЕНИЯ ММБ ДЛЯ ОПТИМИЗАЦИИ РАЗРАБОТКИ ВЫПОЛНЕННЫЙ ГТМ ВПП НА ОДНОЙ ИЗ СКВАЖИН УРАЛО

Критерием оптимальности при подборе параметров является минимум целевой функции (2), учитывающей отклонение расчетных значений давлений (пластовых и забойных) от фактических.

где w_i заб , w_i заб — весовые коэффициенты для учета относительной «значимости» замеров; α_заб — коэффициент «предпочтения» между критериями «Мин ΔP_пл» и «Мин ΔP_заб»; α_рег — параметр регуляризации для предотвращения «переобучения».

Работа модуля реализована в среде программирования Python. Схема работы имеет следующий вид:

• выборка данных МЭР, Рзаб и ГДИС из базы по сформированному заранее списку скважин в формате Excel;
• верификация данных;
• инициализация модели в соответствии с заданными PVT-свойствами, связями между блоками и уравнением матбаланса;
• автоматическая адаптация модели путем подбора оптимальных параметров блоков с контролем сходимости процесса оптимизации;
• выгрузка результатов для последующей их постобработки.

Видео:Построение ИТК, расчет материального балансаСкачать

ТЕСТИРОВАНИЕ И ПРАКТИЧЕСКОЕ ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДИКИ

Для определения погрешности расчетных и фактических показателей пластового давления произведено тестирование метода ММБ на скважинах месторождений Урало-Поволжья, на которых в 2019 году было проведено КВУ перед ОПЗ.

• по тестовым скважинам контрольный замер Рпл при адаптации участка полностью исключался из расчета;
• по остальным скважинам данные по Pпл использовались для настройки межблочных проводимостей согласно методу ММБ. По тестовым расчетам отмечается высокая точность в оценке Рпл. Расхождение расчетных показателей Рпл и фактических по ГДИС по тестовым скважинам в среднем составляет 4,1 %. Отклонения объясняются упрощенной гидродинамической моделью процесса разработки.

Результаты расчета сведены в табл. 2. Значительное отклонение наблюдается по единственной скважине № 876. Вероятные причины высокого уровня расхождения показателей:

• основные замеры Рпл по участку выполнены на нагнетательном фонде;
• на скв. № 876 проведено большое количество ГТМ, связанных с изменением коэффициента продуктивности;
• отсутствуют исторические замеры Рпл на тестовой скважине при эксплуатации. Специфика данного инструмента позволяет разрядить существующую программу ГДИС в тех частях залежи, где исследования были проведены, путем восстановления динамики расчетного пластового давления [6].

Видео:Расчет материального баланса блока стабилизации нефтиСкачать

ОЦЕНКА ВЗАИМОВЛИЯНИЯ СКВАЖИН

Оптимизационная модель ММБ дополнительно позволяет оценить взаимовлияние скважин с целью регулирования и оптимизации разработки месторождения нефти. Практическое применение методики представлено на рис. 5. По скв. WPRD_1, WPRD_2 наблюдался рост обводненности, связанный с прорывом закачиваемой воды. В районе данных добывающих скважин находятся 3 нагнетательные скважины для поддержания пластового давления.

Путем оценки взаимовлияния скважин методом многоблочного материального баланса (на основе коэффициента связности (3)) для проведения ГТМ ВПП выбрана скважина ППД WINJ_1.

Видео:Урок 112 (осн). Уравнение теплового балансаСкачать

ВЫВОДЫ

В результате обзора различных методик предлагается использовать метод ММБ для восстановления динамики расчетного пластового давления с учетом фактических замеров и истории добычи/закачки.

Метод применим в условиях ограничений на количество и давность замеров, тестирование показывает высокую точность в оценке

Применение методики позволяет:

• снять риски по Рпл при планировании ОПЗ;
• снизить затраты на проведение «неуспешных» ГТМ ОПЗ;
• снизить затраты за счет разряжения программы ГДИС;
• разрабатывать рекомендации по регулированию и оптимизации разработки.

Дополнительный интерес представляет вопрос сходимости расчетов на базе 3D-модели трехфазной фильтрации и модели ММБ однофазной фильтрации, подробное изучение которого не подразумевалось в рамках данной работы. В дальнейшем предлагается подробно разобрать данный вопрос в качестве отдельного исследования.

Видео:Составление уравнений реакций горения. 11 класс.Скачать

Список литературы

1. Ахмед Т., МакКинни П.Д. Разработка перспективных месторождений. Пер. с англ. ООО «Эники» под ред. Тимашева А.Н. — М.: ООО «Премиум Инжиниринг», 2010. — 537 с.

2. Дейк Л.П. Практический инжиниринг резервуаров. Пер. с англ. под ред. М.Н. Кравченко. — М.—Ижевск: Институт компьютерных исследований. — НИЦ «Регулярная и хаотическая динамика», 2008. — 668 с.

3. Никишов В.И., Утарбаев А.И., Федоров В.А. Применение метода материального баланса для расчета прогнозных по- казателей разработки нефтяного месторождения // Нефтяное хозяйство. — 2010. — № 2.– С. 70–73.

4. Рублев А.Б., Федоров К.М., Шевелёв А.П., Им П.Т. Моделирование работы залежи с применением метода материального баланса // Нефть и газ. — 2011. — № 5. — С. 32–41.

5. Сорокин К.С., Чугунов А.Г. ПО SIAM ATOM: построение карт изобар на основе материального баланса с автоадаптаци- ей исходных данных // Инженерная практика. — 2010. — № 10. — С. 70–73.

6. Эрлагер Роберт мл. Гидродинамические методы исследования скважин. — Москва-Ижевск: Институт компьютер- ных исследований, 2007. — 512 с.

Видео:тНавигатор 1-я Серия Вебинаров | 2023 (RU): 05 Материальный балансСкачать

References

1. Ahmed T., McKinney P.D. Advanced Reservoir Engineering. Burlington, Gulf Professional Publishing, 2004, 424 p.

2. Dake L.P. The Practice of Reservoir Engineering (Revised Edition). Amsterdam, Elsevier Science, 2001, 572 p.

3. Nikishov V.I., Utarbaev A.I., Fedorov V.A. Application of material balance method for calculating the forecast of oil fi eld development. Neftyanoye Khozyaystvo [Oil Industry]. 2010, no. 2, pp. 70–73. (In Russ.)

4. Rublev A.B., Fedorov K.M., Shevelev A.P., Im P.T. Modeling of a deposit performance using the material balance method. Neft’ i gas [Oil and Gas Studies]. 2011, no. 5, pp. 32–41. (In Russ.)

5. Sorokin K.S., Chugunov A.G. SIAM ATOM Software: pressure map building based on material balance with automatic history matching. Inzhenernaya praktika [Engineer Practice]. 2010, no. 10, pp. 70–73. (In Russ.) 6. Earlougher R.C., Jr. Advances in Well Test Analysis. New York: Henry L. Doherty Memorial Fund of AIME, 1977, 264 p.

К.А. Сидельников, В.П. Цепелев, А.Я. Колида

ЗАО «Ижевский нефтяной научный центр», РФ, Ижевск

🔥 Видео

Материальный и тепловой баланс реактораСкачать

Галилео. НефтедобычаСкачать

Как добывают нефть. Инфографика. Роснефть. How is oil produced?Скачать

Секрет нефтяных качалок!!! Смотреть в 3d добычу нефти насосом из скважиныСкачать