Математические модели притока к наклонным скважинам ........... 22 <...> Исследования влияния длины ствола, толщины и проницаемости
пласта на дебит горизонтальных скважин в изотропном пласте .............. 84 <...> Стационарный приток жидкости к горизонтальным скважинам,
эксплуатирующим нефтегазовые залежи с подошвенной водой ........... 125 <...> Установившийся приток реального газа к горизонтальной
скважине по линейному и нелинейным законам фильтрации ................ 156
4 <...> Неустановившийся приток жидкости к несовершенной галерее
(вертикальной трещине ГРП) и горизонтальной скважине..................... 170 <...> При этом требуется решение таких сложных задач, как определение производительности скважин и забойных давлений в условиях анизотропного пласта, оптимального местоположения скважин и протяженности горизонтального ствола, а также получения достоверной информации
геологофизических параметров пласта и эффективности воздействия на
прискважинную зону. <...> Исследование притока жидкости к многозабойным и горизонтальным
скважинам приводит к постановке весьма сложных пространственных задач подземной гидродинамики. <...> Например, при получении расчетных формул дебита или продуктивности горизонтальной скважины обычно используют замену исходной пространственной задачи решением двух плоских задач – течению к очень тонкой пластине в горизонтальной области и
притоку к точечному стоку в вертикальной области. <...> При описании течения
к точечному стоку в полосе наибольшая точность достигается при учете
влияния непроницаемых кровли и подошвы по сравнению с радиальным
потоком. <...> Известно, что использование горизонтальных скважин эффективно в
пластах небольшой толщины. <...> Согласование проектной траектории ствола скважин с естественными особенностями геологического строения продуктивного коллектора,
в частности, с анизотропией пласта по проницаемости, может существенным образом расширить возможности регулирования процессов извлечения нефти <...>
programmno-informats.-obespechenie-raschetov-pokazatelej....pdf
Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«Тюменский государственный нефтегазовый университет»
Рубин Р. Кучумов, Р. Я. Кучумов
ПРОГРАММНО-ИНФОРМАЦИОННОЕ
ОБЕСПЕЧЕНИЕ РАСЧЕТОВ
ПОКАЗАТЕЛЕЙ РАЗРАБОТКИ
НЕФТЕГАЗОВЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ
С ГОРИЗОНТАЛЬНЫМИ СКВАЖИНАМИ
Тюмень
ТюмГНГУ
2011
Стр.1
УДК 622.279
ББК 33.361
К 95
Рецензенты:
доктор физико-математических наук, профессор Т. В. Мальцева
кандидат технических наук, доцент А. В. Красовский
Кучумов, Рубин Р.
К 95
Программно-информационное обеспечение расчетов показателей
разработки нефтегазовых месторождений с горизонтальными скважинами
/ Рубин Р. Кучумов, Р. Я. Кучумов. – Тюмень : ТюмГНГУ,
2011. – 252 с.
ISBN 978-5-9961-0306-5
Книга посвящена созданию программно-информационного обеспечения
расчетов показателей разработки нефтегазовых месторождений
с горизонтальными скважинами. Проведен системный анализ
эффективности работы горизонтальных и наклонных скважин, разработаны
алгоритмы и программные продукты для расчета показателей
установившихся и неустановившихся притоков жидкости и газа к горизонтальным
и разветвленно-горизонтальным скважинам, несовершенной
галерее, а также для обработки данных гидрогазодинамического
исследования этой группы скважин.
Издание предназначено для студентов старших курсов нефтегазовых
вузов, занимающихся моделированием и управлением процессами
разработки нефтяных и газовых месторождений, а также для
работников отраслевых НИИ и промысловых лабораторий.
УДК 622.279
ББК 33.361
ISBN 978-5-9961-0306-5
© Государственное образовательное
учреждение высшего
профессионального образования
«Тюменский государственный
нефтегазовый университет», 2011
2
Стр.2
ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ ……………………………………………………………………6
РАЗДЕЛ I. СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАБОТЫ
ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ И НАКЛОННЫХ СКВАЖИН .............................. 8
1. МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ПРИТОКА ЖИДКОСТЕЙ К
НАКЛОННЫМ И ГОРИЗОНТАЛЬНЫМ СКВАЖИНАМ ............................. 8
1.1. Краткий анализ эффективности работы наклонных и
горизонтальных скважин ................................................................................ 8
1.2. Математические модели притока к горизонтальному стволу
скважины ........................................................................................................ 18
1.3. Математические модели притока к наклонным скважинам ........... 22
2. АЛГОРИТМЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАБОТЫ
ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ И НАКЛОННЫХ СКВАЖИН ................................... 26
2.1. Анализ методов оценки эффективности работы горизонтальных
и наклонных скважин .................................................................................... 26
2.2. Алгоритм определения продуктивности наклонно-направленных
скважин по методу Борисова ........................................................................ 37
2.3. Описание программного продукта для системного анализа
эффективности работы горизонтальных и наклонных скважин ............... 40
3. АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ
РАБОТЫ ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ И НАКЛОННЫХ СКВАЖИН ................. 46
3.1. Исследование дебитов горизонтальных и наклонных скважин
методом Борисова .......................................................................................... 46
3.2. Исследование коэффициентов продуктивности горизонтальных
и наклонных скважин .................................................................................... 53
РАЗДЕЛ II. АЛГОРИТМИЗАЦИЯ МЕТОДОВ ИССЛЕДОВАНИЯ
УСТАНОВИВШЕГОСЯ ПРИТОКА ЖИДКОСТИ К
ГОРИЗОНТАЛЬНОЙ СКВАЖИНЕ............................................................ 61
1. РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМОВ РАСЧЕТА ПОКАЗАТЕЛЕЙ
УСТАНОВИВШЕГОСЯ ПРИТОКА ЖИДКОСТИ К
ГОРИЗОНТАЛЬНОЙ СКВАЖИНЕ ................................................................ 61
1.1. Применение теории потенциала для решения задач
установившегося притока жидкости к горизонтальной скважине ........... 61
1.2. Методы расчѐта дебита горизонтальной скважины ........................... 68
1.3. Решение двух плоских задач для установившегося притока к
горизонтальной скважине ............................................................................. 71
1.4. Алгоритм расчета показателей установившегося притока к
горизонтальной скважине ............................................................................. 74
3
Стр.3
1.5. Реализация алгоритма для расчѐта параметров установившегося
притока к горизонтальной скважине ........................................................... 78
1.6. Описание программного продукта для расчета установившегося
притока к горизонтальной скважине ........................................................... 80
2. АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ ПОКАЗАТЕЛЕЙ
УСТАНОВИВШЕГОСЯ ПРИТОКА ЖИДКОСТИ К
ГОРИЗОНТАЛЬНОЙ СКВАЖИНЕ ................................................................ 84
2.1. Исследования влияния длины ствола, толщины и проницаемости
пласта на дебит горизонтальных скважин в изотропном пласте .............. 84
2.2. Исследования влияния анизотропии пласта и радиуса контура
питания на дебит горизонтальных скважин. ............................................... 97
РАЗДЕЛ III. АЛГОРИТМИЗАЦИЯ ЗАДАЧИ ПРИТОКА ЖИДКОСТИ
К РАЗВЕТВЛЕННО-ГОРИЗОНТАЛЬНЫМ СКВАЖИНАМ ............. 107
1. РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМОВ РАСЧЕТА ПОКАЗАТЕЛЕЙ
ПРИТОКОВ ЖИДКОСТИ К РАЗВЕТВЛЕННО-ГОРИЗОНТАЛЬНЫМ
СКВАЖИНАМ ................................................................................................ 107
1.1. Приток жидкости к наклонным и многозабойным скважинам в
слоистом пласте ........................................................................................... 107
1.2. Установившийся приток жидкости к горизонтальным и
многозабойным скважинам в однородном пласте ограниченной
толщины ....................................................................................................... 114
1.3. Стационарный приток жидкости к горизонтальным скважинам,
эксплуатирующим нефтегазовые залежи с подошвенной водой ........... 125
1.4. Математические модели горизонтальных скважин на
нестационарных режимах фильтрации ...................................................... 130
1.5. Описание программного продукта при установившемся и
неустановившемся притоке жидкости к разветвленногоризонтальным
скважинам ...................................................................... 136
2. ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ И ИНТЕРПРЕТАЦИЯ
ПОЛУЧЕННЫХ ДАННЫХ ............................................................................ 144
РАЗДЕЛ IV. АЛГОРИТМИЗАЦИЯ ЗАДАЧ УСТАНОВИВШИХСЯ
И НЕУСТАНОВИВШИХСЯ ПРИТОКОВ ЖИДКОСТИ К
НЕСОВЕРШЕННОЙ ГАЛЕРЕЕ И ГОРИЗОНТАЛЬНОЙ
СКВАЖИНЕ ................................................................................................... 156
1. РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМОВ РАСЧЕТА ПОКАЗАТЕЛЕЙ
ПРИТОКОВ ЖИДКОСТИ К ГОРИЗОНТАЛЬНОЙ СКВАЖИНЕ И
ВЕРТИКАЛЬНОЙ ТРЕЩИНЕ ....................................................................... 156
1.1. Установившийся приток реального газа к горизонтальной
скважине по линейному и нелинейным законам фильтрации ................ 156
4
Стр.4
1.2. Приближенное аналитическое решение Алиева-Шеремета
задачи притока реального газа к горизонтальной скважине по
нелинейному закону фильтрации ............................................................... 159
1.3. Методика расчета оптимальной длины горизонтального
участка ствола скважины в зависимости от расхода закачиваемого
газа в ПХГ .................................................................................................... 163
1.4. Неустановившийся приток жидкости к несовершенной галерее
(вертикальной трещине ГРП) и горизонтальной скважине..................... 170
1.5. Описание программного продукта ..................................................... 179
2. АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ
УСТАНОВИВШИХСЯ И НЕУСТАНОВИВШИХСЯ ПРИТОКОВ
ЖИДКОСТИ К ГОРИЗОНТАЛЬНОЙ СКВАЖИНЕ И ВЕРТИКАЛЬНОЙ
ТРЕЩИНЕ ........................................................................................................ 186
РАЗДЕЛ V. АЛГОРИТМИЗАЦИЯ МЕТОДОВ ОБРАБОТКИ
ДАННЫХ ГИДРОДИНАМИЧЕСКОГО ИССЛЕДОВАНИЯ
ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ СКВАЖИН ............................................................ 197
1. РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМОВ ОБРАБОТКИ РЕЗУЛЬТАТОВ
ГИДРОДИНАМИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ
СКВАЖИН ....................................................................................................... 197
1.1 Анализ режимов притока к горизонтальному стволу .................... 197
1.2. Метод построения индикаторных линий и их обработка ............. 207
1.3. Метод построения кривой восстановления давления и их
обработка ...................................................................................................... 213
1.4. Интерпретация результатов гидродинамических исследований
горизонтальных скважин по методике В. С. Евченко ............................. 216
1.5. Интерпретация результатов гидродинамических исследований
горизонтальных скважин при нестационарных режимах фильтрации
(по В.А. Черных) .......................................................................................... 221
1.6. Описание программного продукта для обработки данных
гидродинамических исследований горизонтальных скважин ................ 226
2. АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ ГИДРОДИНАМИЧЕСКИХ
ИССЛЕДОВАНИЙ ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ СКВАЖИН ............................. 234
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ ........................................................................... 248
5
Стр.5
ВВЕДЕНИЕ
Горизонтальные скважины нашли широкое применение при разработке
низкопроницаемых пластов газовых и газоконденсатных месторождений
на суше и на море, а также нефтегазовых месторождений с подошвенной
водой. При этом требуется решение таких сложных задач, как определение
производительности скважин и забойных давлений в условиях анизотропного
пласта, оптимального местоположения скважин и протяженности
горизонтального ствола, а также получения достоверной информации
геологофизических параметров пласта и эффективности воздействия на
прискважинную зону.
Основные трудности аналитических решений задач притока к горизонтальным
скважинам связаны с нелинейной зависимостью между градиентом
давления и скоростью фильтрации, а также определением потерь на
трение при движении газа и газоконденсатной смеси в горизонтальном
стволе, особенно при значительных дебитах и большой длине ствола. Аналитические
решения задач фильтрации газа к горизонтальным стволам
весьма ограничены.
Исследование притока жидкости к многозабойным и горизонтальным
скважинам приводит к постановке весьма сложных пространственных задач
подземной гидродинамики. Однако во многих случаях пластовые
условия позволяют упростить постановку задач и свести их к решению соответствующих
плоских задач. Например, при получении расчетных формул
дебита или продуктивности горизонтальной скважины обычно используют
замену исходной пространственной задачи решением двух плоских
задач – течению к очень тонкой пластине в горизонтальной области и
притоку к точечному стоку в вертикальной области. При описании течения
к точечному стоку в полосе наибольшая точность достигается при учете
влияния непроницаемых кровли и подошвы по сравнению с радиальным
потоком. Поток к горизонтальной скважине имеет наибольшее значение на
концах ствола и минимальное в середине.
Известно, что использование горизонтальных скважин эффективно в
пластах небольшой толщины. В связи с этим важно найти оптимальное
решение при выборе профиля забоя в процессе заканчивания скважины.
Одним из путей решения является предположение, что бурящаяся скважина
имеет фиксированную длину забоя, ствол которого может быть вертикальным,
горизонтальным или наклонно-направленным.
Современным направлением формирования оптимальной системы
разработки и повышения производительности малодебитных скважин в
сложнопостроенных залежах на поздней стадии их разработки является
строительство пологих, горизонтальных и разветвленных скважин. Большое
влияние на результат оказывает эффективность проектирования профиля,
которая обеспечивает эксплуатационную надежность добывающих
6
Стр.6
скважин. Согласование проектной траектории ствола скважин с естественными
особенностями геологического строения продуктивного коллектора,
в частности, с анизотропией пласта по проницаемости, может существенным
образом расширить возможности регулирования процессов извлечения
нефти.
За рубежом аналогичные исследования направлены на создание цифровых
моделей, учитывающих влияние перфорации, гидравлических сопротивлений
и профиля ствола скважины и т.д. Ввиду большой сложности
этих моделей, авторы данной работы решают задачу программноинформационного
обеспечения расчетов показателей разработки нефтегазовых
месторождений с горизонтальными скважинами.
Авторы считают своим долгом выразить благодарность
Ивановой В.А., Григорьевой Е.Н., Широковой А.С., Махт О.А., Тулубаевой
А.А., Лобанову Н. Ю. за оказанную помощь при подготовке к изданию
данной книги.
7
Стр.7