Исходные данные модели прогноза технологической эффективности обработок добывающих скважин

Номер	Параметры процесса
скважины	У	х\	х2	хЗ	х4	х5	хб	xl	х&	х9	*10
2883	1,07	3,40	1,00	14,00	3,00	0,00	22,00	0,80	0,42	1,90	2,00
3914	0,58	2,60	0,50	85,10	6,00	0,28	20,47	0,54	0,49	1,72	2,00
7193	0,66	5,20	2,00	8,00	3,00	0,00	12,90	0,44	0,71	1,20	2,00
620	0,025	24,00	3,00	35,00	4,00	0,00	20,05	0,91	0,80	1,07	1,00
2644	0,24	13,50	1,60	30,00	9,00	0,41	17,06	0,54	0,71	0,55	2,00
4325	0,62	2,00	0,70	0,00	2,60	0,23	18,92	0,61	0,69	0,55	3,00
900	0,63	5,20	0,20	10,00	1,60	0,00	13,40	0,73	0,93	0,25	5,00
1156	0,14	13,00	1,00	10,00	8,00	0,46	22,18	0,87	0,70	1,20	3,00
ЗОЮ	0,00	7,40	4,00	30,00	2,40	0,00	21,80	0,62	0,85	1,00	3,00
3032	0,28	31,00	0,10	0,10	4,00	0,00	19,30	0,91	0,50	0,35	4,00
3061	0,26	15,60	0,10	10,00	7,20	0,21	18,79	0,64	0,64	0,28	3,00
3130	0,19	40,00	3,50	15,00	6,40	0,13	19,10	0,79	0,54	0,30	4,00
7270	1,07	9,30	1,00	12,00	2,80	0,00	24,30	0,85	0,58	0,25	3,00
15112	0,33	8,30	0,30	65,00	3,60	0,00	24,00	0,80	0,32	0,45	3,00
4519	0,17	2,40	1,80	15,00	10,00	0,44	19,46	0,65	0,66	0,30	4,00
7206	1,00	8,10	2,00	12,00	2,00	0,00	19,30	0,83	0,57	1,48	2,00
Прим	ечание.^- приращение удельного дебита пластовой жидкости после обработки, м3/(сутм); х\ — максималь-
ный дебит	нефти скважины по ]		истории работы, т/сут; х2 — дебит жидкости на момент перед						вибровоздействием,		м7сут; хЗ
— обводненность продукции перед вибровоздействием, %; х4 -						- общая толщина продуктивных интервалов, м; х5 -					- коэффи-
циент вариации толщин продуктивных интервалов; хб — средневзвешенная пористость интервалов, %; xl — средневзвешен-
ный коэффициент нефтенасыщенности интервалов; х8 — коэффициент пластового								давления	отношение пластового давле-
ния к гидростатическому); х9 -			коэффициент депрессии режима виброобработки; хЮ — число комплексирования								с физико-
химическими мероприятиями.

345

ооооооооооо

Таблица 11.11

И скомое уравнение регрессии для показателя у:

у = 3,68+ -0,0274x2+ -0,19x3+ -2,65x9+ 0,34x10

Мера идентичности: 0,51 Коэффициент множественной корреляции: 0,71

F-критерий: 2,82

Критерий несмещенности: 0,698

Доверительный интервал (90%): 1,142 Попадание: 87,500

Доверительный интервал (75 %): 0,546 Попадание: 50,000

о бработкам нагнетательных скважин с различными геолого-физическими и технологическими условиями.

Результаты корреляционного и регрессионного анализа по исходным данным представлены в табл. 11.9-11.11.

Результаты анализа методом главных компонент представ­лены в табл. 11.12—11.13.

На рис. 11.2 представлено распределение обработанных до­бывающих скважин девонских и бобриковских пластов в ко­ординатах первых главных компонент. Видно, что все скважи­ны весьма отчетливо разделяются на четыре группы: две груп­пы скважин с высоким эффектом (приращение удельного де­бита AQ_m > 0,3), группу скважин со средним эффектом (AQ_m от 0,1 до 0,3) и группу скважин слабого эффекта (AQ_X < 0,02). Полученный здесь результат - образование двух групп эффек­тивных скважин - интересен тем, что произошел учет опреде­ленного качества эффекта обработки. Так, во второй группе эффективных скважин сильный эффект увеличения дебита жидкости сопровождается заметным снижением обводненно­сти, а в первой группе наблюдается рост дебитов по нефти, но при увеличении обводненности продукции. Подобное качество обработки скважин первой группы можно объяснить заметным расширением профилей притока и вовлечением в работу не-выработанных зон пласта и пропластков после обработки.

Таким образом, использование построенных на основе на­копленного опытно-промыслового материала прогнозных мо­делей позволяет для выбранной скважины по известному на­бору исходных факторов процесса рассчитывать главные ком­поненты и по попаданию скважины в определенную группу модели с достаточной надежностью прогнозировать степень эффективности предполагаемой обработки, а также назначать требуемые технологические режимные операции для приме­нения комплексной виброволновой технологии.

347

Таблица 11.12 Результаты анализа процесса обработок скважин методом главных компонент

Факторы	Главные компоненты процесса обработки ВДХВ добывающих скважин
процесса	к\	к2	кЗ	к4		Кб	К1	к8	к9	кЮ
х\	0,281	-0,521	0,330	0,330	-0,417	0,114	0,120	0,026	0,155	0,007
х2	-0,032	-0,036	-0,297	-0,297	0,207	0,197	-0,269	0,087	-0,079	-0,044
хЗ	-0,622	0,318	0,227	0,227	0,027	0,603	0,296	0,085	-0,022	-0,021
х4	0,277	0,567	0,684	0,684	0,078	-0,077	0,006	0,007	-0,120	0,131
х5	0,268	0,725	0,539	0,539	0,124	0,232	0,034	0,055	0,075	0,141
хб	-0,556	-0,297	0,572	0,572	0,470	-0,021	-0,146	-0,122	0,129	0,056
xl	-0,114	-0,795	0,345	0,345	0,164	-0,296	0,279	0,080	-0,142	-0,045
х8	0,546	0,213	-0,562	-0,562	0,372	-0,054	0,338	-0,060	0,070	0,056
х9	-0,759	0,247	-0,295	-0,295	-0,086	-0,343	0,035	0,352	0,064	0,048
хЮ	0,724	-0,271	0,201	0,201	0,194	0,216	-0,105	0,377	0,026	0,024
				Собственные числа главных компонент
	2,336	2,122	1,897	1,395	0,730	0,670	0,401	0,309	0,097	0,050
				Вклады t	компонент в общую дисперсию
	0,234	0,212	0,190	0,140	0,067	0,073	0,040	0,031	0,010	0,005
			Накопленные доли дисперсий по главным компонентам
	0,234	0,446	0,635	0,775	0,842	0,915	0,955	0,986	0,996	1,000

348

Таблица 11.13

Главные компоненты, рассчитанные по исходным факторам обработки добывающих скважин

процесса

Номер сква-	Главные компоненты по исходным переменным процесса
жины	к\	к2	кЪ	к4	к5	Кб	к1	к8	к9
2883	4,14	1,03	7,80	7,41	6,48	7,80	-6,48	-18,34	-135,60
3914	14,79	-7,77	15,96	42,64	63,84	64,71	57,88	-146,46	-336,34
7193	2,78	1,07	3,73	5,79	6,53	1,49	-7,36	-2,59	-96,37
620	9,24	-1,98	3,33	22,92	34,76	7,56	4,06	-17,84	-345,91
2644	8,52	0,74	4,89	19,16	26,70	12,9	9,2	-23,16	-235,50
4325	1,68	2,66	5,55	0,43	-4,91	-1,93	-14,9	4,51	-72,48
900	3,12	0,24	3,87	6,08	5,07	3,64	-2,63	-8,19	-109,00
1156	5,83	3,54	4,23	8,55	7,72	-2,11	-10,82	10,89	-191,13
ЗОЮ	6,00	-1,53	8,84	17,33	23,87	15,91	0,32	-39,10	-206,32
3032	572	2,74	-391	6,40	5,89	-23,74	-21.7	56,55	-299,64
3061	5,95	2,92	2,12	8,81	8,65	-3,96	-7,4б	14,00	-203,55
3130	8,68	1,45	^1,60	17,40	25,64	-20,06	-17,3	49,87	^02,13
7270	4,53	1,39	6,38	7,67	6,02	1,42	-11,(59	-5,02	-183,91
15112	12,25	-5,72	12,82	33.3	47,71	44,10	36,42	102,84	-336,93
4519	5,36	3,58	7,52	9,9^7	9,32	9,72	-2,44	-14,42	-109,49
7206	3,80	0,58	5,35	7,74	8,56	2,16	-9,63	-6,22	-155,25

Рис. 11.2. Распределение скважин в координатах главных компонент модели эф­фективности обработок добывающих скважин с использованием техно­логий ВДХВ и ВПВ:

1 — группа I скважин сильного эффекта обработки (Д£?ж ^> 0,3 с увеличением обвод­ненности); 2 — группа П скважин сильного эффекта обработки (Д£?ж > 0,3 при сниже­нии обводненности); 3 — группа Ш скважин среднего эффекта обработки (Д£?ж от 0,1 до 0,3); 4 - группа IV скважин слабого эффекта обработки

(Д2ж < 0,02)

349

Использование построенной прогнозной компьютерной мо­дели позволило по известным выше определенным факторам процесса с достаточной надежностью осуществить надлежа­щий выбор промысловых объектов и назначить требуемые тех­нологические операции (показатель депрессии на пласт и не­обходимость дополнительных химреагентных воздействий) для применения виброволновых технологий. В процессе нако­пления числа обработанных скважин точность прогнозного моделирования возрастает. Соответственно, как следует из данных таблиц гл. 10, возрастает успешность использования виброволновых технологий.

Подобное многофакторное прогнозное моделирование осу­ществляется с успехом применительно к различным месторо­ждениям, где проводятся работы по внедрению технологий повышения продуктивности скважин с использованием вибро­волнового воздействия. Это позволяет в рамках системного подхода к организации работ существенным образом повы­шать эффективность и рентабельность обработок скважин.

350

ГЛАВА

12

ПЕРСПЕКТИВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ

ВИБРОВОЛНОВОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ

ПРИ РАЗРАБОТКЕ МЕСТОРОЖДЕНИЙ

НЕФТИ И ДРУГИХ ПОЛЕЗНЫХ

ИСКОПАЕМЫХ

З авершая рассмотрение материала книги, нельзя не остановиться на перспективах использования виброволнового метода и показать пути и направления его дальнейшего развития в свете перевода процессов добычи нефти и других полезных ископаемых на новый технологический уровень.

Технологические приемы, основанные на традиционных представлениях и подходах к осуществлению воздействия на продуктивный пласт или залежь, предназначены для решения локальных проблем повышения продуктивности скважин и не в состоянии обеспечить резкое повышение эффективности добычи нефти из недр. Для реализации иного технологического уровня все аспекты: геологический (анализ строения залежи), проектно-технический (особенности схемы разработки и ее состояние), физико-технологический (назначение виброволнового воздействия, его параметры и устройства), физико-химический (назначение реагентного воздействия в целях повышения качества вытеснения) и технолого-экономический, должны рассматриваться в качестве активно

взаимодействующих факторов.

350

В гл. 12 рассмотрены новые методы и приемы осуществления виброволнового воздействия, которые находятся на стадии исследования или незавершенных опытно-промысловых работ, но по которым можно, используя имеющиеся технические средства, уже в ближайшее время получить весьма весомую отдачу. Результаты применения отдельных методов, например вибросейсмического воздействия, известны достаточно давно, однако их эффективное и рентабельное применение при разработке месторождений требует как создания соответствующей геолого-промысловой обстановки, так и проведения определенных целевых исследований и прогнозных расчетов, поэтому данное направление нами также рассматривается.

В гл. 10 были проанализированы результаты обработок нагнетательных скважин - очагов заводнения участков пласта. Как показывают результаты проведенных геофизических и гидродинамических исследований, после обработок по виброволновой технологии происходит не только увеличение приемистости скважин, но и повышается охват пласта по толщине. Происходит подключение к работе новых пропластков, не освоенных после бурения или загрязненных в ходе эксплуатации, а также улучшаются общие характеристики заводнения участков. При надлежащем выборе объекта воздействия наблюдается весьма длительный и существенный эффект виброволнового воздействия, заключающийся в увеличении дебитов по нефти реагирующих добывающих скважин. Это перспективное направление применения

виброволнового воздействия требует, помимо анализа состояния разработки, проведения детального геологического анализа залежи и ее участков, в первую очередь палеореконструкции продуктивных горизонтов с целью корреляции пропластков и прослоев и детального анализа изменения коллекторских свойств по площади. Это позволяет выбирать оптимальные объекты для воздействия, прогнозировать распространение возмущений и

351

получение дополнительной добычи нефти. Проведение виброволновых обработок очаговых нагнетательных скважин или группы скважин участков способно давать весомый экономический эффект, в особенности при учете подобных технических операций в проектных схемах разработки месторождений.

При осуществлении обработок скважин перспективно использование современного технологического оборудования - гибких труб для монтажных операций и подачи рабочих агентов. Применение подобного оборудования позволяет существенно упрощать и ускорять спускоподъемные операции в скважинах, повышать рентабельность обработок. Кроме того, появляется возможность непрерывно перемещать установленный на гибкой трубе генератор вдоль обрабатываемого интервала и, тем самым, эффективно и в минимальные сроки обрабатывать пласты и зональные участки большой толщины, а также протяженные участки горизонтальных скважин, вторых стволов действующих скважин.

Способность генерировать достаточно мощные колебания при пониженных напорах рабочей жидкости и высокий моторесурс созданных авторами генераторов типа ГД2В позволяют осуществлять виброволновое воздействие не только в режиме разовых обработок, но и в режиме длительной закачки воды и других агентов в скважины. Такой метод позволяет инициировать процессы физико-химического воздействия на пласт, в особенности применительно к низкопроницаемым неоднородным пластам. В поле упругих низкочастотных колебаний снижается вязкость флюидов, повышаются их фильтрационная способность и охват пласта реагентным воздействием. Виброволновое воздействие "включает" фильтрацию физико-химического агента в низкопроницаемый пласт, способствует в режиме закачки резкому повышению эффективности физико-химического воздействия и коэффициента нефтеотдачи пластов.

Максимальный эффект от применения длительных виброволновых закачек можно получать при детальном

352

геологическом и проектно-техническом учете особенностей участка залежи, выборе оптимального расположения объектов воздействия и их рационального количества.

Помимо генераторов типа ГД2В, для подобного осуществления метода предназначаются и другие, разработанные авторами, конструкции скважинных устройств, например генератор локальных пульсирующих вихрей [137], который способен длительное время работать в скважине при закачке жидкостей, генерировать в ПЗП низкочастотные упругие колебания и создавать локальные депрессии вблизи перфорационных отверстий.

Помимо воздействия на нагнетательные скважины, существует скважинное техническое средство [133], позволяющее осуществлять виброволновое воздействие и непосредственно на эксплуатационные скважины как в режиме разовых обработок, так и при длительной добыче нефти. В комплексе с виброволновым воздействием создается регулируемая депрессия на пласт, инициирующая процесс фильтрационной очистки. При длительной работе установка обладает свойствами авторегуляции - при падении дебита скважины и снижении давления на забое скважины циклически включается виброволновое воздействие, которое затем выключается при восстановлении фильтрации из пласта.

Вибросейсмическое воздействие на истощенные залежи в целях извлечения остаточной нефти может осуществляться с поверхности земли при относительно неглубоком залегании нефтеносных пластов или же непосредственно через скважины с использованием специальных волноводов,

передающих энергию мощных сейсмических источников с поверхности к продуктивному пласту через скважины. Промышленное применение данного метода требует приобретения специальной техники и проведения достаточно объемных монтажных работ, поэтому в целях достижения высокого технико-экономического эффекта технологические проектные

353

схемы внедрения должны включать прогнозные показатели эффекта, учитывающие предполагаемый охват участка воздействием и физические механизмы дополнительного извлечения нефти в конкретной геолого-физической обстановке обрабатываемой залежи.

Охват или глубина воздействия непосредственно связаны с физическими эффектами и определяются энергетическими порогами их проявления в пласте.

На основе теоретических и экспериментальных исследований фильтрационных явлений в поле упругих колебаний (см. гл. 3) авторами впервые были установлены значения энергетических порогов мобилизации остаточной нефти и получен критерий подвижности остаточных фаз нефти и воды в поле упругих колебаний, связанный с особенностями структуры пористой среды и свойствами насыщающих флюидов.

Установлено, что результаты колебательного воздействия наиболее существенно проявляются в области пороговых значений соответствующих насыщенностей нефти и воды, упругие колебания способствуют восстановлению связности и фильтрационного движения остаточной фазы в пористой среде пласта. При трехфазной фильтрации (нефть - газ - вода) вышеописанные процессы сочетаются с влиянием колебаний на выделение газовой фазы. При этом внешнее давление может быть как выше, так и ниже давления насыщения. Явление газовыделения в поле упругих колебаний при давлении выше давления насыщения известно как "эффект увеличения давления насыщения в акустическом поле". Образующиеся под влиянием колебательного воздействия пузырьки газа имеют размеры от 0,01 до 1 мкм и являются стабильными. Интенсивность этого явления также зависит от уровня колебательного воздействия и имеет пороговый по значению плотности колебательной энергии характер. В результате вибросейсмического воздействия в пределах обработанного участка пласта образуется разгазированная нефтяная фаза, которая длительное

354

время способна сохраняться стабильной. Такое состояние нефтегазовой смеси в пластах рассматривалось в работах М.Л. Сургучева применительно к некоторым задачам разработки и названо им как "разгазирование нефти без ее дегазации". Дегазированная подобным образом нефтяная фаза фильтруется в пласте как однородная жидкость, плотность и относительная проницаемость которой отличаются от данных величин собственно нефтяной фазы. Образование подобной нефтяной фазы приводит в пределах фиксированного объема порового пространства к соответствующему вытеснению водной фазы и снижению средней водонасыщенности. Это подтверждают результаты проведенных промысловых работ [8, 25, 167].

Сочетание параметров колебательного ускорения и смещения определяет уровень плотности колебательной энергии в пласте. Пороговые значения по проявлению вышерассмотренных фильтрационных эффектов этих величин при вибросейсмическом воздействии являются важными технологическим параметрами, позволяющими оценивать охват участка пласта воздействием и прогнозировать его тех­нологический эффект. Низкая частота воздействия обеспечивает слабое затухание упругих колебаний в породах земли и энергетически оптимальна по эффективности воздействия.

Если, например, для колебаний ультразвуковой частоты 10-30 кГц достижение пороговых для проявления эффектов колебательных смещений порядка среднего диаметра пор 10-17 мкм сопряжено с созданием огромных интенсивностей в сотни киловатт и более на квадратный метр, то для низкочастотных колебаний подобные смещения в пористой среде имеют место при значительно более низких интенсивностях порядка 1 кВт/м².

Тем не менее большое геометрическое расхождение сферических вибросейсмических волн создает значительные трудности при создании требуемых интенсивностей в нефтяных пластах при возбуждении силовой нагрузкой непосредственно с

355

поверхности земли. Требуемые интенсивности в пласте от наземных виброисточников могут быть получены путем применения волноводных скважин, в которых потери энергии не превышают 10-15 % на каждый километр глубины. Поскольку кровля и подошва пласта обладают достаточно выраженными отражающими свойствами, а скорости упругих волн в насыщенной пористой среде пласта заметно меньше скоростей волн в окружающих пласт породах, то при надлежащем выборе режима и приложения силовой нагрузки возможно возбуждение распространяющихся в глубь пласта поверхностных волн типа Релея - Лэмба или достижение волноводного распространения энергии колебаний в пласт из скважины. При этом фактор геометрического расхождения волн резко снижается, а охват пласта воздействием существенно увеличивается.

Другой возможностью увеличения глубины воздействия является учет нелинейности и сейсмической активности самой пластовой среды. Подобный подход дает возможность предполагать при возбуждении в пластах реализацию

солитоноподобного и дилатонного механизмов распространения колебательной энергии, при этом ее плотность при распространении в глубь пласта не только не уменьшается, но и даже может возрастать за счет сейсмической активности среды. Подтверждением передачи упругой энергии в виде уединенных солитоноподобных волн могут служить, например, результаты исследования глубокофокусных землетрясений района Фиджи-Тонго [106]. Свидетельством сейсмической активности

продуктивной среды пластов служит регистрируемое при проведении опытно-промысловых работ по вибросейсмическому воздействию увеличение уровня акустического шума горных пород пласта.

Изложенные представления были развиты и использованы д-ром техн. наук Э.М. Симкиным при создании технологической схемы опытно-промышленных работ по вибросейсмическому воздействию на участке 32-й залежи Ново-Елховского

356

месторождения АО "Татнефть". На основе анализа геолого-физических характеристик залежи, компьютерных расчетов пространственно-

энергетического распределения поля сейсмических колебаний в пластах, учета расчетного увеличения объема нефтегазовой смеси, падения водонасыщенности и изменения относительных проницаемостей фаз осуществлялся прогноз эффективности воздействия.

Для прогнозирования применяли подход, который заключается в интегрировании уравнения Баклея -Леверетта для трехмерного случая вытеснения водой газированной нефти, при условии неподвижности газовой фазы в нефти. По известным прогнозным значениям зависимостей доли нефти в потоке от изменения насыщенностей и по расчетным значениям газовыделения и падения водонасыщенности в результате вибросейсмического воздействия определяли прогнозные оценки дополнительной добычи нефти. По результатам расчетов на основе адаптации характеристик вытеснения и изменений фазовых проницаемостей от водонасыщенности по всем отдельным скважинам и по участку в целом ожидаемое увеличение добычи нефти составляет более 25 тыс. т.

В настоящее время на данном участке проводятся подготовительные работы по вибросейсмическому воздействию с использованием волноводных скважин.

Максимальный эффект повышения эффективности разработки залежи и интенсификации добычи нефти можно получить при комплексном применении новых методов: при виброволновой обработке очагов нагнетательных скважин, организации длительного виброволнового воздействия в скважинах как при закачке, в том числе и физико-химических агентов, так и при отборе, а также при периодическом вибросейсмическом воздействии на оптимально выбранных участках и объектах.

Подобный комплексный подход, на взгляд авторов, перспективен при геотехнологической разработке

357

месторождений других полезных ископаемых, например железных руд, алмазов, молибдена и др.

В работе [42] была показана возможность применения виброволнового воздействия для повышения эффективности гидроразрыва пласта. В технологических операциях использовали

гидравлический вибратор золотникового типа. Несмотря на отдельные успешные результаты, это направление в дальнейшем не получило развития из-за ненадежности применяемого вибратора и малой мощности генерируемых им упругих колебаний. В связи с появлением у авторов книги модельных представлений о поведении пластовых систем в поле упругих колебаний, а также созданием мощных генераторов типа ГД2В, расходно-напорные характеристики которых могут обеспечивать необходимые режимные параметры операций гидроразрыва и которые могут быть адаптированы к операциям закачки закрепляющих составов и т.д., существует реальная перспектива осуществления более эффективного гидроразрыва пластов. При этом уменьшается максимальное давление разрыва, в прискважинной зоне образуется более глубокая и разветвленная сеть трещин, увеличивается охват пласта как по толщине, так и по простиранию.

Серьезные перспективы имеет также использование упругих колебаний в сочетании с термическим воздействием в процессах сбора и подготовки нефти, воды, различных процессах преобразования углеводородного сырья.

Развитие научно-технического прогресса в нефтяной отрасли и в целом в горнодобывающей промышленности продолжается, несмотря на временные экономические трудности последнего времени. Авторы выражают надежду, что метод виброволнового воздействия, исследованию которого целиком посвящена данная работа, займет достойное место в ряду достижений науки, обеспечивающих восстановление и дальнейшее развитие нефтегазодобывающей промышленности страны.

358

2

МОДЕЛИРОВАНИЕ СОСТОЯНИЯ ЖИДКИХ