книги из ГПНТБ / Салимжанов Э.С. Алгоритмы идентификации и оптимизации режима скважин

73 - з7ш ~

ПРЕДИСЛОВИЕ

Последние годы сферу наших научных интересов составила, главным образом, подготовка аппарата проверки одной старой гипотезы. Назовем ее гипотезой эффективности переменного режима эксплуатации скважин (или сокращенно ГЭПР). Более подробное описание ГЭПР приводится в первой (вводной) главе книги. Вероятно, можно считать, что рассмотренные там результаты цифровых экспериментов несколько усилили ГЭПР. Ее можно было бы усилить значительно, перейдя от классических моделей фильтрации к современным и введя некоторые дополнительные условия. Мы не стали этого делать по многим соображениям, из которых отметим лишь одно: современное состояние моделирования подземных течений не вполне удов­ летворительно, основным методом проверки ГЭПР следует признать на­ турный эксперимент.

Проблема, еще вчера считавшаяся безнадежной, сегодня привлекает все большее внимание. Что же изменилось? Может быть, появились какиелибо нозые идеи, обнадеживающие факты, имеющие непосредственное от­ ношение к ГЭПР? Нет!

Всплеск оптимизма, переход от благих пожеланий к постановке реаль­ ных задач объясняется общими успехами на всех фронтах науки, а, глав­ ное, конечно, тем, что появились новые математические методы и техниче­ ские средства, позволяющие перейти от слов к делу.

Эти методы и средства суть математическое программирование и элект­ ронные цифровые машины.

Во II главе показан многоскважшгмый вариант переменного режима. Задача выбора оптимального фонда скважин ставится как задача линей­ ного программирования (3. Л. П.). Здесь же намечены пути обобщения 3. Л. П. на миогопластовые системы, эксплуатируемые совместным и сов­ местно-раздельным способом при учете характеристик подземного обору­ дования.

Третья глава посвящена новой модели взаимодействий и нестандарт­ ному методу оптимизации в условиях прогрессирующего обводнения сква­ жин. Материал данной главы является новым от начала до конца. Пред­ ложенные модели управления выгодно отличаются от известных ранее про­ стотой и лакопнзмо^, повышенной точностью и устойчивостью к случайным ошибкам. По существу, впервые удалось преодолеть «информационный барьер взаимодействий», что позволяет говорить о создании аппарата ак­ тивного эксперимента — цифрового и натурного.

Разработанный метод субоптимизации пригоден для непосредственного использования в составе математического обеспечения АСУ—нефть, если залежь — одиопластовая. В случае многопластовой системы потребуется существенная доводка с учетом местной специфики.

рошо подготовленных поисковых программ, включающих натурные экспе­ рименты.

Вероятно, можно было бы упростить изложение, но тогда объем книги су­ щественно возрос бы, па что мы не могли пойти по ряду причин.

Часто .используется термин стратегия, как синоним упорядоченного и пространстве и времени множества поведений; при этом поведение (режим) определяется как объединение двух множеств — множества управлений и некоторой части множества состояний. Множество управлений упорядочено во времени благодаря наличию некоторого прообраза в множестве состоя­ ний (пространство признаков, обеспечивающее однозначное принятие реше­ ний) .

Данная терминология в достаточноймере адекватна терминологии из

Буква С обоіначает вектор весовых коэффициентов целевой функции, дру-

ПРОБЛЕМА УПРАВЛЕНИЯ РЕЖИМАМИ ОБВОДНЕННЫХ СКВАЖИН

§ 1. Модели нефтеводоносного пласта

Понятие нефтяного месторождения включает одну или не­ сколько залежей, которые могут быть гидродинамически свя­ занными или разобщенными. Нефтяная залежь—это совокуп­ ность (либо система) пластов. В простейших случаях (рис. 1) понятия месторождения, залежи и пефтеводоноспого пласта — отождествляются.

Рациональная разработка залежей обусловлена заданием темпов извлечения промышленных запасов нефти. Пласты вскрываются множеством скважин. Кроме эксплуатационных' проводятся нагнетательные скважины, через которые (для под­ держания давления) закачивается вода.

Имеется обширное нефтепромысловое хозяйство: оборудо­ вание (подземное и наземное), а также коммуникации, разме­ щенные па территории месторождения (разветвленная систе­ ма трубопроводов, нефте- и водонасосные станции, групповые замерные пункты н резервуарные парки, энергетические комп­ лексы и подсистемы, концевые нефтестабилизацнонные уста­ новки (готовящие товарный продукт к дальнему транспорту) и многое другое.

Нефтеводоноеный пласт и скважины — гидродинамически единая система. Если изменять режимы скважин, то это вле­ чет перераспределение давлений и потоков по всей залежи. Например, форсировка отборов на отдельных участках пласта (при неизменной закачке) снизит с течением времени давление il многие скважины прекратят фонтанирование; более того, л зоны повышенных депрессий может «прорваться» краевая во­ да, преждевременно обводнив некоторые скважины. Можно по­ требовать, чтобы поля давлений и потоков отвечали наперед заданным условиям. Это ограничит режим работы пласта, од­ нако, не снимет вопрос выбора наилучших управляющих воз-

Рис. 1

5/дебит нефти}}---Q (дебит жидкости);---- 1-С/обОаВнешюсть);

----- п(фонд дейстдующих слбатн)

Рис. 2

жения дебита жидкости, что объясняется интенсивным прове­ дением технико-геологических мероприятий на действующих скважинах. Добыча нефти продолжает, однако, падать, а об­

водненность продукции — расти.

На пятом (последнем этапе параметры стабилизируются. Это наиболее продолжительный этап выработки запасов, ко­ торый назовем периодом истощения (темпы изменения обоб щенных параметров едва различимы).

Физика процессов добычи нефти заключается в следую­ щем: нефть, состоящая из жидких углеводородов, насыщает горную породу. Обычно залежь представляет собой «запеча­ танную» сверху и снизу непроницаемыми породами складкупласт сложно-слоистого строения.

Купол пласта насыщен нефтью, крылья — водой. Пласт расположен на глубине от нескольких сот до нескольких ты­ сяч метров. Это обеспечивает высокие (порядка десятков и со­ тен атмосфер) горные давления, в силу чего породы, слагаю­ щие пласт и насыщающие его флюиды, оказываются сжа­ тыми.

Нефть извлекается на поверхность через эксплуатационные скважины. Процессы фильтрации жидкости обусловлены пре-