Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

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

.pdf
Скачиваний:
1
Добавлен:
23.10.2023
Размер:
4.62 Mб
Скачать

за

Рис. 11

 

Третий класс определен соотношением S p

S0. Усло­

вие (1. 17) — не срабатывает: скважины невыгодно выклю­ чать ни на каком этапе выработки. Sp — стратегия и эталон­ ное поведение — не различимы.

Объединяя результаты второй серии массовых расчетов, приходим к тем же выводам, что и в первой серии (см. фор­ мулы (1. 18), (1. 19), констатирующие определенные преиму­ щества переменного режима эксплуатации скважин). Таким

образом, экономика и нефтеотдача Sp

— стратегии; по мень­

шей мере не хуже, чем при стабильном режиме.

Подчеркнем, что данный вывод носит локальный характер

и справедлив лишь при упрощающих

исследования предпо­

сылках, которые оговаривались ранее*.

 

Сложность задачи сопоставления постоянного и перемен­ ного режимов в общем случае исключает (в настоящее время) не только возможность получения точного решения, но и по­ строение конечной вычислительной процедуры. Молено гово­ рить лишь о приближенных частных решениях, об исследова­ нии физической сущности процесса методом цифрового (и на­ турного!) эксперимента. Содержание задачи сравнения S (с) и S (1) — процессов заключается в идентификации понятий и удержании качественных результатов (включая отношение частичного порядка). Разработка данного вопроса существен­ но зависит от модели подземных течений. Рассмотренные ре-

* А также в работе fl].

зультаты получены па модели, основанной па понятии конту­ ра нефтеносности и схеме поршневого вытеснения в условиях монолитно - одиопластовой системы. Их не нужно переоцени­ вать. Мы полагаем, однако, что в существенной мере изучен факт наличия застойных зон, обусловленных точками равно­ весия H пограничными с ними участками гидродинамического поля, дренирование которых весьма затруднено, если режим стабилен. Кинематика потоков такова, что время выработки гидродинамических целиков уходит в бесконечность. Перемен­ ный режим эксплуатации и, в частности, Sp — стратегия об­ рывают формирование целиков (путем организации переклю­ чений скважин согласно определенного принципа). В резуль­ тате, целики стягиваются в зоны интенсивного дренажа. Ана­ лиз показал, что в случае переменного режима эксплуатации, время выработки нефтяного пласта может быть сделано ко­ нечным. Этот принципиальный результат наводит на мысль о существовании условий, которые удерживают качество и по­ рядок, определенные формулами (1. 18), (1. 19) и которые, конечно, шире, чем это оговаривалось в связи с приведенными результатами массовых расчетов. Дальнейшая экспликация необходима и возможна в направлении исследования сущест­ венно неоднородных пластов, насыщенных неизопараметри­ ческими флюидами (включая случай вязкопластичной нефти).

С этой точки зрения можно ставить проблему гомоморф­ ного отображения процесса выработки многосвязной области нефтеводоносного пласта па совокупность двусвязных задач, решение которых привлекает относительной простотой алго­ ритмов, обещая, вместе с тем, открытие новых качеств.

Нам хотелось бы обратить внимание на следующий гомо­ морфизм, полученный посредством второй серин цифровых экспериментов.

Если нефтеносная зона некомпактна, то мобильность ос­ таточных запасов, обычно не высока и, в случае покрытия, превышающего норму при не слишком большом времени про­

гноза, возможна

частичная

инверсия качества из (1. 18),

(1. 19), т. е. I,/ <

1,/, I,/' <

10" этот результат был предсказан

(а затем получен) на основе анализа массовых расчетов из второй серии, поскольку некомпактные зоны отобразились на второй класс (рис. 116).

По-видимому, класс 3 разделяет два толерантных прост­ ранства (монотонных и немонотонных эффектов). В случае

некомпактной зоны с индексом покрытия > 2 (это

может

быть следствием ошибок управления (хвосты нефти,

дефек­

тов проектирования расположения скважин, значительная периферийная водоплавающая зона), а также наличия в пла­ сте слабопроницаемых включений (с существенными запаса­ ми нефти) была получена временная развертка процесса, по­ казанная на рис. 12.

§. 3. Капельно-пленочная фильтрация несмешивающихся жидкостей

Рассмотрим реферативно некоторые из «современных» мо­

делей фильтрации.

развитие

В настоящее время наблюдается интенсивное

теории многофазных и многокомпонентных течений.

Услож­

нение моделей приводит к созданию расчетных приемов зна­ чительно более трудоемких, чем в случае классической тео­ рии [прежде нередко удавалось найти сравнительно неслож­ ные замкнутые формы решения (см. §§ 1, 2)]. Для современ­ ной теории фильтрации даже расчеты простейших односвяз­ ных течений, обычно, не удается произвести, минуя электрон­ ную цифровую машину. Редкие исключения обязаны сущест­ венным загрублениям модели.

Современная концепция двухфазного течения несмешива­

ющихся жидкостей строится из следующих соображений Г111, [1 8 ]- [20].

Используется обобщенный закон Дарси, который (в случае прямолинейной фильтрации) может быть записан, например, в виде:

 

и, = -

i ^

(SlL

s i n a

)

(-1.21),

 

у2 =

— :кі Q L

[ _ ? * _ + y 2- s i n a

)

(1-22).

 

 

 

И2

\ ÔX

1

 

Здесь Ѵ\ и ѵ2 — скорости течения несмачивающей

(предшест­

вующей) и смачивающей (последующей) фаз;

 

 

Pi и -fj

— их вязкости и удельные веса;

 

 

Р|

— давления в фазах;

 

 

S

— насыщенность несмачивающей фазой;

 

к

— проницаемость;

 

 

kj (S)

— относительные фазовые проницаемости;

а

— угол наклона оси х к горизонту.

 

являют­

Предполагается, что фазовые проницаемости к|

ся однозначными функциями насыщенности. Экспериментально и теоретически установлена связь меж­

ду фазовыми давлениями

Рі—Р2 = Рк

(1-23),

рк = зУ™ - 8Ѳ- • f(SJ

(1.24),

У к

 

где 6 — межфазное натяжение; пт ■— пористость;

Ѳ—краевой

угол; f (S) — функция Леверетта.

 

Постулируя несжимаемость фаз, имеем уравнение нераз­

рывности:

 

dSt

du*

 

дѵі

ш

(1.25).

дх

 

dt

дх

 

Соотношения (1. 21) -ь (1. 25) образуют замкнутую систе­ му, интегрирование которой было (с определенными допуще­ ниями) впервые выполнено в работе [18].

Схема Баклея-Леверетта неоднократно модифицировалась Если в процессе фильтрации нельзя игнорировать капил­ лярные явления, то рассматривают полную систему уравнений: задаются общей скоростью течения ѵ=-ѵ\-\-ѵ2 и сводят полнуіс

систему (1. 21) (1. 25) к одному уравнению для насыщенно сти [11] :

_(Э_

y(t) ' !<(х) -ki(si)

 

(Эх

 

/*1

 

 

 

 

 

(1.26).

Некоторые результаты численного решения уравнения

(1. 26)

для односвязных областей содержатся в работе [11],

там же

приведена достаточно полная библиография по данному воп­ росу.

В настоящее время во Всесоюзном научно - исследователь­ ском институте нефти и газа (МНП), в МИНХ и ГП имени И. М. Губкина и других организациях предприняты значи­ тельные усилия распространить схему Баклея-Леверетта для расчета многоскважинных систем. В ближайшие годы сле­ дует, по-видимому, ожидать появления отработанных алгорит­ мов и отлаженных программ. Сегодня мы, однако, вынужде­ ны констатировать отрывочность и неоднозначность результа­ тов.

Теория Баклея-Леверетта находится в процессе развития, методологию еще нельзя считать нормативной. Применение известных (не вполне отработанных) расчетных схем требует

больших навыков и определенной осторожности.

Не просто

сформулировать граничные условия, еще почти

не затрагива­

лись вопросы настройки моделей данного типа

относительно

реальных процессов, далеко не в полной мере преодолены вы­ числительные трудности, связанные с использованием конечно­ разностных схем.

Анализируя результаты работы

[ 11], можно

констатиро­

вать «новое качество», полученное

посредством

современных

концепций подземного течения. Процесс обводнения оказыва­ ется существенно сглаженным (относительно схемы поршне­ вого вытеснения). Анализ распределений насыщенности гово­ рит о наличии «фронта заводнения», который эксплицирует контур нефтеносности (имеющий место при схеме поршневого вытеснения).

Процесс обводнения скважин несколько растянут во вре­ мени (относительно схемы поршневого вытеснения). Увеличе­ ние отбора жидкости приводит к ускоренному обводнению, од­ нако (в отличие от схемы поршневого вытеснения) эти изме­ нения не пропорциональны.

Возникает вопрос, как повлияет повое качество, выявлен­ ное посредством схемы'Баклея-Леверетта, на выводы, сделан­ ные ранее на основе схемы поршневого вытеснения?

В настоящее время нельзя дать исчерпывающий ответ па этот вопрос: исследования далеко недостаточны, однако пред­ варительные суждения возможны. Сглаженность процессов об­ воднения по схеме Баклея-Леверетта указывает на то, что современные модели фильтрации скорей обеспечат благоприят­

ные условия Sp — стратегии, чем. наоборот.

В самом деле, во

всех решенных ранее задачах (см. § 2), процесс

обводнения

наблюдался в условиях сокращающегося

фонда

скважин.

Стоило включить какую-либо скважину, как в тот же момент контур нефтеносности оттягивался в зону интенсивного дрени­ рования, так что скважина обводнялась скачком (если оста­ новленная скважина была бы затем вновь введена в эксплуа­ тацию, то в первое время она дала бы чистую воду).

При схеме Баклея-Леверетта, нефтенасыщенность в райо­ не выключенной скважины падает постепенно, причем темп падения снижается; с другой стороны скорость обводнения ре­ агирующих скважин несколько возрастает (не столь быстро как в случае схемы поршневого вытеснения).

Таким образом, создаются условия повторного (и много­ кратного) включения (переключения) обводненных скважин. Благодаря этому, обеспечивается режим выравнивания полей насыщенности, контролируемый и управляемый посредством опорного принципа (1. 17), выступающего как элемент Sp — стратегии. Выработка пласта форсируется по частям!*

§4. Основные выводы из сопоставления постоянного и переменного режимов. Семантика S ( f )—процесса

Вконце 1971 — начале 1972 гг. нами был произведен опрос

десяти крупных специалистов (в области разработки девон-

ских месторождений Урало-Волжской нефтяной провинции) на предмет сопоставления S (с) и S (Г) — поведений. Многие из

опрошенных высказывались (путем заполнения анонимной ан-

. * В каждый момент обеспечиваются относительно высокие темпы от­ бора жидкости в зонах повышенной нефтенасыщеииости и низкие там, где пласт выработан более глубоко.

кеты)

в пользу S (f) — режима, в зависимости от класса за­

лежей*.

 

 

 

 

 

сведены в нижеследую­

Результаты экспертного анализа

щую таблицу**.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица экспертных

оценок

[S(f)

: Sc))

процесса***

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

О м

ННТП*І.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

шкала

I

и

и

л

II

И

11

и

и

н

и

0,75

11

II

и

л

л

II

II

II

и

л

и

0,55

111

и

и

л

•л

II

II

и

и

Л

II

0,50

IV

и

II

л

л

II

II

II

II

Л

Л

0,35

Последняя колонна содержит субъективные оценки эффек­ тивности S (f) процесса в виде средне-арифметического сужде­ ния (при переходе от модальностей к оценкам использовалось

правило: И

-> J, Л -> О, Н -*■0,5 [21].

касающиеся

Анкета

содержала дополнительные вопросы,

мотивировки суждений. Интересно отметить, что

некоторые

эксперты высказались в пользу переменного режима, руковод­ ствуясь иными, чем это было описано в § 2, 3, соображениями: создание благоприятных условий выработки застойных уча­ стков, имеющих место вблизи забоев скважин, вследствие не­ совершенства вскрытия; вовлечение в дренаж статических це­ ликов нефти, интенсификация процесса капиллярной пропитки

в зонах с непроницаемыми и слабопроницаемымн включениями идр. [22].VI*.

Классы:

* 1. Моиолитмо-одпопластовая система со стандартной сеткой скважин, ньютоновскими.жидкостями, законтурным заводнением при незначительной

периферийной

(не

вскрытой)

водоплавающей части.

при знач

II.

То

же,

что

в п. 1, но с нестандартной сеткой скважин

тельной

периферийной

водоплавающей

части.

вскрыва

III.

Многопластовая система со стандартной сеткрй скважин,

ющей

монолитные

пласты, разделенные

непвоницаемой и слабопроницае­

мой перемычкой, с законтурным

и др. заводнением при совместно-раздель­

ном

способе

отбора

ньютоновских жидкостей.

 

IV.

То же,

что

в п. III,

но при существенно-неоднородных

(сложн

слоистых) пластах, разделенных непроницаемой, слабо н полупроницаемой перемычкой при совместном способе отбора ньютоновских и неиыотоновских жидкостей.

** Использовалась трехзначная

семантика

(И—истина, Л —ложь, Н—

неопределенность) ;

наши суждения

определяет

колонка «7».

• *** (S f ! Sc

) — лаконизм фразы «S (Г)

относительно S (с)».

Приведенный в § 2, 3, обзор простейших стратегий

(S (/') :

S (с)) позволяет сделать следующие предварительные выводы.

1. Существуют условия, при которых S (/') процесс

обеспе­

чивает существенные

технико-экономические преимущества

относительно S (с) — режима. Дальнейшие исследования дол­

жны строиться двумя

концентрами: во-первых, необходима

детализация поведений из S ()) с классификацией режимов и

разработкой соответствующих моделей (расчетных схем) уп­ равления, во-вторых, нужно рассмотреть всевозможные отно­ шения поведений с временной разверткой и отбором эффектив­ ных стратегий. Объединение этих двух подходов позволит син­

тезировать

оптимальные технологические процессы выработ­

ки нефтяных пластов.

 

2. Первая

задача может быть выделена и рассмотрена от­

дельно, поскольку конструирование различных поведений

(как

и всякое конструирование) базируется, главным образом,

на

учете основных качественных закономерностей и прошлом опы­

те. Методологически

задача разработки поведений сводится к

перебору известных

(нормативных) решений с оценкой воз­

можности их сопряжения с данным конкретным объектом уп­ равления; при этом существенное значение имеет кононизацня алгоритмов на базе специфики объекта.

3. Решение второй задачи возможно лишь на основе норма­ тивных поведений (существенно зависит От решения первой за­ дачи) и требует отработанных моделей объекта (нефтеводо­ носного пласта); в частности, необходимы расчетные схемы

обводнения

многоскважинных систем.

(Sp : St );

4. Выполненные нами сопоставления (Sp : S0);

(St : So)

и некоторые др. показали, что в ряде

случаев S1'

поведение оказывается весьма, эффективным. Область эффек­ тивности и границы применения Sp стратегии остаются, к со­ жалению, не вполне определенными. Достаточно уверенно эф­ фективность Sp — стратегии можно констатировать в усло­ виях монолитно - однопластовых* систем со стандартной сет­ кой скважин, законтурным заводнением, ньютоновскими жид­ костями и незначительными периферийными водоплавающими зонами.

5. Цифровыми экспериментами (Sp : S0) установлено, что (при достаточно широких условиях) Sp — стратегия влечет локальный выигрыш (вследствие интерференционного фактора

* Либо моіюлнтно-многопластовых при одновременно-раздельном спо­ собе эксплуатации.

d G {

J ) на рассматриваемом этапе технологического про­

"àg\

цесса, а также глобальный эффект в смысле:

T(SP )

T(SP )

T(SP )

 

T(SP )

jj G p ( l ) d t

> j Q 0( t) d l ;

j ‘ W p

( t ) d l <

j ‘ W c(t)dl;

['[' (Sp)] — время окончания процесса

при

Sp — стратегии).

(S,, : S0)

— стратегия может

в ряде случаев

проигрывать не­

которые

этапы

(реже подпроцессы), однако

всегда обеспечи­

вается выигрыш процесса в целом (вследствие более благопри­ ятных условий выборки гидродинамических целиков).

6. В тех случаях, когда Sp стратегия недостаточно эффек­ тивна (не монолитно-многопластовые системы сложно-слоис­ того строения с непроницаемыми и слабопроницаемыми вклю­ чениями, разреженной сеткой скважин, неныотоновскими жид­ костями со значительными периферийными водоплавающими

зонами при совместном способе эксплуатации)

возможно

по­

строение комбинированных S,p с

S (f), Sop с:

(So U SPJ и др.

стратегий, эффективность которых

(относительно S0) всегда

может быть гарантирована.

 

 

(по

7. Переменный режим эксплуатации скважин является

меньшей мере) частью оптимального процесса выработки неф­ тяных пластов, т. к. полная выборка гидродинамических цели­

ков не возможна

(исключена) в условиях S (с) — процесса.

 

 

Литература к I

главе

 

 

1.

Щ е л к а ч е в В. Н.,

Л а п у к Б. Б.

Подземная гидравлика, М., Гос

топтехпздат, 1949 г.

В. Н. Разработка нефтеводоносных пластов

при уп­

2.

Щ е л к а ч е в

ругом режиме, М., Гостоптехпздат, 1959.

 

М.,

«Недра»,

3. Б е л а ш П. М. Основы

вычислительной техники,

1964.

М а к с и м о в

М. М. Об использовании электрических

моделей для

4.

решения задач разработки нефтяных и газовых месторождений, Тр. ВНИИ, вып. 17. М., «Недра», 1966.

5. Ф р и д м а н

В. Г. К вопросу динамики управления нефтедобываю­

щим предприятием.

Канд. днссерт., М., 1965.

6. С а т т а р о в

М. М., А н д р е е в Е. А. и др. Проектирование разра­

ботки крупных нефтяных месторождений, М., «Недра», 1969.

7. К р ы л о в А. П., Г л о г о в с к н и М. М. и др. Научные основы разра­ ботки нефтяных месторождений, М., Гостоптехпздат, 1948.

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ