ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕРМОГИДРОДИНАМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В ПРИСКВАЖИННОЙ ЗОНЕ НЕОДНОРОДНЫХ ПЛАСТОВ

Финансовая стабильность предприятий нефтегазодобывающего комплекса в высокой степени зависит от эффективного использования фонда добывающих скважин. Задачи увеличения и поддержания уровня добычи являются приоритетными. Одной из причин снижения производительности скважин является загрязнение (кольматация) прискважинной зоны пласта (ПЗП) твердыми частицами, которые проникают в поровое пространство вместе с буровым раствором и технологическими жидкостями, ухудшая фильтрационные свойства коллектора и препятствуя фильтрации целевого флюида к скважине. Также причинами загрязнения могут быть отложения в ПЗП асфальто-смолистых и парафинистых веществ. От всех этих факторов страдает главный фильтрационно-емкостной параметр пласта – проницаемость. От величины коэффициента проницаемости зависит пропускная способность пористой среды. Для восстановления и повышения фильтрационных характеристик ПЗП с целью увеличения производительности добывающих и приемистости нагнетательных скважин проводят мероприятия по обработке призабойной зоны пласта. К ним можно отнести кислотную, акустическую и тепловую обработку, а также гидравлический разрыв пласта. Успешность проведения мероприятий по обработке ПЗП во многом определяется правильным выбором скважины - кандидата и технологии воздействия на ПЗП. Все это невозможно без должного обеспечения информацией о показателях производительности скважины. Традиционно для этих целей анализируется величина скин-фактора пласта, определяемая из гидродинамических методов исследования (ГДИ). Однако скин-фактор позволяет определить лишь скважину-кандидата, но не позволяет получить информацию по размерам зоны загрязнения, которая требуется для планирования работ по обработке ПЗП. В последнее время наряду с давлением при исследовании пластов так же записывается забойная температура с высокой степенью разрешения (0,01 °С), что позволяет использовать эти данные для получения дополнительной информации о пласте. Преимущество термометрии перед ГДИ при исследовании прискважинной зоны объясняется тем, что изменение температуры более медленный процесс с малой скоростью термозондирования по сравнению со скоростью зондирования по давлению. В связи с этим разрабатывается теоретическое и методическое обеспечение термогидродинамических исследований с целью определения параметров неоднородности в прискважинной зоне пласта, включая методику проведения исследований и методику интерпретации температурного сигнала. Основные результаты и выводы по работе: 1. Разработана полуаналитическая модель неизотермической фильтрации жидкости в неоднородном по проницаемости пласте с учетом вертикальной теплопроводности. С использованием модели показано, что при моделировании кондуктивного восстановления температуры в слоистых коллекторах, задаваясь допустимой погрешностью решения в 10% необходимо учитывать слоистость при ее величинах выше 15-25% (в общей толщине пласта) в зависимости от сценария работы скважины. 2. Получено аналитическое решение для расчета температурного поля в радиально неоднородном по проницаемости пласте после смены дебита. Сравнение с численным решением, учитывающим теплопроводность и сжимаемость среды, показало, что влияние теплопроводности и сжимаемости на результаты моделирования незначительно. В случае пласта, насыщенного водой, влияние теплопроводности и сжимаемости на результаты расчетов после смены дебита не превышает 0,001ºС (что менее 4%). Для пласта, насыщенного нефтью, влияние теплопроводности и сжимаемости на температуру после смены дебита не превышает 0,012ºС (различие не превышает 5%). Показано, что по кривым изменения температуры во времени, зарегистрированной после смены дебита, можно оценить радиус зоны нарушения проницаемости и проницаемость в прискважинной зоне пласта. 3. Разработана аналитическая модель конвективного восстановления температуры в остановленной скважине. Путем сравнения с результатами численного моделирования показана возможность ее практического использования для описания восстановления температуры после остановки скважины в период послеприточного эффекта. Установлено, что учет теплопроводности в численном решении с увеличением времени приводит к расхождениям с аналитическим решением (не превышающим 0,07 ºС (24%) за первые 10 часов после остановки скважины). Однако в период влияния послепритока после остановки скважины, графики температуры ведут себя одинаково с разницей, не превышающей 0,02ºС (7%). 4. Разработана численная модель двумерной неизотермической фильтрации жидкости в слоистом пласте при постоянной депрессии на пласт и постояном дебите. Исследование модели показало, что наличие неоднородности проницаемости в прискважинной зоне отдельного пропластка слоистого пласта приводит к перетокам жидкости между слоями, что отражается на скорости изменения температуры, притекающей из отдельных слоев жидкости. Решение обратной задачи по оценке распределения проницаемости в пласте на основе известной аналитической модели (Y. Mao и др.) с учетом поправки на дебиты отдельных слоев за перетоки между слоями приводит к большим погрешностям и в степени нарушения проницаемости (до 20 %) и в величине радиуса зоны нарушения проницаемости (до 10 %). При расчете нестационарной температуры в слоистом пласте с нарушенной проницаемостью в прискважинной зоне отдельных пропластков для корректного учета влияния перетоков между слоями необходимо использовать либо модель двумерной фильтрации, либо в аналитической модели (Y. Mao и др.) изменить алгоритм внесения поправки к дебиту слоя для малых и больших времен притока. 5. При наличии перетоков возможность выявления неоднородности проницаемости по нестационарной температуре сохраняется. Профиль температуры по толщине пласта коррелирует с распределением проницаемости по вертикали, с удельным дебитом. Признаком границы радиальной неоднородности является излом на нестационарных замерах температуры поступающей из пласта жидкости. Также излом сохраняется на полулогарифмических графиках для среднемассовой температуры, зарегистрированной датчиком, расположенным на кровле пласта, хотя и менее выраженно. 6. На основе всех исследованных аналитических и численных моделей разработан симулятор, который позволяет моделировать нестационарное температурное поле в неоднородном пласте с учетом баротермического эффекта, параметров для различных моделей неоднородности пласта, свойств флюида и режимов работы скважины. 7. Предложенные модели и комплекс диалоговых программ для ЭВМ могут использоваться для планирования термогидродинамических исследований пластов и интерпретации данных с целью построения профиля притока (приемистости) пластов и определения параметров неоднородности прискважинной зоны пласта.