Полный текст

Введение Эксплуатация нефтяных и нефтегазоконденсатных месторождений Республики Коми на текущий момент сопровождается высокими объемами попутно добываемой воды. Одним из решений, направленных на снижение обводненности продукции добывающих скважин, является внедрение технологий ограничения водопритока (ОВП) [1]. Каменноугольная залежь Возейского месторождения является приоритетным объектом для планирования мероприятий по ограничению водопритока, поскольку характеризуется значительным количеством высокообводненных добывающих скважин. При выборе скважин-кандидатов для мероприятий по ограничению водопритока необходимо придерживаться условий получения максимального технологического и экономического эффекта с учетом имеющегося опыта проведения аналогичных работ по снижению обводненности продукции скважин [2]. Различные схемы и алгоритмы выбора скважин-кандидатов для работ по ограничению водопритока показаны в исследовательских работах [3-10]. Данные методики нашли применение на некоторых месторождениях Российской Федерации, однако недостаточная эффективность проведения мероприятий по ограничению водопритока на месторождениях Тимано-Печорской нефтегазоносной провинции свидетельствует о необходимости дальнейшего развития методик подбора скважин-кандидатов, которые позволяли бы учитывать большее количество геолого-технологических параметров [5, 8]. Разработка методического подхода по выбору скважин-кандидатов с использованием статистических методов Для подбора скважин-кандидатов на рассматриваемых месторождениях требуется разработка соответствующего методического подхода, способного установить перечень параметров, оказывающих влияние на эффективность мероприятий по ограничению водопритока с учетом локальных особенностей. Схема выбора скважин-кандидатов для проведения мероприятий по ограничению водопритока представлена на рис. 1. С целью всестороннего изучения влияния геолого-физических параметров на результаты ОВП рассмотрены 47 аналогичных мероприятий, проведенные на месторождениях Республики Коми различными водоизоляционными составами. Первый этап методического подхода Все мероприятия согласно полученным результатам разделены на две группы: 1) группа 1 - эффективные мероприятия; 2) группа 2 - неэффективные мероприятия. К эффективным относятся мероприятия по ограничению водопритока, после проведения которых на скважине наблюдается снижение дебита жидкости, а прирост дебита нефти больше или равен нулю. Остальные мероприятия отнесены к неэффективным. Из выборки геолого-технологических параметров, проанализированы характеризующие геологический разрез исследуемых скважин, свойства добываемых флюидов, конструктивные особенности и эксплуатацию скважины. Таким образом, для анализа выбраны независимые переменные: толщина интервала водопритока, определенная по результатам потокометрических исследований, значения проницаемости, пористости, расчлененности, песчанистости, эффективная нефтенасыщенная толщина, текущее пластовое давление, температура пласта, расстояние от нижнего перфорационного отверстия до водонефтяного контакта (ВНК), Рис. 1. Схема методического подхода по выбору скважин-кандидатов Рис. 2. Диаграмма рассеяния канонических значений для пар значений дискриминантных функций 1 и 2 текущие плотность и минерализация попутно добываемой воды, вязкость нефти, дебиты нефти, жидкости и обводненность до проведения мероприятия по ОВП. Для определения перечня параметров, оказывающих влияние на эффективность мероприятий по ОВП, проведена оценка при помощи t-критерия Стьюдента [11-13]: проанализированы средние значения геолого-технологических параметров для классов эффективных и неэффективных мероприятий, полученных по промысловым данным (табл. 1). Среди анализируемых параметров статистически значимыми являются значения толщины интервала водопритока, проницаемости, пористости и песчанистости, текущее пластовое давление, дебит жидкости до проведения мероприятия по ограничению водопритока. Второй этап методического подхода В ходе второго этапа предлагаемого методического подхода после определения перечня параметров, оказывающих влияние на эффективность мероприятий по ОВП, для дальнейшего выбора скважин-кандидатов в данной работе предлагается использование дискриминантного анализа. Дискриминантный анализ является одним из наиболее широко используемых в статистике многомерных методов и также находит применение в геологических науках [14-23]. Для определения скважин-кандидатов проведением дискриминантного анализа, помимо группы 1 - эффективные мероприятия, и группы 2 - неэффективные мероприятий, выделена группа скважин-кандидатов Таблица 1 Значения t-критерия Стьюдента для геолого-технологических параметров Параметр Среднее Значение критерия Стьюдента / Уровень значимости Количество наблюдений Стандартное отклонение группа 1 группа 2 группа 1 группа 2 группа 1 группа 2 Толщина интервала водопритока, м 9,2 14,4 2,13 0,04 14 26 4,1 8,6 Проницаемость, мД 291,8 76,2 -2,06 0,04 18 25 518,3 78,8 Пористость, % 17,7 15,3 -2,03 0,04 17 28 3,1 4,1 Расчлененность, ед. 13,5 17,3 1,10 0,28 17 27 6,9 12,9 Песчанистость, доли ед. 0,49 0,38 -3,02 0,03 17 27 0,1 0,1 Эффективная нефтенасыщенная толщина, м 26,9 29,7 0,51 0,61 17 26 16,4 18,1 Текущее пластовое давление, МПа 16,0 21,9 2,27 0,03 18 27 7,6 9,3 Температура, 0С 52,6 63,3 1,46 0,15 19 28 22,8 26,2 Текущая плотность попутно добываемой воды, г/см3 1,03 1,03 -1,12 0,27 15 16 0,01 0,01 Текущая минерализация попутно добываемой воды, мг/л 40741 45728 0,51 0,61 17 27 20654 36597 Вязкость нефти, мПа∙с 5,1 3,7 -1,00 0,32 17 22 4,5 4,13 Расстояние от нижнего перфорационного отверстий до ВНК, м 32,7 25,8 -0,80 0,43 17 18 29,2 22,1 Дебит жидкости до мероприятия, т/сут 174,5 122,6 -2,27 0,02 19 28 66,8 83,0 Дебит нефти до мероприятия, т/сут 4,3 5,1 0,44 0,66 19 28 3,2 7,2 Обводненность, % 97,3 95,1 0,44 0,66 19 28 2,1 5,3 Таблица 2 Итоговая таблица анализа данных дискриминантного анализа Параметр Лямбда Уилкса Частная лямбда Толерантность Толщина интервала водопритока, м 0,38 0,85 0,92 Проницаемость, мД 0,34 0,94 0,94 Пористость, % 0,41 0,79 0,78 Песчанистость, доли ед. 0,41 0,80 0,88 Текущее пластовое давление, МПа 0,37 0,88 0,76 Дебит жидкости до мероприятия, т/сут 0,37 0,88 0,88 каменноугольной залежи Возейского месторождения. Таким образом, применение дискриминантного анализа позволит отнести каждую скважину-кандидата к группе эффективных или неэффективных работ по совокупности геолого-технологических параметров, способных оказать влияние на эффективность мероприятий по ОВП, которые определены с помощью t-критерия Стьюдента: толщина интервала водопритока, проницаемость, пористость, песчанистость, текущее пластовое давление, дебит жидкости до проведения мероприятия. При проведении дискриминантного анализа получены следующие результаты: значение лямбды Уилкса составляет 0,32; приближенное значение F-статистики с числом степеней свободы 12 и 130 составляет 8,2; p-уровень значимости F-критерия составляет менее 0,00001 (табл. 2). Для получения дальнейших результатов о дискриминации групп скважин с эффективными, неэффективными мероприятиями и скважин-кандидатов проведен канонический анализ. По данным толщины интервала водопритока, проницаемости, пористости, песчанистости, текущего пластового давления, дебита жидкости построены следующие линейные дискриминантные функции: Z1 (группа 1) = -0,076∙НВП - 0,004∙Кпр + 5,422∙Кп + + 81,197∙ Кпесч. + 1,43∙Рпл + 0,05∙Qж - 89,305; Z2 (группа 2) = 0,148∙НВП - 0,004∙ Кпр + 4,553∙Кп + + 62,179∙ Кпесч. + 1,339∙Рпл + 0,034∙Qж - 64,292, где НВП - толщина интервала водопритока, определенная по результатам потокометрических исследований, м; Кпр - значение проницаемости, мкм2 Кп - значение пористости, доли ед.; Кпесч. - значение песчанистости, доли ед.; Рпл - текущее пластовое давление, МПа; Qж - дебит жидкости до мероприятия для скважин с ограничением водопритока и текущий дебит жидкости для скважин-кандидатов, т/сут. По данным функциям вычислены значения Z1 и Z2, которые для различных групп скважин приведены на рис. 2. Из данных рис. 2 видно, что значения Z1 и Z2 достаточно хорошо разделяются в пределах изучаемых групп скважин 1 и 2. В заключении дискриминантного анализа получена таблица значений апостериорных вероятностей, т.е. принадлежности скважин-кандидатов к одной из двух групп. Выявлено, что из 32 скважин-кандидатов Возейского месторождения 21 скважина относится к группе с эффективными мероприятиями и рекомендуется для дальнейшего изучения (табл. 3). Третий этап методического подхода В ходе третьего этапа предлагаемого методического подхода среди выбранных в результате анализа апостериорных вероятностей скважин определены три скважины Возейского месторождения - № Д-1, Д-2, Д-3, находящиеся в очаге нагнетания скважины № Н-1, на которых присутствуют необходимые условия для планирования мероприятий по ограничению водопритока (табл. 4). Данные скважины являются первоочередными кандидатами на проведения опытно-промышленных работ по испытанию технологий ОВП [1]. Таблица 3 Значение апостериорных вероятностей для скважин-кандидатов Возейского месторождения № скважины-кандидата Группа 1 - эффективные мероприятия Группа 2 - неэффективные мероприятия 406 0,326035 0,673965 556 0,996727 0,003273 1518 0,000000 1,000000 1550 0,513518 0,486482 1576 0,999996 0,000004 1585 0,003120 0,996880 1626 0,971031 0,028969 1638 0,029492 0,970508 1660 0,614557 0,385443 1661 0,000018 0,999982 Д-1 0,968902 0,031098 1679 0,999304 0,000696 Д-2 0,892074 0,107926 1698 0,995537 0,004463 1709 0,311543 0,688457 1712 1,000000 0,000000 1727 0,994948 0,005052 1728 0,531812 0,468188 1731 0,983361 0,016639 1736 0,999697 0,000303 1743 0,002321 0,997679 1746 0,994934 0,005066 Д-3 0,998603 0,001397 1764 0,872952 0,127048 1784 0,476227 0,523773 1837 0,020571 0,979429 1844 0,898820 0,101180 1873 0,123866 0,876134 1879 0,075779 0,924221 1OЦ 0,999313 0,000687 2ОЦ 1,000000 0,000000 5OЦ 0,999999 0,000001 Таблица 4 Параметры скважин-кандидатов Возейского месторождения [1] Геолого-технологические параметры № Д-1 № Д-2 № Д-3 Категория скважины по фонду Добывающая Добывающая Добывающая Способ эксплуатации ЭЦН ЭЦН ЭЦН Объект разработки С2-3 С2-3 С2-3 Пластовое давление, МПа 12,5 14 15,6 Пластовая температура, 0С 37 37 40 Диаметр эксплуатационной колонны, мм 146 146 146 Интервалы перфорации, м 1791-1804,6 1699,8-1707,2 1690-1696 1700,4-1712 Искусственный забой, м 1843 1773,2 1766,3 Текущий забой, м 1815,8 1744,6 1754 Опрессовка эксплуатационной колонны на давление, МПа 13 10 10 Дебит нефти, т/сут 2 1,4 0,82 Дебит жидкости, м3/сут 86 50 97 Обводненность, % 98 91,5 99 Остаточные извлекаемые запасы, тыс. т 38,2 25,8 23,8 Таблица 5 Применение коэффициента корреляции Спирмена для описания значимости гидродинамической связи Значение коэффициента корреляции Спирмена Характеристика значимости гидродинамической связи Предположительное наличие трещин, соединяющих скважины Rs < 0,1 Связь почти не наблюдается Нет 0,101 < Rs < 0,3 Слабая связь Нет 0,301 < Rs < 0,5 Умеренная связь Нет 0,501 < Rs < 0,7 Связь средней значимости Нет 0,701 < Rs < 0,9 Сильная связь Да 0,901 < Rs < 1,0 Очень сильная связь Да Четвертый этап методического подхода Согласно мировому опыту проведения мероприятий по ограничению водопритока [24-28] при обработке трещин, соединяющих добывающие и нагнетательные скважины, присутствует ряд трудноразрешимых проблем. Прежде всего, возникают сложности с определением объема закачки, поскольку размер трещин неизвестен. Кроме того, закачиваемый водоизоляционный состав может закупорить продуктивные трещины, а после закачки велика вероятность выноса состава из пласта. Следовательно, для повышения успешности мероприятий по ограничению водопритока и устранению указанных выше проблем необходимо исключать из рассмотрения скважины, поступление избыточной воды в которых происходит по трещинам и разломам. Поскольку на каменноугольной залежи Возейского месторождения наблюдается сильная неоднородность по проницаемости матричной и трещинной составляющей, определение источника обводнения скважин-кандидатов с целью исключения неблагоприятных для технологий ограничения водопритока условий является актуальной задачей. Одним из показателей характера поступления воды в скважины-кандидаты от нагнетательных скважин служит наличие и значимость гидродинамической связи между добывающими и нагнетательными скважинами. Площадные гидродинамические методы: трассерные исследования и гидропрослушивание - считаются наиболее распространенными и информативными методами исследования [29-39]. Однако стоит отметить, что площадные исследования являются дорогостоящими и продолжительными по времени. Это ограничивает применение данного вида исследования для оценки гидродинамической связи между скважинами перед каждыми водоизоляционными работами. На выбранном опытном участке, включающем в себя добывающие скважины № Д-1, Д-2, Д-3 и нагнетательную скважину № Н-1, площадные гидродинамические исследования не проводились, таким образом, оценку степени гидродинамической связи, способной выявить трещины и разломы между скважинами, предлагается провести с применением соответствующего метода математической статистики - метода ранговой корреляции Спирмена. Метод ранговой корреляции Спирмена позволяет определить наличие и тесноту корреляционной связи между двумя рядами сопоставляемых количественных показателей [40-44]. Для применения данных методов по скважинам-кандидатам помимо ежемесячных данных по добыче привлечены также данные по закачке в нагнетательные скважины. Для каменноугольной залежи Возейского месторождения расчет коэффициентов корреляции Спирмена осуществлен для 17 очагов нагнетания, включающих в себя 50 пар добывающих и нагнетательных скважин. В данной работе за показатель Y принимается приемистость нагнетательной скважины, м3/сут, за показатель X - дебит жидкости исследуемых скважин-кандидатов, м3/сут, взятые за весь период закачки. Для выявления возможности использования коэффициентов корреляции Спирмена в качестве инструмента оценки значимости гидродинамической связи между скважинами каменноугольной залежи Возейского месторождения установлена связь между данными коэффициентами и результатами трассерных исследований с помощью корреляционного анализа. С этой целью в первый массив включены результаты расчета коэффициентов корреляции Спирмена для пар исследуемых в очагах скважин, во второй - результаты определения максимальной скорости движения индикатора для аналогичных скважин. Результаты проведения корреляционного анализа представлены на рис. 3. Рис. 3. Результаты проведения корреляционного анализа Таблица 6 Данные расчета коэффициентов корреляции Спирмена № скважины-кандидата № нагнетательной скважины p Характеристика значимости гидродинамической связи Д-1 Н-1 0,68 Связь средней значимости Д-2 Н-1 0,31 Умеренная связь Д-3 Н-1 0,20 Слабая связь Из рис. 3 видно достаточно высокую корреляционную связь между коэффициентами корреляции Спирмена и значениями максимальной скорости движения индикатора (R = 0,8). Поскольку время и скорость движения индикатора при проведении трассерных исследований являются одними из основных параметров, характеризующих наличие и значимость гидродинамической связи, можно сделать вывод, что использование коэффициентов корреляции Спирмена на Возейском месторождении также способно устанавливать связь между скважинами. В табл. 5 представлены интервалы возможных значений коэффициентов ранговой корреляции Спирмена, соответствующие характеристики значимости гидродинамической связи между скважинами и предположительное наличие трещин, соединяющих добывающие и нагнетательные скважины. Соответствие значимости гидродинамической связи между скважинами значениям коэффициентов корреляции Спирмена показано в работе [45]. В табл. 6 приведены результаты расчета коэффициента корреляции Спирмена для пар скважин-кандидатов и нагнетательной скважины № Н-1. В результате расчета коэффициента корреляции Спирмена выявлено, что пара скважин № Д-3 - № Н-1 характеризуется слабой гидродинамической связью, пара скважин № Д-2 - № Н-1 - умеренной гидродинамической связью, пара скважин № Д-1 - № Н-1 - связью средней значимости, что исключает поступление избыточной воды по трещинам, соединяющим нагнетательную и добывающие скважины. Заключение На примере каменноугольной залежи Возейского месторождения показан методический подход к выбору скважин-кандидатов, основанный на изучении влияния различных геолого-технологических параметров скважин на эффективность проведения мероприятий по ограничению водопритока. Методический подход состоит из четырех этапов и позволяет осуществлять анализ большого количества скважин-кандидатов, что является особенно актуальным для крупных эксплуатационных объектов и месторождений Республики Коми. С помощью предлагаемого методического подхода возможно определение источников обводнения скважин с целью исключения неблагоприятных условий для технологий ограничения водопритока.

Об авторах

Д. А Кудряшова

ООО «ЛУКОЙЛ-Инжиниринг»

А. В Распопов

ООО «ЛУКОЙЛ-Инжиниринг»; Пермский национальный исследовательский политехнический университет

Список литературы

Статистика

Просмотры

Аннотация - 113

PDF (Russian) - 163

Ссылки

• Ссылки не определены.