[go: up one dir, main page]

RU2740597C1 - Method for forecasting change in production rate of production wells during propagation of elastic vibrations in bottomhole formation zone - Google Patents

Method for forecasting change in production rate of production wells during propagation of elastic vibrations in bottomhole formation zone Download PDF

Info

Publication number
RU2740597C1
RU2740597C1 RU2020124988A RU2020124988A RU2740597C1 RU 2740597 C1 RU2740597 C1 RU 2740597C1 RU 2020124988 A RU2020124988 A RU 2020124988A RU 2020124988 A RU2020124988 A RU 2020124988A RU 2740597 C1 RU2740597 C1 RU 2740597C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
intensification
production
stimulation
formation
forecasting
Prior art date
Application number
RU2020124988A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Евгений Павлович Рябоконь
Михаил Сергеевич Турбаков
Original Assignee
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" filed Critical федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет"
Priority to RU2020124988A priority Critical patent/RU2740597C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2740597C1 publication Critical patent/RU2740597C1/en

Links

Images

Classifications

    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B47/00Survey of boreholes or wells
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01VGEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V20/00Geomodelling in general

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geophysics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)

Abstract

FIELD: oil and gas industry.
SUBSTANCE: invention relates to intensification of oil production from terrigenous reservoirs by means of wave action on bottom-hole formation zone. Method includes stages: obtaining characteristics of productive formation, creation of three-dimensional mechanical model of geological medium based on characteristics of productive formation, designing the intensification using the created mechanical model of the geological environment, calibrating the intensification project based on actual data, simulating the projected intensification and predicting production, estimating the projected intensification. At the stage of creation of three-dimensional mechanical model of geological environment, modeling is carried out using a fine-scale mesh. At the stage of intensification design mechanical simulation of propagation of elastic oscillations on a fine-scale grid is performed; change of permeability to damping point of elastic oscillations in formation is determined, forecasting of change of yield of producing well after wave action is performed on large-scale grid.
EFFECT: technical result of the invention is higher accuracy of forecasting of oil production intensification.
1 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к интенсификации добычи нефти из терригенных коллекторов с помощью волнового воздействия на призабойную зону пласта.The invention relates to the intensification of oil production from terrigenous reservoirs using a wave action on the bottomhole formation zone.

Из уровня техники известен способ, интенсифицирующий приток нефти обработки призабойных зон скважин, раскрытый в заявке на изобретение РФ №94015214, 1994 г. Согласно способу, перед проведением интенсификации выполняют анализ геолого-промысловой информации по комплексу скважин с целью предварительной оценки целесообразности проведения интенсифицирующих мероприятий, оценку общей степени падения продуктивности каждой скважины из отобранных, определение составляющей степени падения продуктивности каждой скважины, обязанной естественному росту водонасыщенности призабойной зоне пласта (ПЗП) в процессе эксплуатации, расчет степени падения продуктивности каждой скважины за счет загрязнения ПЗП, прогнозирование дебита нефти и дополнительной добычи нефти в случае интенсификации добычи, с учетом степени загрязнения ПЗП, определенной по каждой скважине, выбор скважин для интенсификации добычи с помощью сравнения величин дополнительной добычи нефти с граничными значениями экономической целесообразности интенсификации, проведение интенсификации на выбранных скважинах.From the prior art, there is a method that intensifies the flow of oil for treatment of bottom-hole zones of wells, disclosed in the application for invention of the Russian Federation No. 94015214, 1994. According to the method, prior to stimulation, an analysis of geological information on a complex of wells is performed in order to preliminary assess the feasibility of carrying out stimulation measures, assessment of the overall decline in the productivity of each well from the selected ones, determination of the component of the decline in productivity of each well due to the natural increase in water saturation of the bottomhole formation zone (BHZ) during operation, calculation of the decline in productivity of each well due to BHZ contamination, forecasting oil production and additional oil production in the case of production stimulation, taking into account the degree of BHZ contamination determined for each well, the choice of wells for production stimulation by comparing the values of additional oil production with the boundary values of economic expediency stimulation spines, stimulation in selected wells.

Недостатком известного способа является то, что прогнозирование прироста дебита добывающей скважины после обработки ПЗП основано на степени падения продуктивности скважины за счет загрязнения ПЗП, рассчитываемой путем вычленения составляющей степени падения продуктивности, обязанной естественному росту водонасыщенности ПЗП в процессе эксплуатации, что не гарантирует интенсификацию добычи нефти, так как обводнение скважин может происходить в результате многих причин, не связанных с загрязнением ПЗП.The disadvantage of this method is that predicting the increase in the production well flow rate after BHZ treatment is based on the degree of well productivity decline due to BHZ contamination, calculated by isolating the component of the productivity decline rate due to the natural increase in BHZ water saturation during operation, which does not guarantee oil production intensification. since watering of wells can occur as a result of many reasons not related to the pollution of the bottomhole formation zone.

Из уровня техники известен способ для прогнозирования поведения скважины, раскрытый в патенте на изобретение РФ №2573746, 2014 г. Способ содержит этапы, на которых: идентифицируют входные переменные, которые имеют влияние на выходной показатель, идентифицируют поднабор из набора входных переменных, где данный поднабор имеет относительно большее влияние на выходной показатель. Модель физических свойств строят, чтобы прогнозировать выходной показатель как функцию поднабора из набора входных переменных. Предполагаемые изменения в поднабор из набора входных переменных ранжируют по вероятности, используя модель физических свойств. Поведение физической системы прогнозируют на основании уровня предполагаемых изменений.From the prior art there is a method for predicting the behavior of a well, disclosed in the patent for invention of the Russian Federation No. 2573746, 2014. The method contains the stages at which: identify the input variables that have an impact on the output indicator, identify a subset of the set of input variables, where this subset has a relatively greater impact on the output. A physical property model is constructed to predict the output as a function of a subset of the set of input variables. The estimated changes to a subset of the set of input variables are ranked in probability using a physical property model. The behavior of a physical system is predicted based on the level of expected changes.

Недостатком известного способа является то, что ранжирование по вероятности предполагаемые изменения в поднаборе из набора входных переменных, используя модель физических свойств без моделирования на мелкомасштабной сетке не способно смоделировать распространение упругих деформаций в ПЗП.The disadvantage of the known method is that the probability ranking of the expected changes in a subset of the set of input variables using a physical property model without modeling on a fine-scale grid is not able to simulate the propagation of elastic deformations in the bottomhole zone.

Из уровня техники известен способ обработки продуктивного пласта, раскрытый в патенте на изобретение РФ №2478778, 2013 г. Способ обработки продуктивного пласта заключается в циклически чередующейся операции репрессии на пласт с закачкой в пласт технологических жидкостей и депрессии на пласт с вызовом притока. Осуществляют волновое воздействие упругими колебаниями на обрабатываемую среду гидродинамическим генератором, установленным в скважине напротив продуктивного интервала. Регулируют величины и/или скорости создания репрессии и депрессии в циклах. Проводят управляемое по амплитудно-частотным параметрам регулярное волновое воздействие. Осуществляют мониторинг развития в пластовой среде фильтрационных процессов, декольматации и трещинообразования, на основе которого в режиме обратной связи определяют и назначают параметры регулирования, параметры волнового воздействия в последующих циклах репрессии и депрессии и длительность данных циклов по времени. Причем величины и/или скорости создания репрессии и депрессий в циклах регулируют с последовательным их возрастанием. При этом начальные их минимальные значения определяют и назначают в зависимости от фильтрационно-емкостных параметров пластовой среды и одновременно периодически создают в скважинной жидкости гидроударные импульсы давления.From the prior art, there is a known method for treating a productive formation, disclosed in the patent for invention of the Russian Federation No. 2478778, 2013. The method for treating a productive formation consists in a cyclically alternating operation of repression to the formation with the injection of process fluids into the formation and drawdown into the formation with the call of inflow. Wave action is carried out by elastic vibrations on the treated medium by a hydrodynamic generator installed in the well opposite the productive interval. They regulate the magnitude and / or rate of repression and depression in cycles. A regular wave action controlled by amplitude-frequency parameters is carried out. Monitoring of the development of filtration processes, decolmatation and fracturing in the reservoir environment, on the basis of which, in the feedback mode, control parameters, parameters of wave action in subsequent cycles of repression and depression and the duration of these cycles in time are determined and assigned. Moreover, the magnitude and / or rate of creation of repression and depression in the cycles is regulated with their sequential increase. At the same time, their initial minimum values are determined and assigned depending on the filtration-capacitive parameters of the formation medium and at the same time periodically create hydropercussion pressure pulses in the well fluid.

Недостатком известного способа является то, что параметры регулирования, параметры волнового воздействия в циклах репрессии и депрессии и длительность циклов по времени определяют и назначают уже в процессе интенсификации добычи в режиме обратной связи во время мониторинга развития в пластовой среде фильтрационных процессов, декольматации и трещинообразования.The disadvantage of this method is that the control parameters, the parameters of the wave action in the repression and depression cycles and the duration of the cycles in time are determined and assigned already in the process of stimulation of production in the feedback mode during monitoring of the development of filtration processes in the reservoir environment, decolmatation and fracturing.

Из уровня техники известен способ интенсификации притока нефти, раскрытый в патенте на изобретение РФ №2454527, 2012 г. Согласно способу перед проведением интенсификации добычи расчетным путем определяют частоту собственных колебаний стенок обсадной колонны в окружном направлении в интервале перфорации чтобы глубина проникновения упругих колебаний в пласт была максимальной, определяют глубину проникновения звуковой волны в пласт, а затем проводят работы по интенсификации добычи.From the prior art, there is a method for stimulating oil inflow, disclosed in the patent for invention of the Russian Federation No. 2454527, 2012. According to the method, before stimulating production, the frequency of natural vibrations of the casing walls in the circumferential direction in the perforation interval is determined by calculation so that the depth of penetration of elastic vibrations into the formation is maximum, the depth of penetration of the sound wave into the formation is determined, and then work is carried out to stimulate production.

Недостатком известного способа является то, что частоту волнового (акустического) воздействия и глубину проникновения упругих колебаний определяют без учета реальных механических параметров пласта, в результате чего достоверность приведенных расчетов снижается, а прогнозирование изменения дебита необходимо вычислять вручную.The disadvantage of this method is that the frequency of the wave (acoustic) impact and the depth of penetration of elastic vibrations are determined without taking into account the actual mechanical parameters of the formation, as a result of which the reliability of the calculations is reduced, and the forecasting of the change in flow rate must be calculated manually.

Наиболее близким способом того же назначения к заявленному способу по совокупности признаков является способ интенсификации добычи нефти, включающий этапы получение характеристик продуктивного пласта, создание трехмерной механической модели геологической среды на основании характеристик продуктивного пласта, планирование скважины, проектирование интенсификации с использованием созданной механической модели геологической среды, калибровка проекта интенсификации на основе реальных данных, моделирование запроектированной интенсификации и прогнозирование добычи, оценка запроектированной интенсификации, оптимизация в реальном времени запроектированной интенсификации, управление операцией интенсификации на основе оптимизированного плана интенсификации в реальном времени; определение качества продуктивного пласта и качества заканчивания вдоль бокового сегмента скважины; создание множества показателей качества из множества каротажных диаграмм и объединение множества показателей качества для формирования сводного показателя качества, система выполнения операции интенсификации скважины (патент РФ №2663011 от 01.08.2018). Данный способ принят за прототип.The closest method for the same purpose to the claimed method in terms of a set of features is a method for stimulating oil production, which includes the stages of obtaining characteristics of the productive formation, creating a three-dimensional mechanical model of the geological environment based on the characteristics of the productive formation, planning a well, designing stimulation using the created mechanical model of the geological environment, sizing the stimulation project based on real data, modeling the projected stimulation and forecasting production, evaluating the projected stimulation, real-time optimization of the projected stimulation, managing the stimulation operation based on the optimized stimulation plan in real time; determining the quality of the reservoir and the quality of completion along the side segment of the well; creating a set of quality indicators from a variety of well logs and combining a set of quality indicators to form a consolidated quality indicator, a system for performing well stimulation operations (RF patent No. 2663011 dated 01.08.2018). This method is taken as a prototype.

Признаки прототипа, являющиеся общими с заявляемым способом, - способ прогнозирования изменения дебита добывающих скважин при распространении упругих колебаний в призабойной зоне пласта, включающий этапы: получение характеристик продуктивного пласта, создание трехмерной механической модели геологической среды на основании характеристик продуктивного пласта, проектирование интенсификации с использование созданной механической модели геологической среды, калибровка проекта интенсификации на основе реальных данных, моделирование запроектированной интенсификации и прогнозирование добычи, оценка запроектированной интенсификации.Prototype features that are common with the claimed method are a method for predicting changes in the production rate of production wells during the propagation of elastic vibrations in the bottomhole formation zone, including the steps: obtaining the characteristics of the productive formation, creating a three-dimensional mechanical model of the geological environment based on the characteristics of the productive formation, designing stimulation using the created mechanical model of the geological environment, calibration of the stimulation project based on real data, modeling of the projected stimulation and forecasting production, evaluating the projected stimulation.

К недостаткам известного способа, принятого за прототип, относится то, что на стадии проектирования интенсификации расчет выполняется с использованием механической модели геологической среды (mechanical earth model - MEM), минимальное разрешение (размер ячейки) которой составляет один метр, в то время как при волновом воздействии на пласт происходящие в призабойной зоне пласта (ПЗП) явления (распределение напряжения) требуют моделирования с более высоким разрешением (до метра), используя мелкомасштабную сетку. Другим недостатком прототипа является то, что на стадии проектирования интенсификации расчет выполняется только с использованием механической модели геологической среды, что не позволяет смоделировать гидродинамические явления, возникающие в призабойной зоне пласта (ПЗП) после проведения таких методов интенсификации добычи нефти, как, например, волновая обработка скважины, и требует аналитического подхода к прогнозированию добычи.The disadvantages of the known method taken as a prototype include the fact that at the stage of intensification design, the calculation is performed using a mechanical earth model (MEM), the minimum resolution (cell size) of which is one meter, while at the wave The impact on the formation of the phenomena occurring in the bottomhole formation zone (BHZ) (stress distribution) requires modeling with a higher resolution (up to a meter) using a fine-scale grid. Another disadvantage of the prototype is that at the stage of stimulation design, the calculation is performed only using a mechanical model of the geological environment, which does not allow simulating the hydrodynamic phenomena that occur in the bottomhole formation zone (BHZ) after carrying out such methods of oil production stimulation, such as, for example, wave treatment wells, and requires an analytical approach to forecasting production.

Указанные недостатки прототипа, а именно: отсутствие возможности точно смоделировать на механической модели явления в насыщенной пористой среде, а также отсутствие возможности смоделировать гидродинамические явления, снижают точность прогнозирования интенсификации добычи нефти.The indicated disadvantages of the prototype, namely: the inability to accurately simulate the phenomena in a saturated porous medium on a mechanical model, as well as the inability to simulate hydrodynamic phenomena, reduce the accuracy of predicting the intensification of oil production.

Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, -повышение точности прогнозирования интенсификации добычи нефти.The problem to be solved by the claimed invention is to increase the accuracy of forecasting the intensification of oil production.

Поставленная задача была рещена за счет того, что в известном способе прогнозирования изменения дебита добывающих скважин при распространении упругих колебаний в призабойной зоне пласта, включающем этапы: получение характеристик продуктивного пласта, создание трехмерной механической модели геологической среды на основании характеристик продуктивного пласта, проектирование интенсификации с использование созданной механической модели геологической среды, калибровка проекта интенсификации на основе реальных данных, моделирование запроектированной интенсификации, прогнозирование добычи, оценка запроектированной интенсификации, согласно изобретению, на этапе создания трехмерной механической модели геологической среды моделирование выполняют с использованием мелкомасштабной сетки, а на этапе проектирования интенсификации выполняют механическое моделирование распространения упругих колебаний на мелкомасштабной сетке, определяют изменение проницаемости до точки затухания упругих колебаний в пласте, прогнозирование изменения дебита добывающей скважины после волнового воздействия выполняют на крупномасштабной сетке.The task was solved due to the fact that in the known method for predicting the change in the production rate of production wells during the propagation of elastic vibrations in the bottomhole formation zone, which includes the following stages: obtaining the characteristics of the productive formation, creating a three-dimensional mechanical model of the geological environment based on the characteristics of the productive formation, designing stimulation using the created mechanical model of the geological environment, calibration of the stimulation project based on real data, modeling the projected stimulation, forecasting production, evaluating the projected stimulation, according to the invention, at the stage of creating a three-dimensional mechanical model of the geological environment, modeling is performed using a fine-scale grid, and at the stage of stimulation design, mechanical modeling the propagation of elastic vibrations on a fine-scale grid, determine the change in permeability to the point of attenuation of elastic vibrations in the area Aste, the prediction of changes in the production well rate after the wave action is performed on a large-scale grid.

Признаки заявляемого технического решения, отличительные от прототипа: на этапе создания трехмерной механической модели геологической среды моделирование выполняют с использованием мелкомасштабной сетки; на этапе проектирования интенсификации выполняют механическое моделирование распространения упругих колебаний на мелкомасштабной сетке, определяют изменение проницаемости до точки затухания упругих колебаний в пласте; прогнозирование изменения дебита добывающей скважины после волнового воздействия выполняют на крупномасштабной сетке.Signs of the proposed technical solution, distinguishing from the prototype: at the stage of creating a three-dimensional mechanical model of the geological environment, modeling is performed using a small-scale grid; at the stage of intensification design, mechanical modeling of the propagation of elastic vibrations on a fine-scale grid is performed, the change in permeability to the point of attenuation of elastic vibrations in the formation is determined; prediction of changes in production well flow rate after wave action is performed on a large-scale grid.

Благодаря новым признакам заявляемый способ позволяет смоделировать распространение упругих колебаний в ПЗП, оценить радиус затухания упругих колебаний, оценить изменение проницаемости в ПЗП и спрогнозировать прирост дебита добывающей скважины по нефти. Отличительные признаки в совокупности с известными позволят повысить точность прогнозирования интенсификации добычи нефти.Thanks to the new features, the proposed method makes it possible to simulate the propagation of elastic vibrations in the bottomhole formation zone, to estimate the damping radius of elastic vibrations, to assess the change in permeability in the bottomhole formation zone and to predict the increase in the production rate of a production well for oil. Distinctive features in combination with the known ones will improve the accuracy of forecasting the intensification of oil production.

Заявителю неизвестно использование в науке и технике отличительных признаков способа прогнозирования изменения дебита добывающих скважин при распространении упругих колебаний в призабойной зоне пласта, с получением указанного технического результата.The applicant is not aware of the use in science and technology of the distinctive features of the method for predicting changes in the production rate of production wells during the propagation of elastic vibrations in the bottomhole formation zone, with obtaining the specified technical result.

На фиг. 1 представлена блок-схема операций для осуществления предложенного способа.FIG. 1 shows a block diagram of operations for implementing the proposed method.

На фиг. 2-3 представлен пример создания механической 3D-модели геологической среды с использованием мелкомасштабной сетки на основе характеристик продуктивного пласта. На фиг. 2-3 показаны:FIG. 2-3 shows an example of creating a mechanical 3D model of the geological environment using a fine-scale grid based on the characteristics of the reservoir. FIG. 2-3 show:

1 - скважина в механической модели геологической среды;1 - well in the mechanical model of the geological environment;

2 - напряжение в ПЗП по сечению при удалении от скважины;2 - stress in the bottomhole formation zone along the section at distance from the well;

3 - сечение;3 - section;

4 - распределение напряжений вокруг скважины.4 - stress distribution around the well.

Способ прогнозирования изменения дебита добывающих скважин при распространении упругих колебаний в призабойной зоне пласта осуществляют следующим образом (фиг. 1).The method for predicting changes in the production rate of production wells during the propagation of elastic vibrations in the bottomhole formation zone is carried out as follows (Fig. 1).

Предварительно проводят геофизические, петрофизические и геологические исследования продуктивного пласта.Preliminary geophysical, petrophysical and geological studies of the productive formation are carried out.

На основании проведенных исследований на первом этапе отбирают информацию о форме и размерах участка залежи, толщине, расчлененности, песчанистости продуктивного пласта.Based on the studies carried out, at the first stage, information is selected on the shape and size of the reservoir area, thickness, dissection, net-to-gross of the productive formation.

По результатам исследования керна отбирают следующие данные:Based on the results of the core study, the following data are taken:

- физико-механические свойства горной породы:- physical and mechanical properties of the rock:

1) плотность;1) density;

2) прочность на одноосное сжатие, растяжение;2) strength for uniaxial compression, tension;

3) модули упругости насыщенной пористой среды;3) moduli of elasticity of a saturated porous medium;

4) модуль Юнга;4) Young's modulus;

5) коэффициент Пуассона;5) Poisson's ratio;

6) зернистость;6) graininess;

7) смачиваемость;7) wettability;

8) структура;8) structure;

9) текстура;9) texture;

10) вид цемента;10) type of cement;

- физические свойства жидкости:- physical properties of the liquid:

1) плотность;1) density;

2) вязкость;2) viscosity;

3) газосодержащие;3) gas-containing;

- фильтрационно-емкостные свойства (ФЕС) горной породы:- filtration-capacity properties (FES) of rock:

1) пористость (абсолютная, открытая, эффективная);1) porosity (absolute, open, effective);

2) проницаемость (абсолютная, фазовая);2) permeability (absolute, phase);

3) извилистость поровых каналов.3) tortuosity of pore channels.

На основе полученных характеристик продуктивного пласта на втором этапе создают механическую 3D-модель геологической среды с использованием мелкомасштабной сетки (фиг. 2). Модель содержит физико-механические свойства и ФЕС насыщенной пористой среды. Модель подвержена всестороннему сжатию, соответствующему реальным геологическим условиям района. Внутри на стенку скважины 1 оказывается динамическое воздействие с определенной частотой и амплитудой.On the basis of the obtained characteristics of the productive formation at the second stage, a mechanical 3D-model of the geological environment is created using a fine-scale grid (Fig. 2). The model contains physical and mechanical properties and reservoir properties of a saturated porous medium. The model is subject to all-round compression corresponding to the real geological conditions of the area. Inside the borehole wall 1 is a dynamic impact with a certain frequency and amplitude.

Для того, чтобы определить глубину затухания упругих волн различной частоты в ПЗП можно воспользоваться уравнениями механики насыщенных пористых сред, использующих физико-механические свойства коллектора и флюида. В качестве инструмента для моделирования и определения глубины затухания можно воспользоваться программными пакетами ABAQUS, ANSYS и другими, которые позволяют моделировать распространение упругой энергии в ПЗП методом конечных элементов на мелкомасштабной сетке.In order to determine the depth of attenuation of elastic waves of different frequencies in the bottomhole formation zone, one can use the equations of mechanics of saturated porous media, using the physical and mechanical properties of the reservoir and the fluid. As a tool for modeling and determining the attenuation depth, you can use the software packages ABAQUS, ANSYS and others, which allow you to simulate the propagation of elastic energy in the bottomhole zone by the finite element method on a fine-scale grid.

Альтернативным способом определения глубины затухания упругих колебаний при интенсификации добычи нефти волновым методом может являться расчет с использованием уравнений Био, в соответствии с которыми упругая энергия вглубь пластаAn alternative method for determining the depth of damping of elastic vibrations during stimulation of oil production by the wave method can be a calculation using the Biot equations, in accordance with which the elastic energy into the reservoir

Figure 00000001
Figure 00000001

Figure 00000002
Figure 00000002

где Р, R, Q - упругие модули скелета е, флюида ε и модуль их связи, учитывающие механические свойства;where Р, R, Q - elastic modules of the skeleton e, fluid ε and the modulus of their connection, taking into account the mechanical properties;

ρ11, ρ12, ρ22 - коэффициенты, учитывающие неравномерность относительного течения жидкости в порах;ρ 11 , ρ 12 , ρ 22 - coefficients that take into account the unevenness of the relative flow of fluid in the pores;

b - отношение силы трения флюида о стенки пор к его средней скорости перемещения;b - the ratio of the friction force of the fluid against the pore walls to its average velocity of movement;

F(κ) - универсальная комплексная функция; κ - безразмерная переменная.F (κ) - universal complex function; κ is a dimensionless variable.

Глубина проникновения упругих волн в насыщенную ПЗП в этом случае определяется коэффициентами затуханияThe depth of penetration of elastic waves into the saturated BHZ in this case is determined by the damping coefficients

Figure 00000003
Figure 00000003

Figure 00000004
Figure 00000004

где Lc - относительная длина распространения волны в ПЗП, м;where L c is the relative wavelength of propagation in the bottomhole zone, m;

Figure 00000005
- расстояния до точки в ПЗП, м;
Figure 00000005
- the distance to the point in the PPP, m;

γ11, γ12, γ22 и σ11, σ12, σ22 - параметры, учитывающие соответственно динамические и упругие свойства матрицы и флюида;γ 11 , γ 12 , γ 22 and σ 11 , σ 12 , σ 22 are parameters that take into account, respectively, dynamic and elastic properties of the matrix and fluid;

z1, z2 - комплексные коэффициенты;z 1 , z 2 - complex coefficients;

f, fc - соответственно частота упругих колебаний и частота, до которой выполняется закон Пуазейля (для ламинарного течения жидкости через каналы круглого сечения), Гц.f, f c - respectively, the frequency of elastic vibrations and the frequency up to which the Poiseuille law is fulfilled (for laminar flow of liquid through channels of circular cross-section), Hz.

После создания механической 3D-модели геологической среды на третьем этапе выполняют проектирование интенсификации добычи при различных амплитуде и частоте воздействия. Проектирование выполняют таким образом, чтобы динамические характеристики волнового воздействия не превысили динамическую прочность насыщенной жидкостью пористой среды. Выполняют несколько сценариев моделирования.After creating a mechanical 3D model of the geological environment, at the third stage, the design of production stimulation is performed at various amplitude and frequency of impact. The design is carried out in such a way that the dynamic characteristics of the wave action do not exceed the dynamic strength of the porous medium saturated with liquid. Several simulation scenarios are performed.

На четвертом этапе выполняют калибровку проекта интенсификации на основе реальных данных.The fourth step is to calibrate the stimulation design based on real data.

На пятом этапе моделируют распространения деформаций в ПЗП на механической модели во время интенсификации притока (2-3, фиг. 3), определяют глубину затухания колебаний при различных сценариях (комбинациях амплитуды и частоты) (4, фиг. 3).At the fifth stage, the propagation of deformations in the bottomhole formation zone is modeled on a mechanical model during the intensification of the inflow (2-3, Fig. 3), the depth of damping of oscillations is determined under various scenarios (combinations of amplitude and frequency) (4, Fig. 3).

Механическое моделирование может быть выполнено со следующими допущениями:Mechanical simulations can be performed with the following assumptions:

- направление максимального напряжения σ1 в продуктивном пласте совпадает с осью скважины;- the direction of the maximum stress σ 1 in the productive formation coincides with the axis of the well;

- горизонтальные напряжения в продуктивном пласте изотропны- horizontal stresses in the reservoir are isotropic

- ствол скважины в интервале продуктивного пласта необсажен;- the wellbore in the interval of the productive formation is not cased;

- деформации коллектора упругие;- elastic deformations of the collector;

- пористая среда представлена одной фазой (матрица горной породы).- the porous medium is represented by one phase (rock matrix).

В качестве альтернативного способа глубину проникновения упругой деформации

Figure 00000006
в насыщенный терригенный коллектор можно оценить, используя уравнения (1)-(4)Alternatively, the depth of penetration of elastic deformation
Figure 00000006
into a saturated terrigenous reservoir can be estimated using equations (1) - (4)

Figure 00000007
Figure 00000007

где ρг.п. - плотность горной породы и жидкости, кг/м3;where ρ g.p. - density of rock and liquid, kg / m 3 ;

K, G - модули упругости насыщенной пористой среды;K, G - moduli of elasticity of a saturated porous medium;

f - частота волнового воздействия, Гц;f is the frequency of the wave action, Hz;

А - амплитуда динамической нагрузки на стенку скважины, Н.A is the amplitude of the dynamic load on the borehole wall, N.

На шестом этапе определяют зону изменения проницаемости ПЗП, выполняют оценку изменения проницаемости ПЗП в зависимости от различных амплитуды и частоты воздействия.At the sixth stage, the zone of change in the permeability of the bottomhole zone is determined, and the change in the permeability of the bottomhole zone is assessed depending on different amplitude and frequency of impact.

Изменение проницаемости ПЗП во время обработки можно определить с помощью уравнения, учитывающих частоту динамического воздействия:The change in the permeability of the bottomhole formation zone during treatment can be determined using an equation that takes into account the frequency of dynamic impact:

Figure 00000008
Figure 00000008

где k0 - начальная проницаемость горной породы по жидкости, мкм2;where k 0 - initial fluid permeability of the rock, μm 2 ;

с - коэффициент, учитывающий очистку порового пространства от отложений, ед.;с - coefficient taking into account the cleaning of the pore space from deposits, units;

α - извилистость поровых каналов, ед.;α - tortuosity of pore channels, units;

ρж - плотность насыщающей жидкости, кг/м;ρ w - density of the saturating liquid, kg / m;

f - частота волнового воздействия, Гц;f is the frequency of the wave action, Hz;

η - динамическая вязкость жидкости, Па⋅с;η - dynamic viscosity of the liquid, Pa⋅s;

Λ - отношение объема пор образца к площади поверхности зерен, м;Λ — ratio of sample pore volume to grain surface area, m;

φ - пористость, дол. ед.φ - porosity, dol. units

На седьмом этапе выполняют прогнозирование добычи углеводородов на фильтрационной (гидродинамической) 3D-модели геологической среды с использованием крупномасштабной сетки.At the seventh stage, forecasting of hydrocarbon production is performed on a filtration (hydrodynamic) 3D model of the geological environment using a large-scale grid.

Если принять, что размер ПЗП при волновой обработке определяется глубиной затухания упругих колебаний, то с учетом уравнения (6) дебит скважины в случае плоскорадиального притока однофазной жидкости можно определить по формулеIf we assume that the size of the bottomhole formation zone during wave processing is determined by the damping depth of elastic vibrations, then, taking into account equation (6), the well flow rate in the case of a plane-radial inflow of a single-phase fluid can be determined by the formula

Figure 00000009
Figure 00000009

где Рпл и Рс - давления соответственно в пласте и на забое скважины, Па;where R PL and R c - pressure, respectively, in the formation and at the bottom of the well, Pa;

μ - динамическая вязкость пластовой жидкости, мПа⋅с;μ - dynamic viscosity of reservoir fluid, mPa⋅s;

h - толщина пласта, м;h - formation thickness, m;

Rпл и

Figure 00000010
- соответственно радиус до точки в пласте и ПЗП, м;R pl and
Figure 00000010
- respectively, the radius to the point in the reservoir and bottomhole formation zone, m;

Figure 00000011
kУЗП - проницаемость соответственно призабойной и удаленной зон пласта (УЗП), мкм.
Figure 00000011
k USP - permeability, respectively, of bottomhole and remote formation zones (UST), μm.

Если прогнозный прирост добычи нефти удовлетворяет проекту интенсификации, то на восьмом этапе переходят к выбору метода волнового воздействия, обеспечивающего требуемые амплитуду и частоту для получения прогнозного прироста добычи нефти. После чего на девятом этапе проводят обработку скважины, выполняют сравнительный анализ полученных результатов с модельными. При необходимости выполняют калибровку модели.If the predicted increase in oil production satisfies the intensification project, then at the eighth stage, they move to the choice of the wave action method that provides the required amplitude and frequency to obtain the predicted increase in oil production. After that, at the ninth stage, the well is treated, a comparative analysis of the results obtained with the model ones is performed. Calibrate the model if necessary.

В качестве примера рассмотрим расчет изменения дебита добывающих скважин после проведения волновых обработок ПЗП терригенных (объекты разработки C1tl, C1bb, C1rd) залежей нефти. Перед проведением обработки ПЗП скважин характеризовалась ухудшенными свойствами - проницаемостью от 0,02 до 0,3 мкм, в то время как проницаемость удаленной зоны пласта составляла от 0,13 до 0,76 мкм. Дебит скважин по нефти до обработки составлял от 0,5 до 3,9 т/сут. В результате расчета по предложенному способу получены результаты, подтверждающие получение заявленного технического результата, а именно - повышение точности прогнозирования интенсификации добычи нефти. Отклонение фактических показатели от прогнозных не превышает 8%.As an example, let us consider the calculation of the change in the production rate of production wells after wave treatments of the bottomhole formation zone of terrigenous (development targets C1tl, C1bb, C1rd) oil deposits. Before treatment, the bottomhole formation zone of the wells was characterized by deteriorated properties - permeability from 0.02 to 0.3 microns, while the permeability of the remote formation zone was from 0.13 to 0.76 microns. The oil flow rate of the wells before treatment ranged from 0.5 to 3.9 t / day. As a result of the calculation according to the proposed method, results were obtained that confirm the receipt of the claimed technical result, namely, an increase in the accuracy of predicting the intensification of oil production. The deviation of the actual indicators from the forecast does not exceed 8%.

Figure 00000012
Figure 00000012

В случае, если прогнозный прирост добычи нефти не удовлетворяет проекту интенсификации, то процесс подбора параметров динамического воздействия повторяется, до тех пор, пока не будет найден оптимальный сценарий.If the predicted increase in oil production does not satisfy the stimulation project, the process of selecting the parameters of the dynamic impact is repeated until the optimal scenario is found.

Преимущество изобретения состоит в том, что моделирование на мелкомасштабной сетке, определение глубины затухания упругих волн в ПЗП, определение изменения проницаемости до точки затухания, а также гидродинамическое моделирования на крупномасштабной сетке позволяют повысить точность прогнозирования интенсификации добычи нефти в условиях терригенных коллекторов нефтяных месторождений.The advantage of the invention is that modeling on a fine-scale grid, determining the depth of attenuation of elastic waves in the bottomhole formation zone, determining the change in permeability to the attenuation point, as well as hydrodynamic modeling on a large-scale grid can improve the accuracy of predicting the intensification of oil production in terrigenous reservoirs of oil fields.

Claims (1)

Способ прогнозирования изменения дебита добывающих скважин при распространении упругих колебаний в призабойной зоне пласта, включающий этапы: получение характеристик продуктивного пласта, создание трехмерной механической модели геологической среды на основании характеристик продуктивного пласта, проектирование интенсификации с использованием созданной механической модели геологической среды, калибровка проекта интенсификации на основе реальных данных, моделирование запроектированной интенсификации и прогнозирование добычи, оценка запроектированной интенсификации, отличающийся тем, что на этапе создания трехмерной механической модели геологической среды моделирование выполняют с использованием мелкомасштабной сетки, а на этапе проектирования интенсификации выполняют механическое моделирование распространения упругих колебаний на мелкомасштабной сетке, определяют изменение проницаемости до точки затухания упругих колебаний в пласте, прогнозирование изменения дебита добывающей скважины после волнового воздействия выполняют на крупномасштабной сетке.A method for predicting changes in the production rate of production wells during the propagation of elastic vibrations in the bottomhole formation zone, including the steps: obtaining the characteristics of the productive formation, creating a three-dimensional mechanical model of the geological environment based on the characteristics of the productive formation, designing stimulation using the created mechanical model of the geological environment, calibrating the stimulation project based on real data, modeling the projected stimulation and forecasting production, evaluating the projected stimulation, characterized in that at the stage of creating a three-dimensional mechanical model of the geological environment, modeling is performed using a fine-scale grid, and at the stage of designing intensification, mechanical modeling of the propagation of elastic vibrations on a fine-scale grid is performed, the change is determined permeability to the point of attenuation of elastic vibrations in the reservoir, predicting changes in the production rate of a production well by After the wave action is performed on a large-scale grid.
RU2020124988A 2020-07-20 2020-07-20 Method for forecasting change in production rate of production wells during propagation of elastic vibrations in bottomhole formation zone RU2740597C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020124988A RU2740597C1 (en) 2020-07-20 2020-07-20 Method for forecasting change in production rate of production wells during propagation of elastic vibrations in bottomhole formation zone

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020124988A RU2740597C1 (en) 2020-07-20 2020-07-20 Method for forecasting change in production rate of production wells during propagation of elastic vibrations in bottomhole formation zone

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2740597C1 true RU2740597C1 (en) 2021-01-15

Family

ID=74184093

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020124988A RU2740597C1 (en) 2020-07-20 2020-07-20 Method for forecasting change in production rate of production wells during propagation of elastic vibrations in bottomhole formation zone

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2740597C1 (en)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102852516A (en) * 2012-04-19 2013-01-02 北京大学 Full-sew-length three-dimensional crushing data simulation method and device for oil and gas reservoir development
RU2526096C2 (en) * 2012-04-20 2014-08-20 Эстония, Акционерное общество ЛэндРесурсес Method for seismoacoustic investigations during oil extraction
US20150377005A1 (en) * 2014-06-25 2015-12-31 Schlumberger Technology Corporation Fracturing and reactivated fracture volumes
RU2661489C1 (en) * 2017-09-06 2018-07-17 Общество с ограниченной ответственностью "ЛУКОЙЛ-Инжиниринг" (ООО "ЛУКОЙЛ-Инжиниринг") Method of integrating initial data to update filtration structure of non-uniform carbonate reservoirs
RU2663011C2 (en) * 2013-12-09 2018-08-01 Шлюмбергер Текнолоджи Б.В. System and method for performing downhole stimulation operations
US20200103549A1 (en) * 2018-10-02 2020-04-02 Chevron U.S.A. Inc. System and method for generating an earth model

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102852516A (en) * 2012-04-19 2013-01-02 北京大学 Full-sew-length three-dimensional crushing data simulation method and device for oil and gas reservoir development
RU2526096C2 (en) * 2012-04-20 2014-08-20 Эстония, Акционерное общество ЛэндРесурсес Method for seismoacoustic investigations during oil extraction
RU2663011C2 (en) * 2013-12-09 2018-08-01 Шлюмбергер Текнолоджи Б.В. System and method for performing downhole stimulation operations
US20150377005A1 (en) * 2014-06-25 2015-12-31 Schlumberger Technology Corporation Fracturing and reactivated fracture volumes
RU2661489C1 (en) * 2017-09-06 2018-07-17 Общество с ограниченной ответственностью "ЛУКОЙЛ-Инжиниринг" (ООО "ЛУКОЙЛ-Инжиниринг") Method of integrating initial data to update filtration structure of non-uniform carbonate reservoirs
US20200103549A1 (en) * 2018-10-02 2020-04-02 Chevron U.S.A. Inc. System and method for generating an earth model

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Bakhshi et al. Numerical modeling and lattice method for characterizing hydraulic fracture propagation: a review of the numerical, experimental, and field studies
CN113901681B (en) A three-dimensional compressibility evaluation method for double sweet spots in shale gas reservoirs with full life cycle
RU2669948C2 (en) Multistage oil field design optimisation under uncertainty
US10787887B2 (en) Method of performing integrated fracture and reservoir operations for multiple wellbores at a wellsite
US10400550B2 (en) Shale fracturing characterization and optimization using three-dimensional fracture modeling and neural network
Aimene et al. Geomechanical modeling of hydraulic fractures interacting with natural fractures—Validation with microseismic and tracer data from the Marcellus and Eagle Ford
US10060241B2 (en) Method for performing wellbore fracture operations using fluid temperature predictions
CN102418511B (en) Pressure drop well testing analysis method for underground shut-in well of low-permeability reservoir
CA2890817C (en) System, method and computer program product for determining placement of perforation intervals using facies, fluid boundaries, geobodies and dynamic fluid properties
WO2013016734A1 (en) System and method for performing wellbore fracture operations
Lv et al. A novel workflow based on physics-informed machine learning to determine the permeability profile of fractured coal seams using downhole geophysical logs
Gu et al. Shale fracturing characterization and optimization by using anisotropic acoustic interpretation, 3D fracture modeling, and supervised machine learning
CN113821956A (en) Evaluation method for disturbance quantity of current geostress structure of deep shale reservoir
Bui et al. A Coupled Geomechanics-Reservoir Simulation Workflow to Estimate the Optimal Well-Spacing in the Wolfcamp Formation in Lea County
CN117634329A (en) Pressure flooding fluid-solid coupling relation establishment method based on full-stress tensor model
RU2740597C1 (en) Method for forecasting change in production rate of production wells during propagation of elastic vibrations in bottomhole formation zone
Zhang et al. Fracability evaluation method of a fractured-vuggy carbonate reservoir in the shunbei block
CN107290803A (en) Set up the method based on the rock physicses new model for improving Pride-Lee models
RU2018127256A (en) METHOD FOR FORECASTING AREAS OF ABSORPTION OF A DRILLING MILL FOR DRILLING WELLS ON THE BASIS OF A THREE-DIMENSIONAL GEOMECHANICAL MODEL AND A TECTONIC DEPOSIT
CN115964962A (en) Three-dimensional seam network modeling digital-analog integration method based on geological engineering integration idea
Ji Geomechanical aspects of fracture growth in a poroelastic, chemically reactive environment
CN117973260B (en) A method for evaluating and determining the boundaries of three-dimensional engineering sweet spots in differentiated tight reservoirs
Bui Geomechanics-Reservoir Coupled Simulation for Well Spacing Optimization in Eddy County in Delaware Basin, New Mexico
Mahadik et al. Production decline analysis and forecasting in tight-gas reservoirs
CN107764697A (en) Gas potential detection method based on the progressive equation non-linear inversion of pore media