Оптимизация технологических параметров при пароциклическом воздействии на нефтяные пласты

Abstract

Depletion of oil reserves leads to need to develop unconventional and hard-to-recover reserves, including high-viscosity oil fields. An effective way to do this is to use thermal enhanced oil recovery methods. Existing models do not consider the actual displacement of the heating front with convective flows. Therefore, the actual tasks are to model the physical processes occurring in the reservoir and to optimize the technological parameters of the development during cyclic steam stimulation. This article is a continuation of earlier research and offers to consider a different version of movement of boundary of heating front. Clarification of the development of thermal field in reservoir is associated with setting the shape of boundary considering gravitational forces, in contrast to the previously proposed model, where the assumption of the frontal propagation of the thermal front is accepted. The aims of the article are to determine the production rate for cyclic steam stimulation with described geometry; calculation steam injection time using real data, optimization of production. The research methodology is based on the use of a system of conservation laws. The main equations are solved analytically, and the flow rate is calculated using Newton’s iterative method. Thus, this article offers the first integrated physical-mathematical model of cyclic steam stimulation, considering the presence of convective and gravitational forces in the formation of heated zone profile. Problem of production optimization is solved using real data. The characteristic times are consistent with the real data. These calculations help to choose the most rational development strategy.

Истощение запасов нефти приводит к необходимости разработки нетрадиционных и трудноизвлекаемых запасов, в том числе месторождений высоковязкой нефти. Эффективным способом для этого является применение термических методов интенсификации добычи, основанных на закачке пара в пласт. Существующие модели не учитывают реального смещения фронта прогрева с учетом конвективных потоков. Поэтому актуальными задачами являются моделирование физических процессов, происходящих в пласте, оптимизация технологических параметров разработки при пароциклическом воздействии на нефтяные пласты. Данная статья является продолжением более ранних исследований и предлагает рассмотреть иной вариант движения границы фронта прогрева. Уточнение развития теплового поля в пласте связано с заданием формы границы с учетом гравитационных сил, в отличие от ранее предложенной модели, где принято допущение о фронтальном распространении теплового фронта. Поэтому целями работы являются: разработка методики, позволяющей определить дебит скважины в случае паротепловой обработки пласта и учитывающей геометрию движения фронта прогрева; проведение расчета времени закачки пара на примере реального промыслового объекта, времени паротепловой пропитки, решение задачи об оптимизации добычи. Методология исследований основана на использовании системы законов сохранения. Основные уравнения решаются аналитически, для расчета дебита используется итерационный метод Ньютона. Таким образом, в данной статье впервые предлагается интегральная физико-математическая модель пароциклического воздействия на пласт, учитывающая наличие конвективных и гравитационных сил при формировании профиля прогретой зоны. На примере реального промыслового объекта проведен расчет времени закачки пара, времени паротепловой пропитки, решена задача об оптимизации добычи. Характерные времена согласуются с реальными данными. Такие расчеты позволяют выбрать наиболее рациональную стратегию разработки.