Метод чисельного моделювання у слабопроникних анізотропних пластах з метою збільшення нафтовіддачі

Abstract

Об'єктом дослідження є фільтраційний процес у слабопроникних анізотропних пластах (САП). Робота присвячена оцінюванню процесу виснаження нафтоносного пласта, використовуючи за критерій розподіл пластового тиску поблизу системи видобувних та нагнітальних свердловин з урахуванням анізотропії проникності нафтової фази. В ході дослідження представлений комбінований метод чисельного моделювання на основі скінченно-елементного та методу кінцевих різниць, який дозволяє визначити значення пластового тиску в довільній точці розрахункової області. Запропонований у даній роботі скінченно-елементно-різницевий метод, який дає змогу поєднувати переваги скінченно-елементного методу та методу скінченних різниць, для розв'язання нестаціонарної задачі п'єзопровідності з огляду на неоднорідний розподіл різних фільтраційних параметрів усередині деформованого пласта та на його межах дає змогу адекватно обчислити розподіл пластового тиску в реальних умовах експлуатації свердловин, що дає ряд переваг порівнюючи з існуючими методами. Встановлено, що вплив проникності нафтової фази у зсувному напрямку домінує над впливом проникності у осьових напрямках. Це пов'язано з тим, що з отриманої інформації, для ефективного використання анізотропних слабопроникних пластів необхідно розміщувати видобувні та нагнітальні свердловини в областях з відносно низькою анізотропією проникності пласта, особливо уникати місць із наявністю зсувної проникності пласта. Таке важливе розташування свердловин, щоб з однієї сторони не відбувалось блокування нафти з боку пониженої проникності, а з іншої сторони не відбувалось швидке виснаження пласта з боку підвищеної проникності та не припинявся взаємний обмін між видобувною та нагнітальною свердловинами. При розміщенні системи видобувних та нагнітальних свердловин у анізотропних пластах нафтового родовища необхідно проведення системного аналізу навколишньої анізотропії пластів з метою такого їх розміщення, яка б забезпечувала ефективну динаміку процесів фільтрації навколо цих свердловин та збільшення нафотвіддачі.

The object of study is the filtration process in weakly permeable anisotropic formations (SAP). The work is devoted to the evaluation of the process of oil-bearing formation depletion, using as a criterion the distribution of reservoir pressure near the system of production and injection wells, taking into account the anisotropy of the permeability of the oil phase. In the course of the study, a combined numerical modeling method based on the finite element and finite difference methods is presented, which allows determining the value of reservoir pressure at any point in the computational domain. The finite-element-difference method proposed in this paper, which combines the advantages of the finite-element method and the finite-difference method to solve the nonstationary piezoelectric conductivity problem, taking into account the heterogeneous distribution of various filtration parameters within the deformed formation and at its boundaries, allows us to adequately calculate the distribution of reservoir pressure in real-world well operation conditions, which gives a number of advantages over existing methods. It was found that the effect of oil phase permeability in the shear direction dominates the effect of permeability in the axial directions. This is due to the fact that, according to the information obtained, for the effective use of anisotropic low-permeability formations, it is necessary to place production and injection wells in areas with relatively low anisotropy of formation permeability, especially to avoid areas with the presence of shear permeability of the formation. It is important to locate wells so that, on the one hand, there is no blockage of oil from the low permeability side, and, on the other hand, there is no rapid depletion of the formation from the high permeability side and the mutual exchange between the production and injection wells does not stop. When placing a system of production and injection wells in anisotropic formations of an oil field, it is necessary to conduct a systematic analysis of the surrounding anisotropy of the formations in order to place them in such a way that would ensure effective dynamics of filtration processes around these wells and increase oil recovery.