К оглавлению

УДК 622.276.65

Геологическая адресная модель для расчетов теплового воздействия на пласт

В.А. ИВАНОВ, О.К. ОБУХОВ, А.П. САВЧЕНКО (ВНИПИтермнефть), А.А. БОКСЕРМАН, И.А. ДОДОНОВА, Н.Л. РАКОВСКИЙ (ВНИИ)

Существенным фактором, влияющим на результаты вытеснения нефти теплоносителями из слоисто-неоднородных пластов, является тепловое взаимодействие (тепловая интерференция) между пропластками [3]. Современные математические модели, учитывающие слоистую неоднородность и тепловую интерференцию, показали, что характеристики процесса извлечения нефти во многом зависят от местоположения пропластков в разрезе, их коллекторских признаков и толщины, а также от свойств и толщины непроницаемых разделов, т. е. от топологических качеств продуктивного разреза в целом.

Расчеты вытеснения нефти паром из слоистонеоднородного пласта [6] показали, что при одной и той же функции распределения проницаемости результаты процесса (перемещение зон прогрева, коэффициент использования тепла и нефтеотдача) существенно зависят от направления изменения проницаемости прослоев. При этом в начальный период вытеснения преимущество имеют модели с возрастанием проницаемости от кровли и подошвы к середине пласта, а в конечный - модели с возрастанием проницаемости от середины пласта к кровле и подошве.

Главным результатом количественного анализа теплового воздействия с использованием модели слоисто-неоднородного пласта является вывод о том, что существует область оптимальных параметров (толщина пласта, скорость ввода в пласт тепла, расстояние между скважинами), при которых реализуется либо максимальный коэффициент использования тепловой энергии, либо наибольшая нефтеотдача [5, 6].

Этот важнейший с технологической точки зрения вывод невозможно получить на основе изучения только статистических геологических моделей неоднородного пласта, которые используются, например, для расчетов, изотермической фильтрации. Для решения тепловых задач необходима дискретная информация, строго привязанная к продуктивному разрезу и дающая наиболее полное представление о топологии размещения в нем проницаемых и непроницаемых пропластков и их свойствах. Геологическая модель, построенная таким образом, называется адресной.

Разработка адресной модели для каждого конкретного объекта сопряжена с рядом трудностей, связанных прежде всего с необходимостью на базе информации по отдельным скважинам переходить к осредненной модели по большим площадям. Проблема усугубляется литологофизической изменчивостью реальных разрезов и независимостью получения одинаково представительной информации о физических свойствах каждого пропластка по данным анализа керна и промысловой геофизики.

Однако каротажный комплекс практически всегда позволяет выделить в разрезе скважины проницаемые и непроницаемые прослои, а также сделать, по крайней мере, на качественном уровне сопоставление прослоев по их физическим свойствам. Эти данные в совокупности с керновыми материалами и гидродинамическими исследованиями могут быть положены в основу формирования адресной модели пласта.

Учитывая, что главные признаки разреза, сохраняющиеся по площади залежи, определяются общими закономерностями региональных процессов осадконакопления в условиях ритмичных тектонических движений, формализованная геологическая модель продуктивного разреза может быть выражена математическим ожиданием отдельных реализаций случайной функции, которыми являются разрезы скважин [1, 2].

Эти разрезы, сохраняя основные признаки-коррелятивы по площади залежи, имеют разную общую толщину за счет сокращения или увеличения отдельных элементов - прослоев коллекторов или разделяющих их непроницаемых пород. Поэтому для построения формализованной модели их необходимо привести к одинаковой толщине с сохранением всех элементов разреза, нормируя либо по средневзвешенной толщине, либо приводя все разрезы к единице.

Нормированная толщина i-го прослоя-коллектораскважине

где- коэффициент нормирования, равный или(-средняя величина общей толщины горизонта,- общая толщина горизонта вскважине).

Нормированные таким образом разрезы всех скважин привязываются к одному реперу с единой шкалой общей толщины.

Задаваясь шагом шкалы (разбивая ее на i-е число строк), можно определить вероятность наличия коллектора в каждоминтервале шкалы по всей совокупности скважин (при этом в каждомразрезе для каждой строки условно единицей или нулем регистрируется наличие или отсутствие коллектора)

где n - число скважин встроке, в которой зарегистрирован коллектор, N - общее число скважин.

Очевидно, что для каждой строки соблюдается условие

На основании полученных данных о вероятности наличия коллекторов в разрезе строится формализованная геологическая модель продуктивного пласта. При этом принимается, что означает отсутствие коллектора во всей строке, а- наличие коллектора.

Граничная величина  интерпретируемая как коллектор, определяется таким образом, чтобы коэффициент песчанистости модели был равен среднему коэффициенту песчанистости данного продуктивного горизонта.

Если нормирование выполнено по средневзвешенной общей толщине горизонта, то построенная таким образом геологическая модель представляет собой средненормальный разрез с абсолютными толщинами прослоев коллекторов и разделяющих непроницаемых пород. При нормировании по единице разрез на конечном этапе следует перестроить, исходя из фактической средневзвешенной величины общей толщины.

На рис. 1 дан графический пример построения модели неоднородного пласта для одной из разрабатываемых залежей с коэффициентом песчанистости 0,407. Средняя общая толщина продуктивного горизонта по всем скважинам равна 27 м. Для примера приведены нормализованные разрезы четырех скважин из 16. Репером всюду служила кровля первого песчаного слоя, шаг шкалы принят равным 1 м.

Из рис. 1 следует, что в представленном продуктивном разрезе четко выделяются шесть прослоев-коллекторов. Их суммарная толщина составляет 11 м, что точно соответствует средней эффективной толщине, определенной по картам изопахит.

Все выделенные прослои привязаны к разрезу продуктивного горизонта, и для каждого прослоя коллекторов и непроницаемых пород определены толщины.

Построение средненормального разреза продуктивного горизонта является первой составной частью создания адресной геологической модели пласта.

Следующая стадия заключается в определении параметров каждого прослоя. В случае детального освещения разрезов скважин керновым материалом или данными количественной промысловой геофизики проблем не возникает. Однако чаще всего информация такого рода ограничена, и с этим обстоятельством не считаться нельзя.

Как правило, по керну представляется возможность охарактеризовать достаточно достоверно продуктивный разрез в среднем и при этом получить набор информации для построения, по крайней мере, функций распределения параметров коллекторских свойств по объему пласта в целом.

По кривой вероятности в разрезе можно все выделенные прослои коллекторов условно разделить на классы по принципу «лучше» или «хуже». Указанную процедуру можно также выполнить и непосредственно на основе анализа промыслово-геофизического материала по каждой скважине с последующим обобщением.

Группируя прослои в порядке улучшения коллекторских свойств и допуская, что характер изменения параметров физических свойств тождествен таковому толщин пропластков, на основе функции распределения, полученной для продуктивной толщи в целом, можно оценить средние величины параметров коллекторских свойств каждого прослоя.

Для примера на рис. 1 проведена качественная классификация всех прослоев-коллекторов. В разрезе выделено шесть классов продуктивных пород (I-VI) в порядке ухудшения их свойств. Причем критерием классификации служило возрастание глинистости прослоев.

Ниже в таблице приведено распределение классов прослоев.

На рис. 2 изображена функция распределения проницаемости коллекторов для рассматриваемого объекта F(Кпр).

Функция F (Кпр) послужила основой для оценки средней проницаемости каждого проницаемого прослоя в соответствии с расчетной (по толщине) плотностью распределения параметра.

Подобным же образом могут оцениваться и другие параметры коллекторских свойств для каждого пропластка-коллектора в разрезе продуктивного горизонта.

Указанная процедура завершает построение полной адресной геологической модели продуктивного разреза.

Очевидно, что в зависимости от уровня и качества количественной информации и физических свойств пород можно использовать также другие приемы [4, 5] оценки характеристик физических свойств каждого пропластка.

Дальнейшее совершенствование геологических моделей лежит на пути комплексирования адресных моделей с вероятностными, где наряду со средними параметрами отдельных прослоев дается информация о характеристиках неоднородности каждого из них. Однако для использования такой модели в практических целях потребуется разработка новых более сложных расчетных методов.

При практическом проектировании и анализе разработки объектов, характеризующихся значительной фациальной изменчивостью по площади, необходимо строить несколько адресных моделей. Их число можно определить, например, по карте расчлененности, где выделяются наиболее характерные зоны, по каждой из которых разрабатывается адресная модель, служащая основой гидротермодинамических расчетов.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Бадьянов В.А. Методика детального расчленения и корреляции неоднородных продуктивных горизонтов.- Труды Гипротюменнефтегаза, Тюмень,. 1972, вып. 30, с. 3-5.

2. Бадьянов В.А. Геолого-математические методы детальной корреляции.- В кн.: Справочник по нефтепромысловой геологии. М., 1981, с. 59- 67.

3. Боксерман А.А., Якуба С.И. О некоторых особенностях процесса вытеснения нефти теплоносителями из слоисто-неоднородного пласта.- Труды ВНИИ, М., 1979, вып.69, с. 97-104.

4. Буряковский Л.А., Джафаров И.С., Джеваншир Р.Д. Прогнозирование физических свойств коллекторов и покрышек нефти и газа. М., Недра, 1982.

5. Оноприенко А.В. Исследование технологических особенностей паротеплового воздействия на слоисто-неоднородный пласт на основе математической модели процесса.- РНТС ВНИИОЭНГ. Сер. Нефтепромысловое дело, М., 1981, № 11, с. 5-8.

6. Раковский Н.Л., Копанев С.В. Влияние слоистой неоднородности пластов на коэффициент вытеснения нефти паром.- Нефтяное хоз-во, 1982, № 2, с. 28-32.

Таблица

Параметры	Классы продуктивных пород
	VI	V	IV	III	II	I
Толщина прослоя, м	2	2,5	1,2	1,2	2,5	1,6
Накопленная толщина, м	2	4,5	5,7	6,9	9,4	11
F(Кпр)	0,16	0,41	0,55	0,63	0,85	1,0
Кпр, мкм^2	0,08	0,27	0,36	0,42	0,55	0,9

Рис. 1. Схема построения средненормального разреза неоднородного пласта.

1- пласты-коллекторы; 2- пласты разделяющих пород; 3 - кривая вероятности наличия коллекторов

Рис. 2. График изменения функции распределения проницаемости коллекторов