К оглавлению журнала

 

УДК 622.276.05

©А.А. Крупник, Е.Ю. Гусейнова, 1990

О возможности локализации областей массообмена между нефтяными и газоконденсатными залежами

А.А. КРУПНИК, Е.Ю. ГУСЕЙНОВА (АзИНЕФТЕХИМ)

В связи с переходом к разработке глубинных нефтегазовых залежей в последние годы возникли проблемы, связанные с неконтролируемыми перетоками между нефтяной и газоконденсатной частями залежи. Потери УВ в результате такого массообмена могут достигать значительных размеров.

Обычно целью регулирования разработки подобных залежей является уменьшение или ликвидация перетоков путем согласованной разработки нефтяной и газовой частей залежи, приконтактной разработки, создания различного рода экранов, разобщающих эти части, и т. п.

Разработка газонефтяных залежей значительно усложняется в условиях невыявленного геологического строения. Наличие перетоков здесь может быть установлено слишком поздно, при уже необратимых потерях УВ (месторождение Карадаг). Еще более осложняется регулирование разработки газонефтяных залежей, состоящих из газоконденсатных и нефтяных горизонтов, при наличии вертикального массообмена между ними.

В отличие от случаев с латеральными перетоками, что может быть установлено различными геологическими построениями (корреляцией разреза, составлением структурных карт, геологических профилей и т. п.), определение возможности вертикального массообмена значительно затруднено. Геологические построения здесь могут быть эффективны лишь при удачном расположении скважин в зоне слияния нефтяных и газоконденсатных горизонтов.

Контроль массообмена между нефтяными и газоконденсатными объектами еще более осложняется в условиях чередования нескольких продуктивных прослоев в пределах одного разреза (месторождение Бахар) или при расположении нефтяной залежи над конденсатной (Сангачалы-море, Дуванный-море – о-в Булла).

При наличии проницаемых нарушений для диагностирования и определения направления массообмена можно использовать анализ изменения состава продукции, происходящего в результате перетоков между нефтяной и конденсатной частями залежи.

Поскольку температура застывания и плотность жидкого конденсата в нормальных условиях могут быть ниже, чем у нефти, то перетоки конденсата в нефтяную часть залежи могут быть установлены по уменьшению этих показателей нефти.

При высоких температуре и давлении газоконденсатной залежи газ обладает высокой растворяющей способностью [3], что помогает полному или частичному переводу перетекшей в газоконденсатную часть залежи нефти в газовую фазу. Установить это можно по аномальному (неретроградному) возрастанию содержания конденсата в газе скважин, расположенных в районе перетоков.

Нефть и конденсат могут различаться и по групповому составу.

В газонефтяных залежах содержание парафиновых (метановых) УВ в жидком конденсате может быть заметно выше, чем в нефти, а содержание ароматических, наоборот, ниже. Поэтому массообмен между нефтяными и газоконденсатными объектами может привести к изменению соотношения между парафиновыми, нафтеновыми и ароматическими УВ в составе нефти или конденсата в зависимости от направления перетоков.

Перетоки естественным образом могут отразиться и на компонентном УВ-составе нефти, газа и конденсата скважин, расположенных в районе массообмена, а также оптической плотности нефти и конденсата, на их фракционном составе и т. д. Таким образом, области массообмена между нефтяными и газоконденсатными объектами разработки могут быть установлены по характерному изменению различных показателей нефти, газа и конденсата. Установить эти изменения можно либо визуально (построением различных диаграмм изменения состава продукции во времени и по простиранию), либо при помощи различных статистических критериев, позволяющих проверить гипотезу об изменении средних величин или дисперсий.

Так, критерий Фишера [1] в двухуровневом многомерном дисперсионном анализе может быть использован как мера, характеризующая “излом” (изменение в таблице) показателей нефти, газа и конденсата. Чем больше его значение при прочих равных условиях, тем больше вероятность наличия такого “излома”. Диаграмма изменения критерия Фишера, оцененного по данным продукции скважин, может служить основанием для выделения возможного района массообмена.

Здесь также возможно использование различных критериев, характеризующих степень гидродинамической связи между различными объектами разработки. Для этой цели может быть применена методика [4], использующая корреляционное отношение, в основе которой лежит предположение о том, что если изменение (колебание) технологических параметров скважин одного горизонта позволяет прогнозировать изменение тех же параметров скважин другого, то между ними в районе рассматриваемых скважин имеется гидродинамическая связь. Близость корреляционного отношения к единице позволяет диагностировать ее наличие, близость к нулю – ее отсутствие.

Возможность использования различных показателей, характеризующих массообмен между нефтяным и газоконденсатным объектами разработки, может быть проиллюстрирована на примере залежей VII (нефтяной) и VIII (газоконденсатной) горизонтов месторождения Сангачалы-море – Дуванный-море – о-в Булла. Структурные построения здесь не позволяют сделать вывод о возможности перетоков между горизонтами.

Однако Э.Р. Садых-заде и М.О. Оприцем (1975 г.) на основании анализов молекулярных весов узких фракций нефтей скважин 97, 85, 241 были отмечены особенности УВ VII и VIII горизонтов, которые они объясняют наличием массообмена (контакта) между этими горизонтами в районе третьего блока. Кроме того, В.З. Симхаев и др. (1976 г.) на основании анализов группового состава бензиновых фракций нефтей пришли к выводу, что своеобразие зонального распределения нефтей VII горизонта связано с тектонической обстановкой, приводящей к подъему и нарушению этой зоны. На особенности тектонического строения VII горизонта указывают также внедрение в разрабатываемую залежь высоконапорных щелочных вод, перетекающих по разломам из нижележащих стратиграфических интервалов, а также проявление сверхвысокого давления на малых глубинах в третьем блоке (Э.Д. Халилов и др., 1982 г.; Н.Ю. Халилов и др., 1983 г.). Последнее обстоятельство связывается с образованием гидравлической связи промышленных залежей и молодых отложений верхнего плиоцена и антропогена.

Особенности массообмена могут быть обнаружены и с использованием стандартных анализов нефти, которые проводились в массовом масштабе.

На рис. 1, в приведено изменение плотности дегазированной нефти скважин VII горизонта вдоль длинной оси поднятия. Характерная “ступень” – уменьшение плотности дегазированной нефти – позволяет предположить возможность перетоков конденсата из VIII горизонта.

К аналогичным выводам может привести диаграмма изменения температуры застывания нефти (см. рис. 1, б).

В настоящее время по скважинам VII горизонта накоплено более 200 анализов нефти, и изменения, возможно сложившиеся в результате перетоков конденсата, могут быть установлены с высокой статистической достоверностью. Изменение критерия Фишера, построенного по данным стандартных анализов нефти (плотность, температура застывания, содержание бензина, лигроина, светлых фракций) скважин, расположенных по простиранию залежи в направлении северо-запад – юго-восток, приведено на рис. 1, г. Критерий Фишера, каждое значение которого оценивалось по 40 анализам нефти (20 на каждом из двух уровней), достигает максимального значения (F=25) в области, соответствующей изломам на диаграмме плотностей и температуры застывания нефти.

Кроме того, по формуле Резникова [4] были рассчитаны соотношения содержания ароматических, метановых и нафтеновых УВ в нефти VII горизонта:

где Пн, – абсолютный возраст нефтей и конденсатосодержащих газов, А – содержание ароматических, М – метановых, Н – нафтеновых УВ. Полученная на основании этих данных диаграмма имеет максимальное значение в районе предполагаемого перетока (см. рис. 1, а). Аналогична диаграмма, построенная по анализам высокомолекулярных фракций нефти.

В направлении северо-запад можно отметить увеличение механизации нефтей, а уменьшение содержания смол коррелируется увеличением содержания асфальтенов в том же направлении (рис. 2). При сравнении группового состава отбензиненных нефтей наблюдается следующая единая тенденция: содержание парафино-нафтеновых УВ увеличивается, а ароматических, смол и асфальтенов уменьшается в сторону III блока.

Приведенные особенности изменения различных показателей состава нефти скважин VII горизонта свидетельствуют о возможности притока конденсата в выделенном районе.

Вероятность массообмена в III блоке подтверждается анализом гидродинамического взаимодействия между скважинами VII и VIII горизонтов. Оценивалось корреляционное отношение (рис. 3) прогнозной зависимости дебитов газа (за месяц) четырех скважин VIII горизонта от дебитов нефти (за тот же период) ближайших к ним скважин VII горизонта. Соотношение составило 0,98, 0,92, 0,85, 0,98, 0,96. Столь высокие значения корреляционного отношения позволяют предполагать наличие гидродинамической связи между скважинами VII и VIII горизонтов.

К аналогичным результатам можно прийти на основании анализа прогнозной зависимости газоконденсатного фактора скважин VIII горизонта от дебитов нефти ближайших к ним (в плане) скважин VII горизонта.

Для скв. 89 корреляционное отношение этой зависимости составило 0,8; для скв. 539–0,97. Наличие гидродинамической связи между рассмотренными скважинами разных горизонтов могло явиться предпосылкой интенсивного массообмена.

Однако при этом как перетоки нефти в газоконденсатную часть залежи, так и перетоки газа в нефтяную могут привести к образованию газонефтяных зон, обладающих пониженной подвижностью, что может вызвать ослабление степени гидродинамического взаимодействия между нефтяными и газоконденсатными скважинами, расположенными в зоне массообмена. К ослаблению гидродинамического взаимодействия может привести также выделение из нефти газа в результате снижения давления в процессе разработки (эффект Жамена). Это ослабление в процессе массообмена может быть установлено на основании оценки изменения корреляционного отношения во времени.

Типичным результатом проведенной оценки для скважин предполагаемого района массообмена между VII и VIII горизонтами являются диаграммы на рис. 3 (на примере газоконденсатных скв. 516, 97). Уменьшение корреляционного отношения прогнозной зависимости дебитов газа скважин VIII горизонта от дебитов нефти ближайших к ним (в плане) скважин VII горизонта от величин 0,85 и 0,92 соответственно практически до нуля позволяет указать на интенсивное “перемешивание” фаз и затухание массообмена к 1977 г.

Как было отмечено выше, целью регулирования разработки нефтегазовых залежей при наличии перетоков между нефтяной и газоконденсатной частями является ликвидация этих перетоков что, например, удалось достичь на месторождении Сангачалы-море – Дуванный-море – о-в. Булла.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

  1. Афифи А. , Эйзен С. Статистический анализ – М. Мир – 1982
  2. Временное технологическое руководство по анализу технологических процессов нефтедобычи в условиях недостаточной информации /А.Х. Мирзаджанзаде, Г.Г. Вахитов, В.И. Грайфер и др. – М. Миннефтепром – 1978
  3. Высоцкий И.В., Высоцкий В.И. Формирование нефтяных, газовых и конденсатно-газовых месторождений – М.. Недра.– 1986.– С. 199.
  4. Жузе Т.П. Роль сжатых газов как растворителей – М.: Недра.– 1981.

Abstract

The possibility of diagnosing cross-flows between oil and gas-condensate beds in the course of their development is considered. It is shown that a number of parameters (oil density, the content of resins and paraffinic hydrocarbons in oils, gas-condensate factors, etc.) allow the cross-fow areas to be clearly distinguished. In addition, use could be made of statistical criteria, for example Fisher's criterium, correlation relationships and their change in space and time. The time changes enable one to assess the efficiensy of the cross-flow and its attenuation due to well production control.

Рис. 1. Изменение физических параметров нефти залежи Сангачалы море – Дуванный-море – о-в Булла.

Параметры: а – Пн (по формуле Резникова), б – температура застывания нефти, в – плотность дегазированной нефти, г – критерии Фишера, д – схема место рождения Сангачалы море – Дуванный море – о в Булла.

Рис. 2. Изменение геохимических параметров нефти залежи Сан-гачалы-море – Дуванный море – о-в Булла.

Содержание: а – бензольных смол, %; б – парафинонафтеновых УВ, %; в – схема месторождения Сангачалы море – Дуванный-море – о-в Булла.

Рис. 3. Изменение корреляционного отношения (К. О) во времени в процессе массообмена для скв. 516, 97

Скважины: 1 – 516 2 – 97