MGFM Flyer
advertisement
MGFM МЕЛКОСЕТОЧНОЕ ДЕТАЛЬНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ Мелкосеточное детальное моделирование (Micro-Grid Flow Modelling, MGFM) – это технология гидродинамического моделирования на детальной сетке, при которой производится калибровка свойств пласта и режимов добычи/закачки для адаптации профилей притока и насыщенности вдоль траектории скважины в интервале работающих пластов. Главной особенностью MGFM является процедура калибровки профилей притока и насыщенности вдоль стволов скважин, в которых были проведены исследования. Почему детальная трехмерная сетка? Современные геологические модели строятся, как правило, на детальной сетке (с размером ячеек 20 – 50 м или менее). Моделирование в масштабах всего месторождения производятся обычно на основе укрупненной сетки (100 – 300 м) с тем, чтобы сэкономить время на вычисления и усреднить значения расчетного давления/насыщенности для сведения к минимуму фактора неопределенности в данных по скважинам. Укрупнение ячеек в модели целесообразно применять для однородных однопластовых коллекторов. Однако, в случаях, когда коллектор имеет неравномерный профиль проницаемости или несколько пропластков, укрупнение ячеек может в значительной степени исказить реальную картину движения жидкости, что часто приводит к ошибочному описанию потоков флюида в пласте. Из приводимого ниже рисунка видно, что при использовании схемы движения воды на укрупненной сетке может быть упущен момент фактического прорыва воды на добывающей скважине. Это происходит в случаях, когда при укрупнении модели размывается профиль проницаемости и моделируемое движение жидкости распространяется на пропластки, которые в действительности не работают. Модель движения жидкости на укрупненной сетке Мелкосеточная модель движения жидкости Очевидно, что мелкосеточные модели будут обладать практической ценностью только в том случае, если схема движения жидкости откалибрована по результатам замеров фактического профиля притока в коллекторе. В каких целях производится адаптации профиля притока? Причина №1 – Сложный профиль движения жидкости в коллекторе Фактический расход жидкости при движении по коллектору в основном зависит от проницаемости, пластового давления и скин-фактора, причем все указанные параметры могут изменяться в интервалах добычи/закачки. В отличие от данных по проницаемости и давлению, надежные результаты замеров, характеризующих изменение значений скин-фактора по стволу скважины, отсутствуют. Без предварительной калибровки профиля притока программные средства гидродинамического моделирования будут рассчитывать движение жидкости по пропласткам в соответствии с профилями проницаемости и давления. В действительности, не все пропластки принимают воду и по той схеме, которая рассчитывается в соответствии модели проницаемости. На приведенной ниже иллюстрации отображен случай, когда некалиброванная модель (слева) не воспроизводит поступление воды из нижней части пласта (справа), в результате чего возникают трудности в обосновании раннего прорыва воды на соседней добывающей скважине. Некалиброванная схема движения жидкости Фактическая схема движения жидкости Причин прорыва воды по пластам с более низкой проницаемостью может быть несколько. Но после того, как фактический профиль движения жидкости в коллекторе будет замерен скважинными приборами, и полученные данные использованы для калибровки трехмерной модели, достоверность прогнозов добычи несомненно возрастет. Причина №2 – Заколонные циркуляции На практике закачиваемая вода зачастую поступает по каналам, расположенным выше и/или ниже интервалов перфорации, внося, таким образом, значительные отклонения в профиль притока жидкости по коллектору по сравнению с тем, который был рассчитан на основе входных параметров трехмерной модели. На приведенной ниже иллюстрации показано, как большая часть закачиваемой воды перетекает вверх по заколонному пространству по направлению к пласту с более низкой проницаемостью. Дальнейшие исследования показали, что это было вызвано интенсивной выработкой верхнего горизонта на данном участке и, как следствие, зоной пониженного давления. Некалиброванная схема движения жидкости Фактическая схема движения жидкости Осложнения подобного характера могут возникать и в добывающих скважинах: флюид зачастую распространяется по неперфорированному пропластку, а при достижении ствола скважины, устремляется вверх или вниз, по направлению к перфорационным отверстиям. На приводимой ниже иллюстрации показано поступление воды из нижнего горизонта. Некалиброванная схема движения жидкости Фактическая схема движения жидкости Приведенные выше примеры создают определённые сложности при адаптации и вынуждают разработчиков модели задавать локальные множители проницаемости и «несоседние соединения», в результате чего динамическая модель еще больше расходится с реальностью. Методы измерения профиля притока Фактический профиль притока в коллекторе может быть рассчитан по результатам спектральной шумометрии и моделирования температуры вдоль ствола скважины путем расчёта из разницы показаний динамической и статической температур. Метод спектральной шумометрии позволяет обнаруживать рабочие пропластки за колонной (даже при спуске прибора внутри колонны НКТ). Однако при этом требуется оценка интенсивности потока в каждом пропластке с использованием температурного моделирования, т.к. при помощи амплитуды шума не всегда можно с достаточной точностью оценить интенсивность потока. Метод оценки интенсивности потока основан на численном моделировании профиля температуры в стволе скважины при установившемся динамическом режиме (от нескольких часов и более) и установившемся статическом режиме (как правило, 4-5 суток). На приведенной ниже иллюстрации показано, что температура закачки не дает четкого отклика в интервалах закачки за колонной, а статическая температура распределена по интервалам перфорации под воздействием эффекта теплопереноса, в связи с чем для определения фактического местоположения рабочих пропластков требуется проведение спектральной шумометрии. Таким образом, совокупность методов шумометрии и термометрии свидетельствуют о том, что закачка равномерно распределяется между двумя узкими прослоями (крайняя справа панель). Комплексирование результатов моделирования температуры закачки при радиальном движении жидкости и спектральной шумометрии Совокупность подобных измерений составляет основу технологии детального мелкосеточного моделирования. Почему проведение исследования расходометрией недостаточно? При стандартном исследовании профиля притока, основанном на показаниях расходометрии, замер профиля добычи/закачки осуществляется в стволе скважины, но этот метод не позволяет учитывать перераспределение потока за колонной и не может использоваться для целей калибровки трехмерной модели. Пример №1 – Перераспределение жидкости за колонной На приведенной ниже иллюстрации видно, что фактически флюид поступает через все перфорационные отверстия только по одному пропластку. Профиль движения жидкости по стволу скважины (слева) на основе данных расходометрии в сравнении с профилем движения жидкости в пласте (справа) на основе данных термометрии и шумометории Даже в тех случаях, когда закачка/добыча осуществляются в границах интервала перфорации, на практике расходометрия зачастую является источником ошибочных представлений относительно режима работы коллектора. Трещины и размывы цементного кольца приводят к образованию буферной зоны, через которую поток жидкости из нижней зоны А4 проходит через все интервалы перфорации, создавая ложное впечатление, что зоны А2, А3 и А4 также участвуют в добыче. Пример №2 - Заколонный переток На приведенной ниже иллюстрации показано поступление воды из нижнего горизонта. Профиль движения жидкости по стволу скважины (слева) на основе данных расходометрии в сравнении с профилем движения жидкости в пласте (справа) на основе данных термометрии и шумометории Профиль расходометрии показывает поступление нефти и воды через интервалы перфорации, но не учитывает того, что участок пласта в интервале перфорации работает только нефтью, а вся вода поступает из нижнего горизонта по заколонному пространству. Калибровка насыщенности Остаточная насыщенность проницаемости флюида. зависит от притока жидкости и относительной фазовой После адаптации профиля притока можно садаптировать относительные фазовые проницаемости для правильного описания насыщенности на основе результатов исследования. На приводимой ниже иллюстрации видно, что закачиваемая вода находится на половине пути к добывающей скважине, в то время как диаграмма насыщенности указывает на ранний прорыв воды в нижнем горизонте. Некалиброванная схема движения жидкости Замеры и калибровка профиля притока подтверждают равномерное распределение воды между двумя пропластками. После этого наступает этап, на котором требуется внесение поправок в относительные фазовые проницаемости. На приведенной ниже иллюстрации показано, что относительная проницаемость по воде была изменена, в результате удалось правильно воспроизвести в модели результаты замеров насыщенности. Калиброванная схема движения жидкости Важно отметить, что при применении технологии MGFM замеры насыщенности используются только для определения обводненных пропластков, причем фактическое значение насыщенности не учитывается, т.к. оно зачастую может быть неточным. Область применения MGFM может применяться в тех случаях, когда трехмерный анализ в высоком разрешении может способствовать прояснению распределению потоков в пласте, в частности: 1. На небольших месторождениях 2. На участках пилотного заводнения 3. На отдельных участках крупных месторождений со сложной геологией 4. На участках, на которых намечено бурение боковых и горизонтальных стволов Очевидно, что если имеющиеся в наличии промыслово-геофизические исследования позволяют получить картину всего месторождения, то целесообразно интегрировать полученные данные в единую, полностью калиброванную мелкосеточную модель всего месторождения, с внесением последующих уточнений по результатам дальнейших исследований. Требования к программному обеспечению MGFM представляет собой концепцию моделирования, которую можно применять для гидродинамического моделирования на любом гидродинамическом симуляторе. Однако необходимо наличие модуля для графической визуализации замеренного и смоделированного профилей притока и насыщенности, обеспечивающее оперативную корректировку и повторное построение модели с учетом новых входных данных. Требования к объему геофизических исследований MGFM главным образом основан на информации по фактическому движению жидкости в пласте. Спектральная шумометрия, а также динамическая и статическая замеры температуры представляют собой наиболее применимые методы определения профиля притока в коллекторе. Индукционный каротаж в открытом стволе и импульсный генератор нейтронов в обсаженном стволе являются наиболее приемлемыми методами определения прорыва воды для калибровки насыщенности. Требования к методологии Модель необходимо сначала откалибровать по профилю притока, а затем скорректировать по замерам насыщенности.
