Исследование эффективности закачки газа и воды в нефтяной пласт

Автор: Елена Анатольевна Веденеева

Соавторы: Афанасьев Андрей Александрович

Организация: НИИ механики МГУ им. М.В. Ломоносова

Исследуется эффективность газового воздействия на нефтяной пласт, в рамках моделирования смешивающегося вытеснения в пористой среде при закачке углеводородного (УВ) газа. Для описания течения в пористой среде, используется композиционная модель фильтрации, позволяющая учесть изменения компонентного состава жидкостей и газов в пласте, теплофизические свойства которых задаются уравнением состояния Ван-дер-Ваальсового типа. Эффективность нефтеотдачи сравнивается с получаемой при применении традиционной технологии заводнения. Для проведения исследований разрабатывающийся авторами комплекс программ MUFITS [1,2] дополнен модулем для композиционного моделирования фильтрации. На данном примере демонстрируются его обновленные функциональные возможности.

В модели учитывается, что в зависимости от давления и температуры УВ смесь находится либо в однофазном состоянии газа или жидкости (нефти), либо в двухфазном состоянии газ–нефть. Вода же не смешивается с УВ, образуя отдельную компоненту жидкости. Давление во всех фазах считается одинаковым – капиллярное давление пренебрежимо мало, изменение температуры – тоже. Течение происходит в тонком горизонтальном пласте, влиянием силы тяжести пренебрегается.

Рассматриваются модельные составы нефти и вытесняющего газа, совпадающие с одними из предложенных в [3] – случай A. По постановке задача является автомодельной задачей Римана. Её решение состоит из последовательности сильных разрывов (S), на которых рвутся распределения насыщенностей газа s_g и воды s_w, полные концентрации компонент смеси z_i; центрированных волн Римана (R) и областей однородного распределения параметров, распространяющихся от входной границы внутрь области (S₄-S₃RS₂-S₁). В случае B в пласт закачивается вода, а решение содержит только один разрыв и одну волну Римана (R_*S_*) – случай B. Результаты численного моделирования приведены на рис. (рис. Распределения насыщенностей газа и воды в случаях А и B (а) и полных мольных концентраций в задаче А (б), соответственно.)

Исследованы характерные времена, на которых закачка газа позволяет извлечь наиболее ценные УВ компоненты нефти. Показано, что закачка воды в целом более эффективный метод повышения нефтеотдачи из пластов, насыщенных нефтью рассмотренного модельного состава. Газовое воздействие позволяет извлечь дополнительное количество промежуточных компонент УВ ряда только после закачки 3 поровых объемов газа. Однако, это дополнительное количество мало и, по-видимому, не имеет практической значимости. Еще меньший эффект достигается при вытеснении тяжелых компонент.

1. Afanasyev A.A. Hydrodynamic modelling of petroleum reservoirs using simulator MUFITS// Energy Procedia. 2015. V. 76. P. 427–435.

2. Afanasyev A., Kempka T., Kühn M., Melnik O. Validation of the MUFITS reservoir simulator against standard CO2 storage benchmarks and history-matched models of the Ketzin pilot site // Energy Procedia. 2016. V. 97. P. 395–402.

3. Orr F.M. Theory of gas injection processes. Holte, Denmark: Tie-Line Publications, 2007. 381 p.