Интегрированный подход к реализации фазовых явлений в фильтрационных моделях

Энергетическую составляющую процесса разработки и результирующие показатели по динамике коэффициента нефтеизвлечения во многом определяют такие компоненты, как граничные условия, капиллярные кривые и функции относительных фазовых про-ницаемостей.

Самые интересные и спорные вопросы возникают при задании относительных фазовых проницаемостей по нефти и воде. Опыт гидродинамического моделирования даже относительно простых залежей при эксплуатации их методом заводнения показал, что прямое использование лабораторных зависимостей не позволяет воспроизвести фактические показатели разработки.

Самые распространенные несоответствия – это более быстрое продвижение воды в фильтрационной модели и существенное снижение дебитов жидкости скважин или роста перепадов давлений по мере заводнения продуктивного пласта [1].

В качестве примера рассмотрим стандартный вид кривых ОФП по нефти ( Е н ) и воде ( Е в ) , полученных в лабораторных условиях для образца керна, отобранного из пласта Ю1 васюганской свиты (рис. 1.1). Сопутствующие геолого-физические характеристики: пористость образца – 20,9 %, абсолютная проницаемость – 84 мД, вязкость нефти (ц н ) - 0,83 спз, вязкость воды (ц в ) - 0,34 спз.

На основе имеющихся данных рассчитаем соответствующие функции проводимости и Баклея. Результаты расчетов приведены на рис. 1.2. Функция проводимости во многом определяет энергетическую характеристику залежи по мере ее заводнения, функция Баклея, в свою очередь, влияет на фильтрационную характеристику или динамику обводнения продукции.

Представленная функция Баклея, по крайней мере, на качественном уровне отображает основные этапы процесса эксплуатации, т.е. относительно безводный период добычи нефти, интенсивный рост обводненности, связанный с приходом фронта заводнения, и заключительный период, в течение которого происходит вытеснение нефти из низкопроницаемых пропластков.

Керновая же функция проводимости противоречит результатам эксплуатации подавляющего большинства месторождений Западной Сибири. Согласно представленной зависимости, по мере прихода фронта заводнения (в интервале текущей водонасыщенности от 0,4 до 0,6) средний дебит скважин при постоянной депрессии должен был снизиться более чем в 6 раз, чего на практике, как правило, не наблюдается. Поскольку лабораторные фазовые проницаемости, полученные на образцах керна, зачастую плохо описывают поведение всей пластовой системы, возникает необходимость в их модификации. Прежде всего, следует определиться с поведением функции проводимости по мере заводнения пласта.

Рис. 2. Функция Баклея-Леверетта и функция проводимости.

Для принятия решения по этому вопросу лучше всего обратиться к опыту эксплуатации аналогичных объектов. Допустим, решено, что проводимость пласта по мере его заводнения остается постоянной (или изменяется каким-либо образом, это не влияет на суть дела). Тогда, сохраняя керновую функцию Баклея, для приближения моделируемых условий к реальным необходимо решить обратную задачу: модифицировать кривые относительных фазовых проницаемостей согласно актуализированной функции проводимости. Кривые ОФП после предложенной модификации представлены на рис. 1.3.

Рис. 1 . Кривые ОФП по нефти и воде.

S-образный вид полученной кривой ОФП по нефти (если рассматривать ее от своей насыщенности) только на первый взгляд кажется непривычным. На самом деле он нисколько не противоречит здравому смыслу (для того, чтобы существенно повлиять на фазовую проницаемость по нефти, вода должна набрать некоторый «критический» объем). Подобный вид кривых ОФП получен и в лабораторных экспериментах [2].

Допуская подобное решение задачи, предложенная технология представляется перегруженной косвенными методами, применение которых последовательно отдаляет нас от реально существующих условий. Возможность интеграции этапов обработки результатов лабораторных экспериментов на керне и их адаптации для гидродинамического моделирования позволяет достичь большего правдоподобия реализации процессов фильтрации флюидов. Так, выявленные зависимости позволят построить функцию подвижности, адекватно воспроизводящую процесс разработки и согласующуюся с накопленным опытом эксплуатации месторождений. Подобная технология упростит процесс учета геолого-промысловых условий и характеристик при построении фильтрационной модели.

Таким образом, решение вопроса реализации интегрированного подхода к воспроизведению фазовых явлений при гидродинамическом моделировании видится актуальным и несет очевидную практическую пользу и технологическую эффективность при минимизации временны́ х затрат.