Our journals
Submit manuscript Sign in / Sign up
Advanced search
Article sections

ASSESSMENT OF THE PROGNOSTICATIVE ABILITY OF OIL DISPLACEMENT CHARACTERISTICS FOR AN OPERATIONAL ANALYSIS OF FIELD DEVELOPMENT PARAMETERS

Research article
Mishchenko K.P.
Tihomirova E.A.
DOI:
https://doi.org/10.23670/IRJ.2022.120.6.023
Issue: № 6 (120), 2022
Published:
2022/06/17
PDF

DOI: https://doi.org/10.23670/IRJ.2022.120.6.023

ОЦЕНКА ПРОГНОЗНОЙ СПОСОБНОСТИ ХАРАКТЕРИСТИК ВЫТЕСНЕНИЯ НЕФТИ ДЛЯ ОПЕРАТИВНОГО АНАЛИЗА ПОКАЗАТЕЛЕЙ РАЗРАБОТКИ МЕСТОРОЖДЕНИЯ

Научная статья

Мищенко К.П.1, *, Тихомирова Е.А.2

1 Санкт-Петербургский горный университет, Санкт-Петербург, Россия;

2 Санкт-Петербургский государственный университет, Санкт-Петербург, Россия

* Корреспондирующий автор (kirill210399[at]mail.ru)

Аннотация

В статье анализируется проблема извлечения остаточных запасов нефти. С этой целью используются характеристики вытеснения, которые являются простым и оперативным методом анализа, обладающим высокой точностью получаемых данных за счет отражения истории залежи на протяжении всего срока разработки. Объектом проведения анализа является залежь месторождения X, приуроченная к Яковлевской свите. В работе проведен прогноз технологических показателей добычи на основании характеристик вытеснения. Результаты прогноза продемонстрировали высокую степень сходимости с фактическими данными. На основании этого рекомендуется использование характеристик вытеснения при анализе разработки месторождения. Отличие прогнозных и фактических данных для рассматриваемого объекта вызвано в первую очередь изменением темпа разработки ввиду увеличения закачки.

Ключевые слова: характеристики вытеснения, остаточные запасы нефти, прогнозирование добычи.

ASSESSMENT OF THE PROGNOSTICATIVE ABILITY OF OIL DISPLACEMENT CHARACTERISTICS FOR AN OPERATIONAL ANALYSIS OF FIELD DEVELOPMENT PARAMETERS

Research article

Mishchenko K.P.1, *, Tihomirova E.A.2

1  Saint Petersburg Mining University, Saint Petersburg, Russia;

2 Saint Petersburg State University, Saint Petersburg, Russia

* Corresponding author (kirill210399[at]mail.ru)

Abstract

The article analyses the problem of remaining in place oil extraction. For this purpose, displacement characteristics are used, which is a simple and timely analysis method with high accuracy of data obtained through the history of the deposit throughout the exploration period. The object of the analysis is the deposit X, timed to the Yakovlevskaya formation. The article has conducted a forecast of technological performance of extraction on the basis of displacement characteristics. Its results showed a high degree of correlation with the actual data. On this basis, it is recommended for displacement characteristics to be used in mining analysis. The difference between the forecasting and the actual data for the object in question is primarily due to a change in the rate of development as a result of an increase in pumping.

Keywords: displacement characteristics, remaining oil in place, production forecasting.

Введение

Потребность в углеводородных ресурсах увеличивается с каждым годом, для её удовлетворения требуется наращивать ресурсную базу путем открытия новых залежей и месторождений, вовлечения ранее неразрабатываемых запасов. При этом в долгосрочной перспективе для поддержания и увеличения уровня добычи нефти необходимо рационально подходить к процессу разработки месторождений, стремиться к достижению оптимального коэффициента извлечения нефти (КИН) при достижении максимальных показателей экономической эффективности.

Около 60 % запасов месторождений в России приурочено к трудноизвлекаемым: с плохими коллекторскими свойствами, аномальными свойствами нефти, удаленными от инфраструктуры [1]. Существенная доля разрабатываемых месторождений находится на третьей и четвертой стадиях разработки, характеризующихся высокой обводненностью и недостижением проектного КИН [3].

Актуальной проблемой является оптимизация сроков разработки и извлечение остаточных запасов нефти, находящейся в слабопроницаемых пропластках и участках, не охваченных заводнением; в линзах и у непроницаемых экранов, не вскрытых скважинами; в застойных зонах однородных пластов; капилярно-удержанной и пленочной нефтью [8].

Сформированы различные пути решения данной проблемы: проведение геолого-технических мероприятий по выравниванию профиля приемистости, ограничению водопритока, закачке химических реагентов, улучшающих свойства нагнетаемой жидкости, зарезка боковых стволов и бурение новых скважин. Вышеперечисленные решения требуют точного адресного воздействия на разрабатываемый объект, при этом основной проблемой является высокая неопределенность местоположения недренируемых и слабодренируемых зон [8].

В этом случае наиболее рациональным способом является анализ выработки запасов на основе характеристик вытеснения или гидродинамической модели. Ухудшение структуры запасов и необходимость проведения комплексной оценки добычи накладывают особые условия и требования при выполнении расчетов [7]. Второй способ более трудоемкий, требует большого объема данных и качественных вычислительных мощностей, время расчетов может достигать нескольких суток, цена ошибки существенно возрастает. Первый же способ обладает меньшей точностью, но в условиях недостатка исходных данных (не требует информации о фильтрационных и геологических свойствах) и ограниченных вычислительных мощностях демонстрирует лучшие показатели сходимости. [7].

Целью работы является получение аналитической характеристики вытеснения, максимально коррелирующей с данными эксплуатации месторождения, которая позволит сделать прогноз добычи и осуществить расчет потенциальных начальных извлекаемых запасов.

Объектом проведения анализа является залежь месторождения X, приуроченная к Яковлевской свите. Разработка объекта ведется с применением системы заводнения. Начальные геологические запасы нефти объекта разработки составляют около 610 млн. т., извлекаемые около 270 млн. т. нефти. Отбор от начальных извлекаемых запасов более 50%.

Основная часть

Анализ характеристик вытеснения является экстраполяционным промыслово-статистическим методом, отображающим зависимости изменения технологических параметров добычи флюидов в ходе разработки (суммарная и текущая добыча нефти, жидкости и воды, текущий и накопленный водонефтяной фактор, число скважин, обводненность и другие параметры). Изменения параметров тесно связано с увеличением/уменьшением фонда скважин, изменением режима работы скважин и проведением геолого-технических мероприятий. Полученные на основе анализа фактических данных за историю разработки объекта и экстраполированные в будущее зависимости позволяют спрогнозировать параметры добычи флюидов и конечный КИН на объекте при режиме вытеснения нефти водой [4], [7], [10].

Выделяются интегральные и дифференциальные характеристики, кривые обводнения и падения, двухпараметрические и многопараметрические зависимости [13].

При этом характеристики вытеснения имеют недостатки: высокая погрешность при маленькой обводненности; потребность в фактических исторических данных; отсутствие объективных критериев подбора характеристик вытеснения и интервала анализа. Не рекомендуется применять кривые обводнения при обводненности менее 50% [13].

Большое количество различных зависимостей, используемых при построении характеристик вытеснения, и отсутствие четкого алгоритма приводят к расхождению прогнозов у разных специалистов даже при одинаковых входных данных. Принципиальные отличия закладываются при выборе временного промежутка для анализа, при формулировании критериев отбора кривых, при выборе предельных значений обводненности. Иногда специалисты проводят расчет по разным характеристикам вытеснения, не задаваясь едиными условиями, в результате чего получают существенное расхождение в результатах. А при выборе конечного прогнозного значения принимают среднее значение по «удобной» выборке или используют одну наиболее удовлетворяющую характеристику вытеснения.

Однако отличие прогнозных результатов вызвано не только субъективностью выбора, но и ошибками при внесении входных данных, так при построении эмпирических зависимостей годовые и накопленные показатели по добыче нефти и воды должны выражаться в пластовых условиях, так как характеристики вытеснения отображают процесс фильтрации водонефтяной смеси в пласте. Интегральные кривые менее чувствительны к изменению режима работы залежи, что делает их применение более предпочтительным [4], [5], [8], [11]. Алгоритм для оценки технологической эффективности мероприятий с применением характеристик вытеснения состоит из следующих шагов [4]:

  1. Выбирается оптимальный период анализа предыстории, основным условием выступает максимизация корреляции при наиболее длительной предыстории. Минимальный период принимается 18 месяцев.
  2. Следующим шагом подбираются наиболее подходящие характеристики вытеснения. Методом наименьших квадратов рассчитываются входящие в уравнения коэффициенты.
  3. Далее полученная функция экстраполируется для получения прогнозных показателей разработки месторождений. Прогноз запасов производится до достижения предельной обводненности продукции (как правило, 98%), после достижения которой последующая эксплуатация считается нерентабельной [13].

Для анализа точности прогнозирования технологических показателей использовались одни из самых распространенных характеристик вытеснения (см. таблицу 1) [2], [11], [12]. Указанные характеристики вытеснения показывают наиболее близкий к фактическому результат, при разработке месторождения с системой заводнения.

Таблица 1 – Используемые характеристики вытеснения

Название характеристики вытеснения Уравнение
Метод Камбарова
Метод Сазонова
Метод Пирвердяна
Метод Максимова
Метод Давыдова

Примечание: Qн – накопленная добыча нефти, т; Qв-накопленная добыча воды, т; Qж-накопленная добыча жидкости, т; A,B – коэффициенты

На основании анализа применения характеристик вытеснения на объектах аналогах, а также ограниченной истории разработки месторождения, в качестве базового периода приняты фактические данные по разработке месторождения за 2013–2016 год (см. таблицу 2).

Таблица 2 – Фактические данные по накопленной добыче объекта

Год Накопленная добыча жидкости, тыс.т Накопленная добыча воды, тыс.т Накопленная добыча жидкости, тыс.т
2013 47500,96 18302,716 65803,676
2014 61920,507 33746,076 95666,583
2015 76245,181 60668,77 136913,951
2016 89979,95 100133,562 190113,512

Проведена аппроксимация фактических данных с целью получения коэффициентов  уравнений, получен прогнозный тренд по различным характеристикам вытеснения (см. рисунок 1, рисунок 2, рисунок 3. рисунок 4, рисунок 5).

1

Рис. 3 – Метод Пирвердяна

1

Рис. 5 – Метод Давыдова

На основании полученных зависимостей по разным характеристикам вытеснения представлен прогноз технологических показателей в горизонте имеющихся фактических данных, чтобы проанализировать сходимость прогнозных и фактических значений (см. рисунок 6).

1

Рис. 6 – Прогнозные показатели по различным характеристикам вытеснения

Наилучшую сходимость демонстрирует методы Сазонова, Давыдова и Максимова, что связано с использованием функции добычи воды и функции линейного логарифма, которые несколько завышает прогнозируемые показатели. На основании расчета прогноза по методу Сазонова извлекаемые запасы объекта составляют около 260 млн. т нефти., что приближено к принятым в проекте значениям.

Следует отметить, что такое существенное отличие фактических и прогнозных данных связано с отсутствием привязки к числу скважин, в результате чего дополнительная добыча может быть обеспечена бурением новых скважин и зарезкой боковых стволов. Дополнительным фактором выступает смена режимов добычи за счет существенного увеличения закачки с 2017 года.

Заключение

Характеристики вытеснения являются простым и оперативным методом анализа, который обладает высокой точностью получаемых данных за счет отражения истории залежи на протяжении всего срока разработки. С целью проведения анализа с большей степенью сходимости необходимо связать количество эксплуатационных скважин к накопленной добыче по годам, а также учесть геолого-технические мероприятия, проводимые на месторождении за рассматриваемый период времени.

В работе проведен прогноз технологических показателей добыче на основании характеристик вытеснения. Результаты прогноза продемонстрировали высокую степень сходимости с фактическими данными. На основании этого рекомендуется использование характеристик вытеснения при анализе разработки месторождения. Отличие прогнозных и фактических данных для рассматриваемого объекта вызвано в первую очередь изменением темпа разработки ввиду увеличения закачки.

Конфликт интересов Не указан. Conflict of Interest None declared.

Список литературы / References

  1. Анурьев М.К. К прогнозированию темпов снижения добычи нефти по данным истории разработки нефтяных залежей / М.К. Анурьев, Т.М. Гуляева, А.В. Лекомцев // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Геология, нефтегазовое и горное дело. – 2013. – № 6. – С. 93–100
  2. Гагарина Е.М. Использование характеристик вытеснения нефти для оценки эффективности форсированного отбора жидкости на объекте Б2+ Б3 Покровского месторождения / Е.М. Гагарина // Актуальные научные исследования в современном мире. – 2017. – №. 5–4. – С. 46–52
  3. Гусева Д.Н. Способ оценки выработки запасов зрелых нефтяных месторождений / Д.Н. Гусева, П.В. Зимин, А.В. Аржиловский // Нефтепромысловое дело. – 2016. – № 12. – С. 5–9
  4. Исмагилов И.Р. Анализ технологической эффективности ГТМ с использованием характеристик вытеснения в условиях объектов НГДУ «Альметьевнефть» / И.Р. Исмагилов // Проблемы разработки месторождений углеводородных и рудных полезных ископаемых. – 2014. – № 1. – С. 235–238
  5. Казаков А.А. Методическое обеспечение единых подходов оценки эффективности методов ПНП / А.А.Казаков// Технологии топливноэнергетического комплекса. – 2003. – № 2. – С. 47–53
  6. Казаков, А.А. Методы характеристик вытеснения нефти водой / А.А. Казаков. – Москва : Недра, 2020. – 176 с.
  7. Камалеева Л. Л. Применение характеристик вытеснения для экспресс-оценки прогнозных показателей добычи/ Л.Л. Камалеева, М.Р. Рахимов, А.Р. Хафизов // Научно-технический журнал «Проблемы сбора, подготовки и транспорта нефти и нефтепродуктов». – 2020. – № 1. – С. 72–80
  8. Карсаков А.В. Проблемы и технологии освоения остаточных запасов нефти / А.В. Карсаков // Проблемы геологии и освоения недр: труды XXV Международного симпозиума имени академика М.А. Усова студентов и молодых учёных, посвященного 120-летию горногеологического образования в Сибири, 125-летию со дня основания Томского политехнического университета, Томск, 5–9 апреля 2021 г. Т. 2. – Томск, 2021. – 2021. – Т. 2. – С. 82–83
  9. Назаренко, М.Ю. Применение машинного обучения для вероятностного прогнозирования добычи и расчета потенциальных извлекаемых запасов нефти / М.Ю. Назаренко, А.Б. Золотухин // Нефтяное хозяйство. – 2020. – № 9. – С. 109–113
  10. Саранча А.В. Анализ разработки месторождений ХМАО-Югры с позиции их стадийности / А.В. Саранча, И.С.Саранча // Академический журнал Западной Сибири. – 2014. – Т. 10. – № 1. – С. 126–127
  11. Харисов М.Н. Анализ характеристик вытеснения по скважинам и эксплуатационным объектам месторождений углеводородного сырья / М.Н. Харисов, Э.А. Харисова, Э.А. Майский // Научно-технический журнал «Проблемы сбора, подготовки и транспорта нефти и нефтепродуктов». – 2017. – №. – С. 73–83
  12. Хребтова Е.А. Прогнозная способность характеристик вытеснения на примере Повховского месторождения / Е.А. Хребтова, М.И. Серебренников // ModernScience. – 2020. – №. 9–2. – С. 359–363
  13. Шумко В.С. Оценка извлекаемых запасов нефти с применением интегральных характеристик вытеснения на основе вероятностной методики / В.С. Шумко, Е.И. Мамчистова, С.С. Кузовлев // Известия высших учебных заведений. Нефть и газ. – 2021. – № 2. – С. 78–8
  14. Шумко, В.С. Использование характеристик вытеснения для оценки технологических показателей при базовом варианте разработки / В.С. Шумко, Е.И. Мамчистова // Материалы Международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Новые технологии – нефтегазовому региону» (Тюмень, 20–21 мая 2020 г.). – Тюмень : ТИУ, 2020. – С. 221–224

Список литературы на английском языке / References in English

  1. Anur'ev M.K. K prognozirovaniju tempov snizhenija dobychi nefti po dannym istorii razrabotki neftjanyh zalezhej [Forecasting the rate of oil growth based on the history of the development of oil deposits] / M.K. Anur'ev, T.M. Guljaeva, A.V. Lekomcev // Vestnik Permskogo nacional'nogo issledovatel'skogo politehnicheskogo universiteta. Geologija, neftegazovoe i gornoe delo [Bulletin of the Perm National Research Polytechnic University. Geology, oil and gas and mining]. – 2013. – № 6. – P. 93–100 [in Russian]
  2. Gagarina E.M. Ispol'zovanie harakteristik vytesnenija nefti dlja ocenki jeffektivnosti forsirovannogo otbora zhidkosti na ob'ekte B2+ B3 Pokrovskogo mestorozhdenija [Using oil loss characteristics to assess the efficiency of detecting forced fluid at the B2+ B3 facility of the Pokrovskoye field] / E.M. Gagarina // Aktual'nye nauchnye issledovanija v sovremennom mire [Actual scientific research in the elite world]. – 2017. – №. 5-4. – P. 46–52 [in Russian]
  3. Guseva D.N. Sposob ocenki vyrabotki zapasov zrelyh neftjanyh mestorozhdenij [A method for assessing the development of reserves of mature oil fields] / D.N. Guseva, P.V. Zimin, A.V. Arzhilovskij // Neftepromyslovoe delo [Oil engineering]. – 2016. – № 12. – P. 5–9 [in Russian]
  4. Ismagilov I.R. Analiz tehnologicheskoj jeffektivnosti GTM s ispol'zovaniem harakteristik vytesnenija v uslovijah ob#ektov NGDU «Al'met'evneft'» [Analysis of the technological efficiency of geological and technical operations using the characteristics of the assessment in the conditions of the facilities of the OGPD Almetneft] / I.R. Ismagilov // Problemy razrabotki mestorozhdenij uglevodorodnyh i rudnyh poleznyh iskopaemyh [Problems of development of deposits of hydrocarbon and ore minerals]. – 2014. – № 1. – P. 235–238 [in Russian]
  5. Kazakov A.A. Metodicheskoe obespechenie edinyh podhodov ocenki jeffektivnosti metodov PNP [Methodological support of unified approaches to assessing the effectiveness of PNP methods] / A.A. Kazakov // Tehnologii toplivnojenergeticheskogo kompleksa [Technologies of the fuel and energy complex]. – 2003. – № 2. – P. 47–53. [in Russian]
  6. Kazakov A.A. Metody harakteristik vytesnenija nefti vodoj [Methods of characteristics of oil recovery] / A.A. Kazakov. – Moskva : Nedra, 2020. – 176 p [in Russian]
  7. Kamaleeva L.L. Primenenie harakteristik vytesnenija dlja jekspress-ocenki prognoznyh pokazatelej dobychi [Application of the characteristics of the expected express assessment of forecast income] / L.L. Kamaleeva, M.R. Rahimov, A.R. Hafizov // Nauchno-tehnicheskij zhurnal «Problemy sbora, podgotovki i transporta nefti i nefteproduktov» [Scientific and technical journal "Problems of gathering, preparation and transportation of oil and oil products"]. – 2020. – № 1. – P. 72–80 [in Russian]
  8. Karsakov A.V. Problemy i tehnologii osvoenija ostatochnyh zapasov nefti [Problems and technologies of residual oil reserves development] / A.V. Karsakov // Problemy geologii i osvoenija nedr: trudy XXV Mezhdunarodnogo simpoziuma imeni akademika M.A. Usova studentov i molodyh uchjonyh, posvjashhennogo 120-letiju gornogeologicheskogo obrazovanija v Sibiri, 125-letiju so dnja osnovanija Tomskogo politehnicheskogo universiteta, Tomsk, 5-9 aprelja 2021 g. [Problems of geology and subsoil development: Proceedings of the XXV scientific symposium named after Academician M.A. Usov of students and young scientists, dedicated to the 120th anniversary of mining and geological education in Siberia, the 125th anniversary of the founding of Tomsk Polytechnic University, Tomsk, April 5–9, 2021. V. 2.] – Tomsk, 2021. – 2021. – V. 2. – P. 82–83 [in Russian]
  9. Nazarenko M.J. Primenenie mashinnogo obuchenija dlja verojatnostnogo prognozirovanija dobychi i rascheta potencial'nyh izvlekaemyh zapasov nefti [Application of machine calculation for probabilistic forecasting of income and calculation of recoverable oil reserves] / M.J. Nazarenko, A.B. Zolotuhin // Neftjanoe hozjajstvo [Oil industry]. – 2020. – № 9. – P. 109–113 [in Russian]
  10. Sarancha A.V. Analiz razrabotki mestorozhdenij HMAO-Jugry s pozicii ih stadijnosti [Analysis of the development of deposits of the Khanty-Mansiysk Autonomous Okrug-Yugra from the standpoint of their stages] / A.V. Sarancha, I.S. Sarancha // Akademicheskij zhurnal Zapadnoj Sibiri [Academic journal for the study of Siberia]. – 2014. – Vol. 10. – № 1. – P. 126–127 [in Russian]
  11. Harisov M.N. Analiz harakteristik vytesnenija po skvazhinam i jekspluatacionnym ob'ektam mestorozhdenij uglevodorodnogo syr'ja / M.N. Harisov, E.A. Harisova, E.A. Maisky // Nauchno-tehnicheskij zhurnal «Problemy sbora, podgotovki i transporta nefti i nefteproduktov» [Scientific and technical journal "Problems of collection, preparation and transportation of oil and oil products]. – 2017. – №. 4. – P. 73–83 [in Russian]
  12. Hrebtova E.A. Prognoznaja sposobnost' harakteristik vytesnenija na primere Povhovskogo mestorozhdenija [Predictive characteristic of exposure to the use of the Povkhovskoye deposit] / E.A. Hrebtova, M.I. Serebrennikov // Modern Science. – 2020. – №. 9–2. – P. 359–363 [in Russian]
  13. Shumko V.S. Ocenka izvlekaemyh zapasov nefti s primeneniem integral'nyh harakteristik vytesnenija na osnove verojatnostnoj metodiki [Estimation of recoverable oil reserves using complex loss characteristics based on probabilistic methods] / V.S. Shumko, E.I. Mamchistova, S.S. Kuzovlev // Izvestija vysshih uchebnyh zavedenij. Neft' i gaz [Oil and gas]. – 2021. – № 2. – P. 78–88 [in Russian]
  14. Shumko V.S. Ispol'zovanie harakteristik vytesnenija dlja ocenki tehnologicheskih pokazatelej pri bazovom variante razrabotki [The use of a characteristic deviation to assess technological indicators in the basic development option] / V.S. Shumko, E.I. Mamchistova // Materialy Mezhdunarodnoj nauchno-prakticheskoj konferencii studentov, aspirantov i molodyh uchenyh «Novye tehnologii – neftegazovomu regionu» (Tjumen', 20–21 maja 2020 g.) [Proceedings of the international scientific and practical conference of students, graduate students and young scientists “New technologies for the oil and gas region" (Tyumen, May 20–21, 2020)]. – Tjumen' : TIU, 2020. – P. 221–224 [in Russian]