Исследование теплофизических процессов при фильтрации парафинистой нефти к горизонтальной скважине

Об авторах:

Кислицын Анатолий Александрович, доктор физико-математических наук, профессор кафед­ры прикладной и технической физики, Школа естественных наук, Тюменский государственный университет, Тюмень, Россия; a.a.kislicyn@utmn.ru, https://orcid.org/0000-0003-3863-0510

Кузнецов Сергей Викторович, кандидат физико-математических наук, координатор проекта, Газпромнефть НТЦ (г. Тюмень); kuznetsov72tmn@gmail.com

Поднебесных Александр Владимирович, кандидат геолого-минералогических наук, заместитель управляющего директора по науке, Компания СИАМ, Интегра; apodnebesnykh@integra.ru

Поляков Виталий Олегович, ведущий специалист ООО «Новатэк НТЦ»

Аннотация:

Сформулирована система уравнений тепломассопереноса при добыче парафинистой нефти горизонтальными скважинами. В уравнении сохранения энергии учтены фазовые переходы (выделение газа и кристаллизация парафина), а также эффект Джоуля — Томсона. Уравнение фильтрации записано с учетом геометрии потока нефти в квазиодномерном приближении. В основу положено допущение о локальном термодинамическом равновесии всех фаз в каждой точке пористой среды в каждый момент времени. Разработан алгоритм расчета фазового равновесия трехфазной многокомпонентной смеси, основанный на использовании термодинамических функций фугитивности (летучести) и активности. Обосновано квазиодномерное приближение уравнений, описывающих течение пластового флюида. Учтен негативный эффект снижения проницаемости призабойной зоны пласта в результате кристаллизации парафина. На основе сформулированной системы уравнений создан пакет программ, позволяющий с хорошей точностью промоделировать процесс фильтрации трехфазной многокомпонентной среды вблизи горизонтальной скважины. Исследована термодинамика процесса кристаллизации парафина. Показано, что при снижении давления происходит выделение газа (разгазирование нефти), что, в свою очередь, увеличивает скорость кристаллизации парафина. Установлено, что на продуктивность скважины существенно влияет скорость изменения забойного давления при выводе скважины на технологический режим (ВНР). С целью оптимизации этого процесса разработана программа моделирования ВНР, и показано, что при слишком быстром снижении забойного давления может произойти заметное снижение температуры, кристаллизация парафинов, уменьшение динамической пористости, и ухудшение проницаемости. На основании предложенного подхода выявлены закономерности снижения коэффициента продуктивности скважины в зависимости от интенсивности снижения забойного давления. Выполнены численные эксперименты, в результате которых определена оптимальная динамика изменения давления на забое скважины в процессе ее освоения для достижения максимального коэффициента продуктивности.

Список литературы:

1. Азиз Х. Математическое моделирование пластовых систем / Х. Азиз, Э. Сеттари. М: Недра, 1982. 407 с. 
2. Брусиловский А. И. Фазовые превращения при разработке месторождений нефти и газа / А. И. Брусиловский. М.: Грааль, 2002. 575 с.
3. Варгафтик Н. Б. Справочник по теплофизическим свойствам газов и жидкостей / Н. Б. Варгафтик. М.: Наука, 1972. 720 с.
4. Гиберт Д. П. Моделирование процесса отложения парафина на стенках насосно-компрессорной трубы нефтяной скважины / Д. П. Гиберт, Л. А. Ковригин // Вестник ПГТУ. 2007. № 9 (1). С. 15-23.
5. Заключение по результатам обработки данных ГДИС скважины № 14G Восточно-Мессояхского месторождения: отчет о НИР / Отдел интерпретации и анализа гидродинамических исследований скважин ООО «Газпромнефть. Научно-Технический Центр». Тюмень: ООО «Газпромнефть НТЦ», 2014. 6 с.
6. Каневская Р. Д. Математическое моделирование гидродинамических процессов разработки месторождений углеводородов / Р. Д. Каневская. Москва; Ижевск: Институт компьютерных исследований, 2003. 128 с.
7. Кислицын А. А. Влияние разгазирования на процесс кристаллизации парафинов в нефти / А. А. Кислицын, С. В. Кузнецов, А. В. Поднебесных, В. О. Поляков, А. Б. Шабаров // Деловой журнал Neftegaz.RU. 2016. № 3. С. 92-95.
8. Кислицын А. А. Экспериментальное и теоретическое исследование микрокристаллизации парафинов в нефти / А. А. Кислицын, А. А. Федорец, Е. В. Портнягина, С. В. Кузнецов, А. В. Поднебесных // Вестник Тюменского государственного университета. Физико-математическое моделирование. Нефть, газ, энергетика. 2015. № 3. С. 14-23.
9. Кузнецов С. В. Расчет фазового равновесия в системе «газ-нефть-парафин» / С. В. Кузнецов, М. Ю. Данько // Нефть. Газ. Новации. 2012. № 8. С. 78-81.
10. Мусакаев Н. Г. О математических схемах, описывающих процесс кристаллизации парафина в газонефтяных скважинах / Н. Г. Мусакаев // Proceedings of International Conference RDAMM-2001. Vol. 6. Pt. 2. Special Issue. 2001. Рp. 318-322.
11. Технический отчет. Анализ результатов лабораторных исследований проб нефти пласта ПК1-3 Восточно-Мессояхского месторождения: отчет о НИР / ООО «Газпромнефть. Научно-Технический Центр». Тюмень: ООО «Газпромнефть НТЦ», 2012. 22 с.
12. Relative Permeability Models. URL: http://petrowiki.org/Relative_permeability_models#Models_for_three-phase_relative_permeabilities