Повышение эффективности геолого-технических мероприятий на основе регулирования определяющих факторов

ХХУ1 съезд КПСС поставил перед работниками нефтяной промышленности страны большие задачи. Директивами съезда намечено в XI пятилетке довести годовую добычу нефти, включая газовый конденсат, до 620−645 млн тонн /I/.Основными условиями решения этой задачи являются открытие и скорейший ввод в промышленную эксплуатацию новых месторождений, а также повышение нефтеотдачи на разрабатываемых площадях. Достижение и поддержание высокого уровня добычи нефти в значительной мере связано с результатами геолого-технических мероприятий, имеющих широкое практическое применение. Несмотря, однако, на большой опыт проведения многих видов Г Ш, эффективность их в ряде случаев недостаточна. Основным направлением повышения эффективности геолого-технических мероприятий является совершенствование выбора объектов, видов и технологических параметров проводимых процессов. Решение этих вопросов основано на выявлении и учете большого числа факторов, характеризующих состояние системы «скважина-пласт» и эффективность воздействия на нее тех или иных мероприятий. Между тем, многообразие и сложность процессов, происходящих в этой системе, и недостаточность информации о них значительно затрудняют принятие оптимальных решений о проведении ГТМ. В связи с этим актуальными являются дальнейшие исследования по разработке способов выявления и регулирования основных факторов, определяющих эффективность Г Ш .Цель работы. Повышение эффективности геолого-технических мероприятий на основе регулирования определяющих факторов. — 5 В работе решены следующие задачи: 1. Предложены приемы выбора оптимальных геолого-фазических и технологических условий проведения геолого-технических мероприятий- 2. Разработан способ борьбы с вредным влиянием газа на производительность добывающих скважин- 3. Оценена эффективность геолого-технических мероприятий с позиции влияния их на динамику показателей разработки залежей. Поставленные задачи решались путем: — сбора и обработки промысловых данных с использованием ЭВМ- - проведения экспериментальных исследований на моделях пластовой системы и апробации полученных результатов в промысловых условиях. Научная новизна.1. Разработаны приемы выбора оптимальных видов, времени и технологических параметров проведения геолого-технических мероприятий в условиях ограниченной информации.2. Для диагностирования изменений состояния газозвдцкостных систем в пористой среде в результате воздействия растворами ПАВ впервые предложено использовать кривые восстановления давления.3. Предложен способ оценки влияния проведения геолого-технических мероприятий на показатели разработки залежей в целом. Практическая ценность и реализация результатов работы. Предложенные в работе приемы выбора видов, времени и условий проведения геолого-технических мероприятий позволяют принимать решения в условиях ограниченности исходной информации и повысить эффективность проводимых работ. — 6 Воздействие на призабойную зону водными растворами ПАВ с целью увеличения коэффициентов наполнения насосов дает возможность повысить производительность скважин, оборудованных ШГН. Применение данного способа в НГДУ «Орджониквдзенефть» позволило в ряде скважин увеличить дебит нефти в среднем на ЗЪ%, Средняя продолжительность эффекта при этом составила более 4 месяцев (акт внедрения приводится в приложении).Рассмотренный способ оценки вязко-упругих свойств тампонажных систем позволяет оперативно регулировать охват пласта по толщине при проведении ремонтно-изоляционных работ. Предложенный способ анализа эффективности ГТМ по залежи в целом позволил оценить изменения предельных значений показателей разработки залежи за счет проведения мероприятий. Материалы диссертации и предлагаемые методы вошли в «Методическое руководство по анализу технологических процессов при разработке морских нефтяных, газовых и газоконденсатных месторождений», утвержденное Мингазпромом СССР (1983 г.).Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались на: 1. 1У Республиканской научной конференции аспирантов вузов Азербайджана, г. Баку, I98I г. 2. Научно-практической конференции молодых ученых г. Баку «О роли научных исследований молодых ученых в социально-экономическом развитии г. Баку в XI пятилетке и в перспективе», посвященной 60-летию образования СССР, г. Баку, 1982 г. 3. У Всесоюзной школе-семинаре по вопросам гидродинамики, технического диагностирования и надежности трубопроводного транспорта, г. Уфа, 1982 г. — 7 4. Ш Всесоюзной конференции по механике аномальных систем, посвященной 60-летию образования СССР, г. Баку, 1982 г. 5. У Республиканской научной конференвди аспирантов взгзов Азербайджана, г. Баку, 1982 г. 6. Всесоюзном семинаре «Пути повышения нефтеотдачи пластов и интенсификация разработки нефтяных месторовдений путем совершенствования технологических процессов», г. Ухта, 1983 г. Структура работы.Диссертация состоит из введения, трех глав, выводов, списка литературы, насчитывающего 70 наименований, и приложения, содержит «70 страниц машинописного текста, 20 таблиц, 28 рисунков. Первая глава посвящена способам регулирования проведения геолого-технических мероприятий, основанным на математико-статистических методах. Разработка их обусловлена частой необходимостью принятия решений в условиях ограниченности информации как о характеристиках обрабатываемых объектов, так и о факторах, определяющих результаты воздействия на них тех или иных мероприятий. В работе рассматривается задача выявления факторов, обуславливающих степень эффективности ГТМ. Показана возможность ее решения с помощью аппарата связей меащу качественными признаками. Для повышения эффективности классификации и прогноза результатов ГТМ предложено использовать совокупность нескольких методов распознавания. Рассмотрены приемы выбора видов и времени проведения мероприятий, основанные на применении аппаратов теорий игр и малых выборок. Технология проведения мероприятий, обеспечивающая получение оптимальных результатов по нескольким показателям, выбирается с помощью теории расплывчатых множеств. — 8 Вторая глава посвящена вопросам повышения эффективности методов борьбы с осложнениями в процессе эксплуатации скважин. Рассмотрены возможности регулирования состояния призабойной зоны скважин при возникновении в ней нарушений, приводящих к водеи газопритокам в скважины. Регулирование охвата пласта при проведении изоляционных работ осуществляется за счет использования вязко-упругих свойств тампонажных систем. Для оценки наличия и условий проявления этих свойств применен подход, основанный на данных ротационной вискозиметрии. Приведены результаты лабораторных исследований по регулированию состояния газожидкостных систем, насыщающих пористую среду. На их основе проведены промысловые испытания по воздействию на призабойную зону скважин водными растворами ПАВ с целью уменьшения вредного влияния газа. Проведен анализ полученных по скважинам результатов. Третья глава посвящена вопросам влияния геолого-технических мероприятий на показатели разработки нефтяных залежей. По большому числу опубликованных работ собраны результаты исследований влияния геолого-технических и технологических условий разработки местороадений на коэффициент нефтеотдачи. Для обработки собранного материала использованы методы экспертных оценок. Рассмотрен вопрос оценки эффективности Г Ш с позиции влияния их на основные показатели разработки залежи в целом. Задача решена на примере проведения методов воздействия на призабойную зону скважин с применением аппарата эволюционного моделирования. Результаты всех видов геолого-технических мероприятий обус- 9 лавливаются, как известно, большим числом факторов. Выявление этих факторов является основой для эффективного регулирования проведения мероприятий. В данном направлении проведено значительное число теоретических, экспериментальных и промысловых исследований. Накоплен опыт проведения различных вицов ПМ в конкретных условиях /13, 23,53/, изучено влияние на результаты мероприятий геолого-физических /10,55,69/, технологических /39,56/ и прочих факторов. Путем сбора, систематизации и обобщения результатов этих исследований могут быть, с одной стороны, охарактеризована изученность вопросов эффективности отдельных видов Г1М и, с другой стороны, выявлены общие представления о механизме воздействия мероприятий на систему «скважина-пласт» .Меаду тем, реализация такого подхода существенно затруднена вследствие разнородности данных, полученных в результате различных исследований. В связи с этим для формализации и обработки подобного рода информации представляется целесообразным применение математико-статистических методов экспертных оценок, позволяющих выявить коллективное мнение группы специалистов по той или иной проблеме. Экспертные методы в настоящее время уже нашли широкое применение для решения ряда инженерных задач, в том числе и нефтяной промышленности /18,57,58/. Б частности, в /18/ методы экспертных оценок использованы для обработки результатов опроса работников некоторых НГДУ ПО «Башнефть» о факторах, определяющих эффективность проводимых в данном районе мероприятий. Рассмотрим применение данного подхода к оценке изученности вопросов эффективности геолого-технических мероприятий на примере гицроразрыва пластов. — 10 ^ Для этой цели были собраны литературные данные по 32 работам советских и зарубежных авторов, в которых изучался вопрос влияния различных геолого-физических и технологических факторов на эффективность проведения гидроразрыва пластовС/13,32,34,43/ и прочие работы, не приведенные в списке литературы в связи с их многочисленностью). В результате систематизации собранного материала были выделены 15 основных факторов, влияние которых на эффективность ГРП исследовалось в рассмотренных работах: 1. Тип пласта- 2. режим пласта- 3. величина пластового давления- 4. степень истощенности пласта- 5. коллекторские свойства пласта- 6. расположение скважины на струтстуре- 7. дебит скважины до мероприятия- 8. вскрытая толщина фильтра- 9. кратность проведения ГРП- 10. проведение подготовительных работ- 11. избирательность разрыва- 12. величина давления ГРП- 13. темп закачки рабочих жидкостей и закрепляющего агента- 14. свойства и количество рабочих жидкостей- 15. свойства и количество закрепляющего агента. Обработка материала производилась методом ранжирования /II/, согласно которому факторы располагались в порядке возрастания в соответствии с предпочтительностью, указанной авторами. Каждому фактору было приписано число из натурального ряда (ранг), причем ранг I присваивался наиболее предпочтительному фактору, ранг 2 — II следующему по предпочтительности фактору и так далее. Неучтенным авторами факторам присваивалось значение стандартизированного ранга, равное среднему суммы мест неучтенных факторов. Результаты ранжирования исходных данных приведены в таблице П 1,1.Рассчитанное значение коэффициента W получилось равным 0,075, что свидетельствует об отсутствии у рассмотренной группы специалистов согласованного мнения о преобладающем влиянии тех или иных факторов на результаты проведения гцдроразрыва пластов. Коэффициент ^ у может изменяться в пределах интервала /О, I/ и приспособлен к анализу качественных признаков. Однако при расчете его информация о последовательности мест не учитывается и расховдение в ответах на одно место равнозначно расхоадению в несколько мест. Этого недостатка лишен коэффициент Aj, который, соответственно, более чувствителен к вариациям ответов. Рассчитанные значения коэффициентов Jij и Aj показаны в табл. П 1.2. Как видно, вариации ответов по всем факторам достаточно велики, что свидетельствует о низкой согласованности мнений авторов о значимости для эффективности ГРП каждого из рассматриваемых факторов. Затем была сделана попытка исследовать изменение согласованности мнений специалистов во времени. Для этого исходная выборка работ была разбита на две части: в первую вошли работы, выполненные до I960 года (начальный этап изучения вопросов эффективности ГРП), во вторую — работы, выполненные позднее (табл.П I. I). Значения коэффициентов конкордации, рассчитанные по этим выборкам, получились равными соответственно 0,065 и 0,423.Как видно, с течением времени согласованность мнений специа- 13 листов по рассматриваемому вопросу относительно возросла. Однако последнее значение коэффициента конкордации (0,423) не может расцениваться как достаточно высокое. Таким образом, обобщая результаты пройденного анализа, можно заключить, что, несмотря на тенденцию к улучшению в последние годы, общая изученность механизма эффективности такого широко распространенного мероприятия, как гидроразрыв пласта, на сегодняшний день недостаточна. Этот факт является еще одним подтверждением необходимости дальнейших исследований вопросов эффективности геолого-технических мероприятий. Автор и руководитель выражают глубокую благодарность академику АН Азербайджанской ССР, профессору А. Х. Мирзаджанзаде за большую помощь в выборе направлений и методов исследований, а также анализе полученных результатов. — 14.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЖОМЕНДАЦШ.

I. Предложены способы регулирования проведения геолого-технических мероприятий на основе:

— классификации мероприятий по эффективности совокупностью нескольких методов распознавания. При этом выявляются наиболее оптимальные методы и определяется правило, по которому объект должен быть отнесен к тому или иному классу в зависимости от совокупности исходов распознаваний этими методами.

Успешность классификации по эффективности солянокислотных обработок в НГДУ «Кировнефть», составившую по отдельно взятым методам распознавания от 56 $ до 77 $, с помощью данного подхода удалось повысить до 86 $.

— выбора видов и планирования проведения мероприятий с учетом возможности их наиболее неблагоприятных исходов.

Применение данной методики к планированию проведения методов воздействия на призабойную зону по ПО «Азнефть» позволило рекомендовать, как наиболее оптимальное, проведение солянокислотных обработок и гидроразрывов пласта в количествах, относящихся как 3:2.

— своевременного диагностирования нарушений режима работы скважин и назначении, в соответствии с этим, времени проведения мероприятий.

Обработка по названной методике фактического материала по закачкам конденсата в парафинообразующие скважины НГДУ им. Н.Нариманова показала, что в ряде случаев проведение мероприятий было несвоевременным вследствие отсутствий нарушений режима работы скважин.

— выбора условий проведения мероприятий, обеспечивающих получение оптимальных значений совокупности нескольких показателей их эффективности.

Решение задачи по данным проведения гидроразрывов пласта по площади Сиазань позволило определить технологические параметры проведения операций, при соблюдении которых могут быть получены оптимальные совокупности изменений дебитов, межремонтного периода и обводненности продукции скважин при наименьших затратах на проведение мероприятий.

2. Б результате лабораторных и промысловых исследований показана возможность применения водных растворов ПАВ для уменьшения влияния газа на производительность нефтедобывающих скважин.

Проведение обработок призабойной зоны скважин в НГДУ «Орджо-никидзенефть» позволило в ряде скважин увеличить дебит нефти в среднем на 35 $. Средняя продолжительность эффекта при этом составила более 4 месяцев.

Показано, что с повышением обводненности эффективность обработок призабойной зоны раствором ПАВ уменьшается.

3. Предложено применение оперативного способа оценки вязко-упругих свойств тампонажных систем для регулирования охвата пласта по толщине при проведении ремонтно-изоляционных работ.

4. Оценка эффективности геолого-технических мероприятий по залежи в целом позволила установить, что в результате проведения мероприятий возможны случаи ухудшения показателей разработки залежей.