Презентация на тему: МАТЕРИАЛЬНЫЙ БАЛАНС

Концепция материального баланса Поскольку объем пласта постоянен, алгебраическая сумма изменений объема (включая добычу и нагнетание) нефти, свободного газа и воды должны равняться нулю Другими словами, расширение образует пустоты: пустоты (добыча минус закачивание минус приток) образуются путем расширения веществ породы

.

Выведение уравнения материального баланса Из пласта добывается нефть (NpBo), давление в пласте (Pr) ниже начального (Pri) на P, но выше давления насыщения (Pb), недонасыщенный пласт Pri > Pr > Pb. Нет притока воды и нет добычи воды.

Выведение уравнения материального баланса

Выведение уравнения материального баланса

Выведение уравнения материального баланса

Выведение уравнения материального баланса

Выведение уравнения материального баланса - Недонасыщенный пласт – давление в пласте выше давления - насыщения (Pr > Pb) - Нет притока воды и нет добычи воды При этих условиях уравнение материального баланса имеет следующий вид: NpBo = N * Boi * P * Ce

Выведение уравнения материального баланса 2. - Недонасыщенный пласт – давление в пласте выше давления насыщения (Pr > Pb) - В пласт есть приток воды (закачка и приток из законтурной области - аквивер), из пласта добывается нефть и вода При этих условиях в уравнении материального баланса необходимо учитывать компоненту «закачанная и подтянутая вода, оставшаяся в рассматриваемом пласте»: We + (Winj – Wp) * Bw уравнение материального баланса принимает следующий вид: NpBo = N * Boi * P * Ce + We + (Winj – Wp)Bw

Выведение уравнения материального баланса 3. - Насыщенный пласт – давление в пласте ниже давления насыщения (Pr < Pb), из нефти выделяется газ Ниже давления насыщения в уравнении материального баланса необходимо учитывать расширение свободного газа выделившегося из нефти. При этих условиях уравнение материального баланса выглядит так: NpBo + GpBg - Np Rs Bg = = N(Bo – Boi + (Rsi - Rs)Bg) + NpBoi P(Cw Sw + Cf)/(1 - Swi) + + We + (Winj – Wp)Bw + GinjBg

Применение программного продукта УФ ЮНИПИнефть для расчёта динамики пластового давления по уравнению материального баланса для объекта разработки Дк Белозёрско – Чубовского месторождения НГДУ «Первомайнефть»

Сущность проблемы и предлагаемая методика

Варианты расчёта

Основные уравнения (расчёт в EXEL)

Основные уравнения (расчёт по программе УФ ЮНИПИНефть)

Карта разработки объекта Дк Белозёрско - Чубовского месторождения

Исходные данные

Расчёт в EXEL (методика Дона Уолкотта)

Расчёт в EXEL (Van Everdingen & Hurst)

Расчёт по программе УФ ЮНИПИНефть

Расчёт по программе УФ ЮНИПИНефть

Сравнительный анализ результатов расчётов

Применение уравнения материального баланса для расчета прогноза пластового давления по залежи пласта БС10 Энтельской площади

Необходимо Определить текущее пластовое давление по залежи Определить режим притока и размер водоносного пласта Рассчитать прогноз пластового давления    

Уравнение материального баланса

Параметры работы скважин

Карта пластового давления

Расчет прогноза пластового давления

Зависимость пластового давления от накопленной добычи 1- для бесконечного водоносного пласта; 2 – для re = 2ro ; 3 -– для re = 2,5ro (ожидаемая ); 4 - факт  

Выводы и рекомендации Площадь водоносного пласта значительно выше продуктивного (re=2.5ro). После года работы пластовое давление снизится до 184 атм Для уточнения модели залежи необходимы     1. Данные по пластовому давлению продуктивных скважин ( по результатам Well Test по 1Г и 3Г и рассчитанные по уровням по 1Р и 31Р).   2. Замеры пластового давления в водоносной части пласта (для определения падения давления в аквифере).

Примеры применения Мат.Бал.

Выведение уравнения материального баланса - недонасыщенный пласт Посылки P > Pb Нет первичной либо конечной газовой шапки Нет притока воды или нет добычи воды

Выведение уравнения материального баланса - недонасыщенный пласт

Выведение уравнения материального баланса – недонасыщенный пласт Из определения сжимаемости Таким образом, изменение объема воды в пласте под воздействием перемены давления:

Выведение уравнения материального баланса – недонасыщенный пласт При понижении давления, структура опоры матрицы разрушается и на ее месте образуется поровое пространство Таким образом, изменения объема порового пространства связаны с изменением давления :

Выведение уравнения материального баланса – недонасыщенный пласт Общие изменения объема воды и порового пространства: Обратите внимание, что Таким образом

Выведение уравнения материального баланса – недонасыщенный пласт Также Таким образом

Выведение уравнения материального баланса – недонасыщенный пласт Баланс объема принимает вид Решение для N:

Выведение уравнения материального баланса – недонасыщенный пласт Упростим: Если Vsc – объем нефти в стандартных условиях

Выведение уравнения материального баланса – недонасыщенный пласт Значит Подставим

Выведение уравнения материального баланса – недонасыщенный пласт Определим Наконец

Упражнение Определите начальные балансовые запасы нефти для недонасыщенного пласта при заданных данных Np = 1.4*106 STB Bo = 1.46 RB/STB Boi = 1.39 RB/STB cw = 3.71*10-6 1/psi cf = 3.52*10-6 1/psi Swi = 32% Начальное пластовое давление = 4,300 psi. Давление понизилось до 2,450 psi Также вычислите N, предположив, что cf = 0 и сравните результаты

Выведение уравнения материального баланса – насыщенный пласт Посылки P Pb Не существует первичной газовой шапки Нет притока и добычи воды Несущественное расширение воды и породы

Выведение уравнения материального баланса – насыщенный пласт

Выведение уравнения материального баланса – насыщенный пласт Определите конечный объем свободного газа, используя уравнение материального баланса Начальное содержание растворенного газа = NRsi Конечное содержание растворенного газа = (N-Np)Rs Извлеченный газ = Gp Следовательно, Конечное содержание свободного газа = NRsi - (N-Np)Rs - Gp Переведите в пластовые условия Конечное содержание свободного газа = (NRsi - (N-Np)Rs – Gp ) Bg / 5.61

Выведение уравнения материального баланса – насыщенный пласт Баланс объема принимает вид: Решение для N

Выведение уравнения материального баланса – насыщенный пласт Упростим Также, поскольку не было выделения газа при Pb

Выведение уравнения материального баланса – насыщенный пласт Наконец

Уравнение материального баланса в общем виде

Анализ материального баланса Требования к данным Сбор и упорядочение данных Контроль качества данных Материальный баланс нелетучей нефти Приток воды

Анализ материального баланса Требования к данным Должны давать оценку отношений среднего пластового давления и времени Отношения PVT пластовых флюидов Накопленная добыча и объемы нагнетания

Среднее пластовое давление

. .

. .

. .

.

График отношения давления ко времени

Материальный баланс для нелетучей нефти Методы линейного анализа (Havlena-Odeh) Посылки Методы анализа Наиболее частые ошибки и заблуждения

.

Модели пласта

Модели пласта

Модели пласта

Методы линейного анализа Уравнение материального баланса как прямая линия Методы введены Havlena-Odeh Типичные методы линейного анализа Отношение начальных балансовых запасов нефти (OOIP) к накопленной нефтедобыче Oтношение F к Etotal Отношение F/EO к Eg/Eo

Уравнение материального баланса (MBE) как прямая линия

MBE как прямая линия

.

.

Типичные методы линейного анализа Отношение F/Eo к Eg/Eo

Распространенные ошибки и заблуждения Использование только одного метода анализа

Распространенные ошибки и заблуждения Неправильная модель пласта

Распространенные ошибки и заблуждения Неправильное использование линий наилучшего соответствия

.

. .

Упражнение 4 (Dake, FRE, p.88) Планируется начать проведение нагнетания воды в пласт, для которого определены свойства PVT. Цель – поддержание давления на уровне 2,700 psia (pb = 3,330 psia). Если газосодержание на настоящий момент составляет 3,000 scf/STB, какой начальный расход воды при нагнетании потребуется для добычи 10,000 баррелей нефти в день?

Упражнение 5 Недонасыщенный пласт, разрабатываемый при давлении выше точки насыщения, имел начальное давление 5,000 psia. При этом давлении коэффициент объема нефти был равен 1.510 RB/STB. Когда давление упало до отметки 4,600 psia, так как добыча составила 100,000 баррелей нефти, объемный коэффициент нефти составил 1.520 RB/STB. Насыщенность связанной водой составила 25%, сжимаемость воды была равна 3.2x10-6 psi-1, средняя пористость 16%, сжимаемость породы 4.0x10-6 psi-1. Средняя сжимаемость нефти в интервале 5,000-4,600 psia по отношению к объему при 5,000 psia равнялась 17x10-6 psi-1.

Упражнение 5 (продолжение) Геологические данные и отсутствие воды указывали на замкнутый коллектор. Предположим, что это верно. Какова величина рассчитанных начальных балансовых запасов нефти? Когда давление упало до 4,200 psia, а объемный коэффициент до 1.531 RB/STB, добыча составила 205,000 баррелей. Рассчитайте начальные балансовые запасы нефти, если средняя сжимаемость нефти составляла 17.65x10-6 psi-1? После анализа всех кернов и каротажных диаграмм запасы были оценены в 7,5 миллионов баррелей. Если эта цифра верна, какое количество воды попало в пласт, когда давление упало до отметки 4,600 psia?

Упражнение 6 Далее следуют данные за 10 лет добычи. Эти данные включают накопленную нефтедобычу, Np, и накопленное газосодержание, Rp, которые являются функциями среднего пластового давления. Используйте методы Havlena-Odeh, чтобы рассчитать начальные балансовые запасы нефти и газа (и в свободном, и в растворенном состояниях).

Упражнение 7 Используйте следующие данные для вычисления начальных балансовых запасов нефти. Используйте метод Havlena-Odeh. Предположим, что нет притока воды и газовой шапки. Давление насыщения равно 1,800 psia.

Материальный баланс для газоносного пласта Методы линейного анализа Разработка Посылки Методы анализа Программа материального баланса для газоносного пласта Использование программы Примеры задач

MBE для газоносного пласта

Изменения порового объема пласта

Изменения объема газа в пласте

Изменение объема воды в пласте

MBE для газоносного пласта

MBE для газоносного пласта

MBE для газоносного пласта

MBE для газоносного пласта

MBE для газоносного пласта

Принятые модели газоносных пластов Замкнутый коллектор сухого газа Замкнутый коллектор жирного газа Замкнутый коллектор жирного газа с высокой степенью сжимаемости Газоносные пласты, испытывающие приток воды

Замкнутые коллекторы сухого газа

Замкнутый коллектор сухого газа Предположения для замкнутых коллекторов сухого газа Поровый объем, занятый углеводородами не меняется В пласте присутствует только сухой газ Добывается только сухой газ Нет водопритока

Замкнутые коллекторы жирного газа

Модели пластов жирного газа, находящихся под геологическим давлением

Модели пластов жирного газа, находящихся под геологическим давлением Предположения относительно моделей пластов жирного газа, находящихся под геологическим давлением Постоянная сжимаемость коллектора и воды В пласте содержится только сухой газ Добываются только сухой газа и конденсат Нет притока воды – или существует приток воды из небольшого горизонта

Методы линейного анализа График отношения OGIP к накопленной добыче газа График отношения p/z к накопленной добыче газа График отношения p/z к накопленной эквивалентной добыче газа График отношения p/z(1-ce p) к накопленной эквивалентной добыче газа График Роуча

График отношения OGIP к накопленной добыче газа

График зависимости p/z от накопленной добычи газа

График зависимости p/z от накопленной эквивалентой добычи газа

График зависимости p/z(1-ce P) от накопленной эквивалентной добычи газа

Распространенные ошибки и заблуждения при вычислении материального баланса газоносных пластов Неправильная модель пласта Неправильное использование линий наилучшего соответствия Неправильный выбор скважин Физически невозможные результаты

Пласты, нагнетаемые водоносными горизонтами

Пласты, нагнетаемые водоносными горизонтами Модель пласта, нагнетаемого малыми водоносными горизонтами Модель пласта, нагнетаемого ограниченными водоносными горизонтами Модель пласта, нагнетаемого бесконечными водоносными горизонтами

Модель пласта, нагнетаемого малыми водоносными горизонтами Предполагает, что вода поступает в пласт мгновенно Применима только к очень небольшим водоносным горизонтам (Vp, aq < 3Vp,res)

Модель малого водоносного горизонта Замените Sw в модели замкнутого коллектора на следующее отношение:

Модели ограниченных и бесконечных горизонтов Вода горизонта может расширяться быстрее, чем она поступает в пласт Решения уравнения диффузии дают значения притока воды как функции пластового давления и времени Свойства горизонта редко известны Модели дают несколько значений начальных балансовых запасов углеводородов

Решения для моделей ограниченных и бесконечных горизонтов Метод Ван Эвердингена и Хëрста Метод Картера и Трейси Метод Фетковича

Геометрия водоносного горизонта

Условия на внешних границ Ограниченный водоносный горизонт Нет притока (закрытый водоносный горизонт) Постоянное давление (водоносный горизонт подпитывается с поверхности) Бесконечный водоносный горизонт

Безразмерные переменные

Решение Ван Эвердингена и Хëрста для ограниченного водоносного горизонта

Применение суперпозиции к решению методом Ван Эвердингена и Хëрста

Метод Картера и Трейси Предполагает постоянный дебит с течением времени вместо постоянного давления Аппроксимирует решение Ван Эвердингена и Хëрста Не требует суперпозиции

Метод Carter и Tracey pd vs. td

Метод Carter и Tracey pd/ td vs. td

Метод Фетковича

Вычисление коэффициента продуктивности водоносного горизонта

Модели водоносных горизонтов Van Everdingen и Hurst Самое точное решение уравнения диффузии Описывают переход из неустановившегося в псевдоустановившееся течение

Модели водоносных горизонтов Carter и Tracey Не требуют суперпозиции Описывают переход из неустановившегося в псевдоустановившееся течение

Модели водоносных горизонтов Fetkovich Не требуют суперпозиции Не предполагают определенной геометрии пласта/водоносного горизонта Обеспечивают простое решение уравнения диффузии

Модифицирование уравнений материального баланса для притока воды

Модифицирование уравнений материального баланса для притока воды

Оценка начальных балансовых запасов углеводородов Пласты, нагнентаемые водоносным горизонтом Рассчитать начальные балансовые запасы нефти Рассчитать приток воды, используя уравнение материального баланса Соотнести приток воды с аналититческой моделью Включить скорость притока воды в анализ материального баланса и пронаблюдать за приведением в соответсвие расчетных данных с фактическими (history matching) Повторять процесс до тех пор, пока не получим наилучшего соответствия данных о пластовом давлении

Вычисление притока воды из уравнения материального баланса

Соотнесение накопленного водопритока с аналитеческой моделью

Соотнесение динамики давления с аналитически рассчитанными скоростями притока воды