Большинство разрабатываемых в России нефтяных месторождений являются многопластовыми, а значительная их часть находится на третьей–четвёртой стадиях разработки, для которых характерна высокая обводнённость продукции, существенно опережающая выработку начальных извлекаемых запасов [6]. Поддержание пластового давления (ППД) путём заводнения остаётся для таких объектов основным методом воздействия, однако его эффективность на поздней стадии заметно снижается.
Управление системой ППД на многопластовом объекте означает обоснованное распределение закачиваемой воды между нагнетательными скважинами и продуктивными пластами с целью равномерной выработки запасов и минимизации непроизводительной закачки. Особенность поздней стадии состоит в том, что простое увеличение объёмов нагнетания уже не приводит к росту добычи, а нередко лишь усиливает циркуляцию воды по сформировавшимся промытым зонам. Целью настоящей работы является систематизация характерных проблем управления ППД на многопластовых объектах поздней стадии разработки и обзор подходов к их решению.
Неравномерная выработка совместно эксплуатируемых пластов. При объединении нескольких пластов в один эксплуатационный объект различие их фильтрационно-ёмкостных свойств приводит к опережающей выработке высокопроницаемых пропластков и отставанию низкопроницаемых. В условиях общего ствола это сопровождается межпластовыми перетоками и затрудняет корректное разделение добычи и закачки по пластам; на отдельных участках совместной разработки фиксируется наличие непроизводительной закачки [4].
Каналы преимущественной фильтрации. При высокой степени неоднородности коллектора фронт закачиваемой воды продвигается неравномерно: формируются высокопроводящие промытые каналы, по которым вода поступает к уже обводнённым добывающим скважинам, практически не вытесняя нефть [6]. Наличие таких каналов и их направленность подтверждаются прямыми промысловыми исследованиями фильтрационных потоков [2]. Следствием является рост объёмов попутно добываемой воды при стагнации добычи нефти.
Сложность количественной оценки взаимовлияния. Принятие решений по регулированию закачки требует знания того, какая доля воды каждой нагнетательной скважины поступает к окружающим добывающим. Эта количественная оценка взаимовлияния по данным о работе скважин представляет собой обратную задачу, решение которой может характеризоваться существенной неоднозначностью [5]. Положение усугубляется тем, что недоучёт геолого-технических мероприятий, изменяющих режим работы скважин, искажает результаты моделирования разработки [7].
Раздельный учёт и контроль работы пластов. Базовым направлением является переход от управления объектом в целом к управлению отдельными пластами. Технологии одновременно-раздельной закачки и методики разделения добычи и закачки по пластам при их совместной разработке позволяют определить выработку запасов по каждому пласту, выявить участки непроизводительной закачки и адресно скорректировать режимы нагнетания [4].
Гидродинамические методы воздействия. Эффективным и малозатратным способом повышения охвата пласта заводнением на поздней стадии является перевод реализованной системы ППД на нестационарный (циклический) режим. Периодическое изменение режимов нагнетания меняет направление фильтрационных потоков, способствует выравниванию фронта вытеснения и вовлечению в разработку слабодренируемых зон, повышая эффективность сложившейся системы ППД без её коренной перестройки [6].
Потокоотклоняющие технологии. Со стороны нагнетательных скважин применяется выравнивание профиля приёмистости — закачка составов, снижающих проницаемость обводнённых высокопроницаемых пропластков и перераспределяющих закачиваемую воду в менее выработанные интервалы. Это снижает темп прироста обводнённости окружающих добывающих скважин и продлевает период их рентабельной эксплуатации, что особенно актуально при значительной доле высокообводнённых пластов [7].
Модельные инструменты управления закачкой. Поскольку построение полномасштабных гидродинамических моделей для оперативного управления ресурсозатратно, всё шире применяются прокси-модели, характеризующие взаимовлияние скважин на основе исторических данных эксплуатации, в частности ёмкостно-резистивная модель (CRM) [5]. Для повышения надёжности оценок связности при наличии помех в промысловых данных используются помехоустойчивые методы. Самостоятельным направлением выступают алгоритмы машинного обучения: обучение рекуррентных сетей (LSTM) на промысловых рядах с последующим анализом чувствительности прогнозного дебита к изменению закачки позволяет оценивать межскважинную связность и учитывать нелинейные зависимости.
Контроль и верификация решений. Принимаемые решения по перераспределению закачки нуждаются в независимой проверке. Наиболее информативным средством контроля служат индикаторные (трассерные) исследования, прямо определяющие гидродинамическую связь между нагнетательной и добывающими скважинами, распределение фильтрационных потоков и наличие высокопроводящих каналов [2]. Их результаты позволяют подтвердить адресность мероприятий и оценить их эффективность до и после воздействия.
Управление системой ППД на многопластовых объектах поздней стадии разработки осложняется неравномерной выработкой совместно эксплуатируемых пластов, формированием каналов преимущественной фильтрации и непроизводительной закачкой, а также неоднозначностью количественной оценки межскважинного взаимовлияния. Ни один из рассмотренных подходов не является универсальным: раздельный контроль работы пластов решает проблему дифференциации воздействия, гидродинамические и потокоотклоняющие методы — проблему охвата и неравномерности фронта вытеснения, а модельные инструменты и индикаторные исследования обеспечивают обоснованность и проверяемость решений.
Эффективное управление ППД на поздней стадии достигается не наращиванием суммарных объёмов закачки, а их обоснованным перераспределением на основе данных о связности скважин, подкреплённым раздельным контролем работы пластов и средствами гидродинамического воздействия. Такое сочетание методов составляет основу рационального управления системой ППД на многопластовых объектах поздней стадии разработки.
Список литературы
- Бекман А.Д. Учёт геолого-технических мероприятий при моделировании разработки нефтяной залежи методом материального баланса // Математическое моделирование. – 2022. – Т. 34, № 6. – С. 22–36.
- Конев Д.А. Исследование нефтяных пластов с помощью индикаторного метода // Современные наукоемкие технологии. – 2014. – № 7-2. – С. 23–26.
- Нещадимов Р.А. Разделение добычи и закачки на участках совместной разработки двух и более пластов // Наука. Инновации. Технологии. – 2025. – № 2. – С. 175–196.
- Ручкин А.А., Степанов С.В., Князев А.В. [и др.]. Исследование особенностей оценки взаимовлияния скважин на примере модели CRM // Вестник Тюменского государственного университета. Физико-математическое моделирование. Нефть, газ, энергетика. – 2018. – Т. 4, № 4. – С. 148–168.
- Тараканова О.Э., Галиуллин М.М., Дубовецкая Н.В. Нестационарное заводнение как способ повышения эффективности реализованной системы поддержания пластового давления // Нефтяное хозяйство. – 2013. – № 11. – С. 49–53.
- Федоров К.М., Ганопольский Р.М., Гильманов А.Я., Шевелёв А.П. Процедура оптимизации технологии выравнивания профиля приёмистости // Вестник Самарского университета. Естественнонаучная серия. – 2023. – Т. 29, № 1. – С. 74–88.
