Обзор зарубежных исследований по проблеме обработки ГДИ в коллекторах с летучей нефтью

В зарубежной литературе существует понятие летучие нефти (volatile oil). Они занимают промежуточное положение между классической легкой нефтью и конденсатом. Летучие нефти характеризуются высокой усадкой жидкости (большим снижением объема) непосредственно ниже давления насыщения (P_b). Они содержат относительно мало молекул тяжелых углеводородов и больше молекул промежуточных по сравнению с традиционной нефтью [1]. В коллекторах, содержащих летучие нефти, снижение забойного давления (P_wf) ниже P_b пластового флюида вызывает растворенного в нефти газа и увеличение газонасыщенности вблизи ствола скважины. Выделившийся газ изначально неподвижен, но через короткий промежуток времени его насыщение увеличивается и он течет к скважине [2]. Выделение газа может создать три области с различной газонасыщенностью вблизи ствола скважины, как показано на рисунке 1. В областях 1 и 2 давление упало ниже P_b, и из нефтяной фазы выделяется газ. В области 1 газонасыщенность выше критической газонасыщенности и течет одновременно с нефтью к стволу скважины. Но в области 2 газонасыщенность ниже критической и она неподвижна. Область 3 с давлением выше P_b представляет собой однофазную нефтяную область. Области 1 и 2 в зарубежной литературе известны как «газовая банка» (gas bank). Протяженность этих областей зависит от пластового давления и состава пластовых флюидов [2]. Такое поведение аналогично газоконденсатным системам с текущим забойным давлением ниже давления точки росы. В газоконденсатных коллекторах также может существовать четвертая область вблизи ствола скважины, где низкое межфазное натяжение при высоких скоростях вызывает снижение газонасыщенности и увеличение относительной проницаемости по газу [3]. Более поздние исследования показали, что этот эффект наиболее выражен для газоконденсатных систем, чем для летучих нефтей [4]. Однако единого мнения о существовании этой области в коллекторах, содержащих летучую нефть, нет [2, 5].

Рисунок 1 – Газонасыщенность в коллекторе с летучей нефтью

Существование области двухфазного течения вблизи ствола скважины вызывает снижение подвижности газа/нефти, и поэтому кривая производной давления системы ведет себя как «составная» система. Первая область представляет собой измененную область с пониженной эффективной проницаемостью из-за двухфазного газонефтяного потока. Вторая область представляет собой нетронутую зону с исходной проницаемостью [5].

Результаты исследований испытаний летучей нефти с P_wf ниже P_b можно анализировать с помощью двух подходов. Первый метод, называемый радиально-составным, использует данные давления непосредственно для анализа ГДИС. Этот метод приблизительно вычисляет эффективную проницаемость, скин-фактор, радиус газового вала и расстояние до разлома/границы. Важным моментом при использовании этого метода является то, что продолжительность исследования должна быть достаточно большой, чтобы реакция давления вышла за пределы двухфазной области [6]. Если продолжительность испытания невелика, параметры резервуара не могут быть правильно оценены. Более того, в радиальных составных моделях для нефти и газа уравнения диффузии не являются линейными, и результаты не уникальны. Поэтому оценочные параметры менее надежны [7]. Во втором методе используется двухфазная методика псевдодавления. Двухфазный метод псевдодавления был впервые предложен Raghavan [8] для коллекторов, работающих с растворенным газом, подобно тому, который был предложен для потока реального газа Al-Hussainy [3]. Метод Raghavan был первоначально использовано Фетковичем [9] для определения продуктивности скважины, а позже оно было описано более подробно Рагхаваном [10]. При использовании подхода с псевдодавлением эффекты вблизи ствола скважины, вызванные двухфазным потоком, будут устранены. Таким образом, можно точно использовать обычные методы, разработанные для анализа гидродинамических испытаний однофазных нефтяных пластов.

Поведение потока и интерпретация результатов испытаний газоконденсатных систем с помощью вышеупомянутых методов широко обсуждались в литературе [4, 5, 7, 11]. Тем не менее, в ограниченном количестве публикаций рассматриваются резервуары летучих нефтей ниже давления насыщения [2, 12].