Un-recovered oil by vertical wells with water coning - assessment, prediction and remediation

• Autorzy: Wojtanowicz A. K. , Hernandez J.

Warianty tytułu

PL

Ropa niesczerpana pionowym odwiertem ze stożkiem wodnym - ocena, prognoza, remediacja

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Water invasion mechanism - called water coning - affects vertical wells completed above the Oil-Water contact (OWC) in oil reservoirs with bottom water. The objective of this study was to quantify the amount of by-passed oil for a variety of the bottom water well-reservoir systems with water invasion to wells and to assess feasibility of downhole water sink completions to reduce oil by-passing. A large statistical population of possible reservoirs with bottom-water has been created using databases of actual reservoir properties worldwide. Dimensional analysis coupled with Monte Carlo method allowed converting statistics of reservoir properties into dimensionless group distributions. Then, the amount of by-passed oil was correlated with the dimensionless groups using three--level full-factorial designed experiments conducted with a reservoir simulator. A reservoir - well system with bottom water was modelled using a commercial black oil simulator with two concentric radial layers of oil pay and the aquifer zone having different sizes and properties. The resulting dimensionless correlations determine the expected value of by-passed oil at the end of well's operation. The correlations are general as they cover a wide range of reservoir-well systems. When the correlations are coupled with the reservoirs' population the results show that, for example, more than 25 percent of movable oil volume could be by-passed in one half of all the bottom-water reservoirs. The study also identifies dimensionless groups that mostly control water invasion - the end-point mobility ratio and well spacing. The results also reveal two mechanism of water invasion: coning or uniform OWC advancement. Numerical reservoir simulation is also used to investigate the well completion's length and placement that would minimize oil bypassing and optimize recovery. Single completions of different penetration (length) are compared to dual well completions with Downhole Water Drainage/Sink (DWS), for new wells and marginal (watered-out) wells. The results show that the best completion strategy for both the new and the marginal wells is the use of (or intervention with) DWS completions. DWS would delay water breakthrough, stimulate oil inflow by reducing water saturation around the well, and maximize Net Present Value by accelerating recovery.

PL

Mechanizm napływu wody, zwany tworzeniem się stożka wodnego, wpływa na otwory wiertnicze wykonane powyżej kontaktu ropa-woda w złożach ropy naftowej z podścielającą wodą złożową. Celem badań było określenie ilości przepuszczanej bocznym obiegiem ropy naftowej w różnych układach denno-złożowych z napływem wód do otworu, oraz ocena możliwości takiego wykonania dna otworu, by ograniczyć tego typu przepływ ropy naftowej. Stworzono statystycznie istotną liczbę złóż z wodą podścielającą na podstawie baz danych istniejących na świecie złóż. Stosując analizę przestrzenną oraz metodę Monte Carlo, przetworzono dane złożowe na bezwymiarowe rozkłady grupowe. Następnie ilość rozchodzącej się ropy naftowej została skorelowana z bezwymiarowymi grupami na podstawie trójpoziomowych, pełnych badań prowadzonych w symulatorze złożowym. Modelowano układ złoże-otwór z wodą podścielającą, wykorzystując przemysłowy symulator naftowy z dwoma koncentrycznymi, promienistymi warstwami ropnymi oraz warstwą wodonośną o różnych rozmiarach i różnych właściwościach. Uzyskane bezwymiarowe korelacje określają przewidywaną wartość przepływającej ropy pod koniec okresu działania otworu. Korelacje są ogólne, gdyż obejmują szeroki zakres układów złoże-otwór. Badania korelacyjne wykonywane z uwzględnieniem dużej liczby złóż wskazują między innymi, że ponad 25% objętości ruchomej ropy naftowej mogło przedostać się do połowy wszystkich złóż wody podścielającej. Badania określają również bezwymiarowe grupy, które w większości przypadków kontrolują napływ wody: stosunek końcowego współczynnika ruchliwości ropy i wody oraz odległości między otworami. Wyniki wskazują również na występowanie dwóch mechanizmów napływu wód: tworzenie się stożka wodnego lub przemieszczającego się kontaktu woda-ropa. Numeryczne symulacje złożowe wykorzystuje się również do badania długości wykonanego otworu oraz jego umiejscowienia w celu zminimalizowania ucieczek ropy i zoptymalizowania wydobycia. Metoda pojedynczego udostępnienia na różnych głębokościach została porównana z udostępnieniem dwoma otworami z wgłębnym systemem drenażowym, dla otworów nowych i marginalnych. Wyniki wskazują, że najlepszą strategią w przypadku otworów nowych i marginalnych jest zastosowanie (lub pojedyncza interwencja) metody drenażu wgłębnego. Opóźni ona przebicie wody, będzie stymulować dopływ ropy naftowej przez ograniczenie nasycenia wodą w warstwach wokół otworu i maksymalizować bieżącą wartość netto przez przyspieszenie produkcji.

Słowa kluczowe

EN

un-recovered oil; contact oil-water; water coning; numerical simulations

PL

ropa niesczerpywalna; kontakt ropa-woda; stożek wodny; symulacja numeryczna

• Wydawca: Wydawnictwa AGH
• Czasopismo: Wiertnictwo, Nafta, Gaz
• Rocznik: 2008
• Tom: T. 25, z. 1
• Strony: 73--82
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Wojtanowicz A. K.

• Louisiana State University, USA

autor

Hernandez J.

• Louisiana State University, USA

Bibliografia

• [1] Advanced Resources International. Undeveloped Domestic Oil Resources: The Foundation for Increasing Oil Production and a Viable Domestic Oil Industry. U.S. Department of Energy Office of Fossil Energy - Office of Oil and Natural Gas, February, 2006
• [2] Lee R. et al.: Strategies for Produced Water Handling in New Mexico. New Mexico Water Resources Research Institute, October 2002
• [3] Hernandez J., Wojtanowicz, A.K.: Prediction of Oil Bypassing in Bottom-Water Systems Using Dimensionless Groups, CIPĆ 2007064, Canadian International Petroleum Conference, Calgary, Canada, June 2007
• [4] Hernandez J., Wojtanowicz, A.K.: Effect of Anisotropy on Water Invasion in Edge-Water Drive Reservoirs; CIPC 2006-199, Canadian International Petroleum Conference, Calgary, Canada, June 2006
• [5] Seright R. et al.: A Strategy for Attacking Excess Water Production. SPE Production and Facilities, August 2003, 158-169
• [6] Computer Modeling Group (CMG): Imex Manual, Version 2005.10
• [7] Mattax C, Dalton R.: Reservoir Simulation. SPE Monograph Volume 13, Richardson, Texas, 1990, p. 49
• [8] Armenta M., White C, Wojtanowicz A.: Completion Length Optimization in Gas Wells. CIPĆ 2003-192, Canadian International Petroleum Conference, Calgary, Canada, June 2003
• [9] Kalla, S., White. C: Efficient Design of Reservoir Simulation Studies for Development and Optimization. SPE 95456, Annual Technical Conference and Exhibition, Dallas, Texas, October 9-12, 2005
• [10] Henley D., Owens W., Craig F.: A Scale-Model Study of Bottom-Water Drives. Journal of Petroleum Technology, Volume 13, Number 1, January 1961, p. 90-98
• [11] Novakovic D.: Numerical Reservoir Characterization Using Dimensionless Scale Numbers With Application In Upscaling. Phd Dissertation, Louisiana State Universi-ty, August, 2002
• [12] Shook M., Li D., Lake L.: Scaling Immiscible Flow Through Permeable Media by Inspectional Analysis. In Situ, 16 (4), Pages 311-349, 1992
• [13] Shirman E., Wojtanowicz A.: More Oil with Less Water Using Downhole Water Sink Technology: A Feasibility Study. Paper SPE 49052-MS, Annual Technical Conference and Exhibition, New Orleans, Louisiana, September 27-30, 1998
• [14] Wojtanowicz A.K., Shirman E.I., Kurban H.: Downhole Water Sink (DWS) Completion Enhance Oil Recovery in Reservoirs with Water Coning Problem; Paper SPE 56721, Proc. 1999 SPE Annual Technical Conference & Exhibition, Houston, TX, October 3-6, 1999, pp. 333-340
• [15] Inikori S., Wojtanowicz A.: Contaminated Water Production in Old Oil Fields With Downhole Water separation: Effects of Capillary Pressures and Relative Permeability Hysteresis. Paper SPE 66536, SPE/EPA/DOE Exploration and Production Environmental Conference, San Antonio, Texas, February 26-28, 2001
• [16] Siddiqi S., Wojtanowicz A.: A Study of Water Coning Control in Oil Wells by Injected or Natural Flow Barriers Using Scaled Physical Model and Numerical Simulator. Paper SPE 77415-MS, SPE Annual Technical Conference and Exhibition, San Antonio, Texas, September 29 - October 2, 2002
• [17] Inikori S.O., Wojtanowicz A.K., Siddiąi S.S.: Water Control in Oil Wells With Down hole Oil-Free Water Drainage and Disposal; SPE 77559, SPE Annual Technical Conference and Exhibition, San Antonio, Texas, Sep. 29th-Oct. 2nd, 2002
• [18] Ju B. et al.: An Effective Method to Improve Recovery of Heavy Oil Reservoir with Bottom Water Drive. Paper IPTC 10521, International Petroleum Conference, Doha, Qatar, November 21-23, 2005