Reversal of water coning in wels with downhole water sink completion - experimental analysis

• Autorzy: Shirman E. I. , Wojtanowicz A. K.

Warianty tytułu

PL

Odwrócenie stożka wodnego w odwiertach z wykonanym odprowadzeniem wody w dolnej części odwiertu - analiza eksperymentalna

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Feasibility of water coning reversal in dual-completed oil wells is demonstrated and analyzed using a Hele-Shaw bench-top physical model. The model simulates the process of well production from a linear oil reservoir with strong bottom water drive. The well's installation represents an innovative well completion method with downhole water sink (DWS). In this technique, a well is dual-completed in oil and water columns with a packer separating the two completions. The two completions enable effective contral of water coning by draining the water from the bottom (water sink) completion below the oil water contact (OWC) while producing an oil-rich stream of fuids from the top completion. Video-recorded experiments with the see-through Hele-Shaw physical model visually demonstrate the process of water cone development, reversal, and the creation of an inversed oil cone. Also, numerical data collected from the experiments show the effects of DWS design parameters on the reversal process performance. A theoretical analysis is also presented to show if the results from the linear physical model apply to the actual wells. Flow in the Helle-Shaw model was described mathematically using the recently-published method of Moving Spherical Sink (MSS). The analysis defines approximate rules for inferring radial flow principles from the linear flow results. The results demonstrate how productivity of a "watered out" well could be recovered resulting in significant production of oil. Also, the oil produced from the top completion could be water-free. The study reveals that under conditions of severe water coning, unlike conventional wells, a significant production of oil from wells with DWS completions is technically feasble due efficient coning reversal.

PL

W artykule przedstawiono i przeanalizowano przebieg odwracania stożka wodnego wokół odwiertów naftowych o podwójnym wyposażeniu, przy wykorzystaniu fizycznego modelu Hele-Show. Model ten symuluje proces wydobycia ropy naftowej z płaskiego, jednowymiarowego złoża, na dnie którego może wystąpić intensywny przepływ wody. Wyposażenie odwiertu jest niekonwencjonalne, umożliwia separację wody w dolnej częsci odwiertu i jej odprowadzenie (technologia DWS). W tej technice, odwiert jest wyposażony w dwie kolumny rur dla wydobycia ropy naftowej i wydobycia wody, oddzielone pakerem. To podwójne wyposażenie czyni możliwym skuteczną kontrolę rozwoju stożka wodnego, poprzez odprowadzenie wody z dolnej części odwiertu, poniżej kontaktu ropa naftowa-woda (OWC), podczas gdy ropa naftowa wydobywana jest przez osobną kolumnę rur. Zarejestrowane na wideo eksperymenty z użyciem przezroczystego, fizycznego modelu Hele-Shaw ukazują proces powstawania stożka wodnego, jego odwracanie i powstawanie odwróconego stożka ropy. Ponadto, dane numeryczne uzyskane z eksperymentów pokazują wpływ parametrów projektowych układu odprowadzania wody (DWS) na przebieg procesów odwracania stożka. Przedstawiono także analizę teoretyczną dla wykazania, że wyniki uzyskane dla liniowych modeli złóż znajdą zastosowanie równiez dla złóż rzeczywistych i odwiertów eksploatacyjnych. Matematyczny opis przepływu w modelu Hele-Shaw opiera się na opublikowanej niedawno metodzie wędrujacych źródeł sferycznych (Moving Spherical Sink MSS). Zdefiniowano przybliżone reguły dla określenia przepływu osiowo-symetrycznego na podstawie wyników badania przepływów liniowych. Wyniki wskazują, w jaki sposób można ponownie podnieść wydobycie ropy z zawadnianego odwiertu. Ponadto, ropa wydobyta z odwiertu może być wolna od wody. Artykuł wskazuje, że w złożach i odwiertach gdzie panują warunki sprzyjające powstawaniu stożków wodnych, zwiększenie wydobycia ropy przy odprowadzeniu wody jest technicznie możliwe poprzez zastosowanie metody odwracania stożka.

Słowa kluczowe

EN

water coning; oil wells; petroleum production

PL

podejście stożka wodnego; szyby naftowe; produkcja ropy

• Wydawca: Instytut Mechaniki Górotworu PAN
• Czasopismo: Archives of Mining Sciences
• Rocznik: 2004
• Tom: Vol. 49, nr 4
• Strony: 437--452
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Shirman E. I.

• Schlumberger Data Consulting Services, USA

autor

Wojtanowicz A. K.

• Louisiana State University, Dept. of Petroleum Engineering, Batom Rouge, LA 70803, USA

Bibliografia

• [1] Aravin V.I., 1938: Basic Problems of Ground Water Movement as Experimentally Studied in Plan Parallel Platę Models, Proc. Res. Inst. Hydraul. Engng. (USSR), Vol. 23.
• [2] Efros D.A., Allakhverdieva R.V., 1957: Determination of Maximum Water-free Production ofPartly Penetra- ting Wells by Means of Model Study, Trans. Sci. Res. Inst. Oil. Prod. (USSR), No. 10, 101-103.
• [3] Kuo M.C.T., DesBrisay C.L., 1983: A simplified Method of Water Coning Predictions, SPE 12067, Proc. 1983 Annual Conference and Exhibition, San Francisco, CA, Oct. 5-8.
• [4] Leverett M.C. Jr., Lewis W.B., True M.E., 1941: Dimensional - Model Studies of Oilfield Behavior, Proc. 1941 SPE Meeting, Dallas, TX, Oct., 157-193.
• [5] Meyer H.I., Gar der A.O., 1954: Mechanics of Two Immiscible Fluids in Porous Media, J. Appl. Phys., Vol. 25, No. 11.
• [6] Muskat M., Wyckoff R.D., 1935: An Approximate Theory of Water Coning in Oil Production, Transactions AIME, Vol. 114, 144-161.
• [7] Schols R.S., 1972: Water Coning - An Empirical Formula for the Critical Oil-Production Ratę, Erdoel-Erdgas Zeitschift, Jan., 6-11.
• [8] Siemek J.,Stopa J., 2002: A Simplified Semi-Analytical Model for Water Coning Control in Oil Wells with Dual Completion Systems. J. Energy Resources Technology-Transactions ASME, Vol. 124, December 2002.
• [9] Shirman E.I., 1996: A Well Completion Design Model for Water-Free Production from Reservoirs Overlaying Aąuifers, Proc. P 1996 SPE Annual Technical Conference and Exhibition, Denver, Colorado, Oct. 6-9, 853-860.
• [10] Shirman E.I., Wojtanowicz A.K., 1997-1: Water Cone Histeresis and Reversal for Well Completions Using the Moving Spherical Sink Method. SPE 37467, Proc. 1997 Production and Operation Symposium (POS), Oklahoma City, OK, March 9-11, 1997.
• [11] Shirman E.I., Wojtanowicz A.K., 1997-2: Water Coning Reversal Using Downhole Water Sink Theory and Experimental Study. SPE 38792, Proc, 72nd Annual Technical Conference and Exhibition (ATCE), San Antonio, TX, October 5-8, 1997.
• [12] Shirman E.I., Wojtanowicz A.K., 1996: Analytical Model of Crossflow into Wells in Stratified Reservoirs: Theory and Field Application. Proc. 7th International Scientific and Technical Conference New Methods and Technologies in Petroleum Geology, Drilling and Reservoir Engineering, Kraków, Poland, June 20-21.
• [13] Swisher M.D., Wojtanowicz A.K., 1995: In Situ-Segregated Production of Oil and Gas, paper SPE 30697 Proc. 1995 SPE Annual Technical Conference and Exhibition, Dallas, TX, Oct. 22-25.
• [14] Wojtanowicz A.K., Shirman E.I., 2000: Morę Oil Using Downhole Water Sink Technology: A Feasibility Study. SPE Production and Facilities, 15 (4), November 2000, 234-240.
• [15] Wojtanowicz A.K., Shirman E.I., 2002: Inflow Performance and Pressure Interference in Dual-Completed Wells with Water Coning Control. J. Energy Resources Technology-Transactions ASME, Vol. 124, December 2002.
• [16] Wojtanowicz A.K., Shirman E.I., 1996: An in-Situ Method for Downhole Drainage-Injection of Formation Brine in a Single Oil-Producing Well, Deep Injection Disposal of Hazardous and Industrial Wastes, Academic Press, 403-420.
• [17] Wojtanowicz A.K., Hui X., Bassiouni Z., 1991: Oilwell Coning Control Using Completion with Tailpipe Water Sink, SPE 21654, Proc. SPE Production and Operation. Symposium, Oklahoma City, OK, April 7-9 1991.
• [18] Wojtanowicz A.K., Hui X., Bassiouni Z., 1994: Segregated Production Method for Oil with Active Water Coning, J. Petr. Sci. Engin., Vol. II, No. 1, April, 1994.