Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Wydatki krytyczne przy dopływie ropy lub gazu w odwiercie pionowym i poziomym

Szpunar Tadeusz, Budak Paweł

Nafta-Gaz

|

2022

|

R. 78, nr 8

589--597

PL

Artykuł poświęcony jest metodom określania wydatku krytycznego w odwiertach pionowych i poziomych eksploatujących ropę naftową i gaz ziemny w stanie pseudoustalonym i nieustalonym. Podano szereg zależności do ustalania wydatku krytycznego dla rozmaitych konfiguracji, tj. rodzaju odwiertu (poziomy/pionowy), charakteru dopływu medium złożowego (pseudoustalony/nieustalony) oraz rodzaju medium (gaz ziemny/ropa naftowa) opracowanych przez rozmaitych autorów, poświęcając szczególną uwagę metodzie Chaperon – jako jedynej mającej podstawy teoretyczne. Podano zaproponowane przez autorów bardzo proste wzory, które mogą służyć do orientacyjnej oceny wielkości wydatku krytycznego, i losowo porównano wyniki z otrzymanymi za pomocą metody Chaperon, stwierdzając dającą się zaakceptować rozbieżność wyników, pomimo że w modelu Chaperon w przypadku odwiertu poziomego przyjmowano inne założenia odnośnie do kształtu obszaru drenowanego przez odwiert i charakteru przepływu. Zależności te wykorzystywane są do interpretacji zachowania ciśnienia przy radialnym dopływie ropy naftowej i gazu ziemnego do odwiertu pionowego i poziomego. Podane zależności oparte są na powszechnie znanych wzorach wiążących ciśnienie denne ruchowe w odwiercie z natężeniem dopływu medium złożowego. W artykule zestawiono rozmaite korelacje służące do określania wydatku krytycznego proponowane przez rozmaitych autorów opracowane przy przyjęciu rozmaitych założeń. Rozbieżności wyników poszczególnych korelacji dla tego samego zestawu danych proponowanych przez różnych autorów mogą dochodzić do kilkuset procent, co uzmysławia złożoność zagadnienia zawadniania się odwiertów eksploatacyjnych i trudność realistycznego opisu tego zjawiska. Korelacje podane w tekście artykułu opracowano na podstawie modeli analogowych lub na podstawie badań laboratoryjnych.

EN

The article discusses the methods used for evaluation of the critical flow rate in vertical and horizontal wells in case of oil or natural gas flow. The transient and pseudo-steady flow is considered. Various relations used for evaluation of critical flow rate for vertical/horizontal wells proposed by several authors have been provided. Special attention has been paid to Chaperon model which is the only one having the theoretical foundation. Very simple equations which can be used for evaluation of critical flow rate, based on well-known and generally accepted equations relating the bottom hole pressure and flow rate have been proposed. Those equations relate the pressure behavior in oil and gas wells assuming the radial flow in the reservoir. Relations for vertical and horizontal wells have been provided. They can be used for approximate evaluation of critical flow rate which is the highest flow rate not causing inflow of water into oil or gas well. Of course there are discrepancies between results given by Chaperon and the proposed methods but they are not very large and are acceptable from the technical point of view. One should remember that in case of the horizontal wells the Chaperon model assumes rectangular shape of drainage area while the methods proposed in this paper use the circular drainage area and radial flow. It should be noted that the critical flow rates evaluated using various methods provided in literature and listed in this article yield results which may differ by several hundred percent for the same set of input data – this indicates the complexity of the problem of water inflow to the production wells. Equations proposed by various authors are based on the analog models or results of the laboratory experiments.

2

Three-dimensional thermal petroleum filtration study of water coning

Bekbauov B. E., Kaltayev A., Nagy S.

Archives of Mining Sciences

|

2010

|

Vol. 55, no 1

201-215

EN

This paper describes a simulation study of water coning control in an oil production well. In the presence of bottom water, a drop in the reservoir pressure due to oil production causes the water to flow into the reservoir. Therefore, hydrocarbon production is limited by the critical flow rate. A 3D cylindrical nonisothermal two-phase filtration model has been taken into account all terms of the existing mathematical model including barrier-drainage system investigation. A new formula for approximation of Leverett J-function has been proposed which is convenient to use in numerical experiments. Model verification and validation were conducted by using the existing and simulated data of water coning in conventional wells as well as test functions in the isothermal case without barrier - Downhole Water Sink (DWS) system. The output of a comparison between this 3-D model and the reservoir numerical simulator show the developed computer program can be applied to investigate the behavior of water coning, and to predict the breakthrough time at the bottom water reservoir.

PL

W pracy przedstawiono model symulacyjny sterujący powstawaniem stożka wodnego w eksploatowanym odwiercie ropnym w obecności wody podścielającej. Stożek wodny tworzy się na skutek wytworzenia depresji ciśnienia w otworze przekraczającej wartość krytyczną (dla tworzenia stożka). W pracy zbudowany został trójwymiarowy (3D) model nieizotermicznej filtracji z uwzględnieniem bariery blokującej dopływ wody do otworu. Nowa formuła funkcji J-Leveretta została zaproponowana do implementacji w eksperymentach numerycznych. Weryfikacja modelu została wykonana na danych istniejących z klasycznych symulacji stożków wodnych, danych otworowowych, jak również dla danych z izotermicznych systemów DWS (Dowhole Water Sink). Wyniki porównań wskazują, że zbudowany model 3D może być użyty do analizy powstawania stożków i wałów wodnych, a także do oceny czasu przebicia fazy wodnej do otworu eksploatacyjnego.

3

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

Wojtanowicz A. K., Hernandez J.

Wiertnictwo, Nafta, Gaz

|

2008

|

T. 25, z. 1

73-82

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.

4

Water cone reversal in oil wells - an analytical and experimental study

Wojtanowicz A. K., Shirman E. I.

Archives of Mining Sciences

|

2005

|

Vol. 50, no 1

3-16

EN

Presented here is a theoretical and experimental study of water cone development and possible reversal in response to reduced production rate. The theoretical study used a new analytical model of water coning based on the moving spherical sink (MSS) approach for accurate modeling of flow in the vicinity of a limited-entry well in an anisotropic [...] reservoir. The advantage of MSS over other analytical models is that it does not lose validity near the well completion of a given length and size. The results of analytical analysis show that for oil production rates below the critical (breakthrough) rate there are two equilibrium positions of the water cone: lower (stable), and upper (unstable). Typically, water cones would assume the stable shapes in response to ascending values of production rate. However, for descending rates the cone becomes insensitive to the rate reduction and its reversal pathway is quite different to the cone development pathway resulting in the histeresis effect. The study explains why reversing the cone is difficult since it requires reduction of production rate much below its critical value. It also describes how to determine the water cone reversal rate. The experimental study provides verification of the theoretical findings using a physical model. The experiments demonstrate four stages of water cone development and reversal histeresis: a series of the increased equilibrium cones in response to the series of increased production rates; water breakthrough at critical production rate; continuing water breakthrough despite lowering the production rate below the critical rate; and the final water cone reversal at a very low value of the "cone reversal" production rate. This work contributes basic understanding of water coning control with production rate adjustments and explanation of the cone equilibrium effects. It also provides an analytical method for finding the critical and cone reversal production rates.

PL

W artykule opisano teoretyczne i eksperymentalne badania nad rozwojem stożka wodnego oraz możliwości odwrócenia zjawiska przez obniżenie wydajności wydobycia płynów z odwiertów. Przepływ w strefie przyodwiertowej, w złożu anizotropowym [...] modelowano przy użyciu nowej metody analitycznej, opartej na teońi wędrujących źródeł sferycznych (MS S). Metoda ta ma tą przewagę nad innymi modelami analitycznymi, że nie traci ważności w pobliżu odwiertu i uwzględnia charakterystyczne wymiary odwiertu, tzn. głębokość penetracji w złożu i średnicę. Wyniki obliczeń pokazują, że przy wydajnościach ropy naftowej z odwiertów poniżej wydajności krytycznych (reprezentujących przebicie wody do odwiertu) istnieją dwa punkty równowagi stożka wodnego: dolny (stabilny) i górny (niestabilny). Stożek wodny wraz ze wzrostem wydajności wydobycia rośnie i przybiera stabilny kształt właśnie stożka. Jednakże ze zmniejszeniem się wydajności wydobycia stożek jest mniej czuły na zmianę wydajności, i jego powrotna droga, w sensie wysokości, jest zupełnie inna, i zarysowuje się efekt histerezy stożka. W artykule wyjaśniono, dlaczego to powrotne obniżenie się stożka jest trudniejsze do zrealizowania, ponieważ wymaga ono zmniejszenia wydajności odwiertu znacznie poniżej wartości krytycznej. Określono również wielkość wydajności odwiertów prowadzących do zatrzymania rozwoju i obniżenia stożka wodnego. Badania eksperymentalne weryfikują rezultaty dociekań teoretycznych, używając do tego celu fizycznego modelu Hele-Shaw. Badania te demonstrują cztery stadia rozwoju stożka wodnego i powrotnej histerezy: - serię stożków wodnych znajdujących się w stanie równowagi odpowiadających wzrastającym wydajnościom odwiertu; - rozpoczęcie się dopływu wody do odwiertów (przebicie się wody) po osiągnięciu krytycznej wydajności odwiertu; - trwanie dopływu wody pomimo obniżenia wydajności odwiertu poniżej wydajności krytycznej; zmniejszenie się stożka wodnego przy niskich wydajnościach odwiertu. Artykuł wyjaśnia fizykę zjawiska powstawania i rozwoju stożka wodnego wraz z wzrostem wydobycia oraz stany równowagi stożka. Także przedstawia analityczną metodę określania wydajności krytycznych oraz wydajności, przy których nastąpi odwrócenie rozwoju stożka wodnego.