Влияние деформаций терригенного коллектора в процессе снижения забойного и пластового давления на изменение проницаемости и продуктивности скважины

Abstract

Актуальность исследования обусловлена необходимостью учета эффектов деформаций терригенных пород-коллекторов и изменения проницаемости пласта при прогнозе продуктивности нефтяных скважин в условиях варьирующихся значений пластового и забойного давлений. Цель: на основе лабораторных экспериментов выявить закономерности изменения проницаемости образцов керна терригенного коллектора при изменении пластового и забойного давлений и оценить степень влияния данных эффектов на продуктивность нефтяной скважины. Объекты: терригенные породы-коллекторы нефтяных месторождений, расположенные на юге Пермского края. Методы: лабораторные исследования по определению проницаемости образцов керна на фильтрационной установке при различных величинах порового давления и давления обжима образцов; численное моделирование околоскважинной зоны методом конечных элементов с использованием основных соотношений теории пороупругости Био для определения величины эффективных напряжений и оценки их влияния на проницаемость пород-коллекторов и продуктивность нефтяной скважины. Результаты. Получены аналитические зависимости, описывающие изменение проницаемости при снижении и восстановлении пластового (забойного) давления, которые показали снижение проницаемости образцов керна на 20,6 % при предельном снижении порового давления с 14,5 до 5 МПа. При восстановлении давления до первоначальной величины проницаемость восстанавливается только до 84,5 % от исходного значения, что говорит о существенной роли необратимых пластических деформаций породы. Результаты численного моделирования распределения эффективных напряжений в околоскважинной зоне показали, что при создании максимальной депрессии 9,5 МПа коэффициент продуктивности уменьшается на 10 %. Если уменьшить депрессию и восстановить забойное давление, то коэффициент продуктивности восстановится до 92 % от первоначального, что опять же говорит о негативной роли пластических деформаций породы-коллектора. Если пластовое давление снижается до 8,5 МПа, то величина снижения коэффициента продуктивности составит 13 % по сравнению с максимальным значением.

The relevance of the research is caused by the need to take into account the effects of sandstone reservoir rocks deformations and changes in reservoir permeability for predicting oil wells productivity under conditions of varying values of reservoir and bottomhole pressures. The main aim of the research is based on the results of laboratory experiments, to identify relationships of changes in the sandstone reservoir core samples permeability with changes in reservoir and bottomhole pressures and to assess the degree of these effects influence on the oil well productivity. Objects: sandstone reservoir rocks of the oil fields located in the south of the Perm Region. Methods: laboratory research of the core samples permeability using the laboratory equipment at various values of pore pressure and sample compression pressure; numerical simulation of the near-wellbore zone by the finite element method using the basic relationships of the Biot theory of poroelasticity to determine the magnitude of effective stresses and their effect on the reservoir rocks permeability and oil well productivity. Results. The authors have obtained the analytical relationships that describe the change in permeability with a decrease and recover of reservoir and bottomhole pressure, which showed a decrease in the permeability of core samples by 20,6 % with a limiting decrease in pore pressure from 14,5 to 5 MPa. When the pressure is recovered to the initial value, the permeability is restored only by 84,5 %, which indicates a significant role of rocks irreversible plastic deformations. The results of numerical modeling of the effective stresses distribution in the near-wellbore zone showed that in case of creating the maximum bottomhole pressure drawdown of 9,5 MPa the productivity factor decreases by 10 %. If the drawdown is reduced and the bottomhole pressure is recovered, then the productivity factor recovers just to 92 % of the initial value, which again indicates the negative role of plastic deformations of the reservoir rock. If the reservoir pressure drops to 8,5 MPa, then the reducing in the productivity factor is 13 % compared to the maximum value.