Оптимизация заводнения

Программный модуль «Оптимизация заводнения», позволяет получить варианты благоприятной системы разработки нефтяного пласта – назначение добывающих и нагнетательных скважин при известном их местоположении. Оптимизационные задачи в общем случае являются достаточно сложными для решения (как правило из-за большого количества переменных). В частности для задачи выбора типа скважины кол-во вариантов назначения расчёт по степенной зависимости n=2Nw, где Nw – кол-во скважин. Разработанный программный продукт обладает достаточным быстродействием для решения подробного рода задач. Это обусловлено использованием аналитического решения, полученного при принятии некоторых упрощающих допущений о структуре фильтрационных потоков в пласте. Целевой функционал представлял собой объем добытой нефти в определенный момент времени (период разработки).

В качестве исходной информации для работы модуля необходимы координаты скважин, свойства флюидов (вязкости, плотности, ОФП), проектный период разработки, а также экспертные ограничения на соотношение кол-ва добывающих и нагнетательных скважин, проектные ограничения на дебиты и забойные давления. В результате работы модуля пользователь получит набор вариантов назначения скважин (обычно 1-5), которые можно рассчитать,  используя ГДМ.

ОЗ 1

Рисунок 1 Пример варианта оптимизации системы заводнения для блока

Алгоритм работы модуля заключается в разбиении расчетного участка месторождения/блока на контрольные дренируемые объёмы, в каждом из которых решается задача вытеснения нефти водой.

ОЗ 2

Рисунок 2 Пример построения контрольных дренируемых объёмов

Построение контрольных объёмов регулируется инженером путём задания ограничений на максимальную длину связи, а также на «угол экранирования».

При работе модуля происходит учёт технологических и экспертных ограничений. В качестве технологических ограничений выступают ограничения на дебиты/приёмистости жидкости при соответственно заданном забойном давлении на скважинах. Для всего фонда скважин каждого типа задаётся по 2 общих ограничения  (верхнее и нижнее). Экспертные ограничения могут задаваться либо запретом смены статуса конкретных скважин, либо в ограничении на дебит/приёмистость.

После задания всех необходимых исходных параметров и ограничений начинается работа алгоритма оптимизации. Алгоритм обладает достаточно  высокой сходимостью. Обычно он сходится за 4-5 итераций. Под итерацией понимается однократное выполнение алгоритмом расчёта кол-ва добытой нефти. После завершения работы алгоритма производится дополнительный расчёт, где в качестве начального управления задаются 2 крайних случая: 1й – все скважины добывающие, 2й – все скважины нагнетательные. Благодаря тому, что (целевой функционал) определяется с помощью аналитического решения, становится возможным расчет системы разработки на месторождениях, содержащих сотни/тысячи скважин, в реальном времени (порядка одной минуты).  

Алгоритм был протестирован на большом количестве синтетических месторождений и апробирован на  2-х крупных месторождениях Казахстана. На рис. 3 приведены результаты оптимизации текущей системы заводнения (базовый вариант, рис. 3а).

ОЗ 3ОЗ 4

ОЗ 5

Рисунок 3 Результат применения алгоритма на участке месторождения, базовый и оптимальный варианты

На рисунке 3в представлено сопоставление накопленного дебита нефти для базового и оптимизированного (благоприятного) варианта системы заводнения.