Отбор скважин-кандидатов и оптимизация дизайна операции

С.Г. Парсег ов1, В.И. Кондауров1, Курочкин2.
1
М осковский физико-технический институт (государственный университет)
2
ОАО НК ЛУКОЙЛ
parsegov@gmail.com
МОДЕЛИРОВАНИЕ ОПЕРАЦИИ ГИДРОРАЗРЫВА ПЛАСТА (ГРП) К АК
ИНСТРУМЕНТ ОЦЕНКИ И ПРЕДВАРИТЕЛЬНОГО ОТБОРА СКВАЖИНКАНДИДАТОВ.
Вслед за ростом цен на нефть растет и количество проводимых в России ГРП. В
2000 году было проведено 2170 операций, в 2006 году планируется проведение уже
5100 операций. ГРП обычно выполняется независимой сервисной компанией, тогда как
подбор скважин-кандидатов осуществляется нефтяной компанией самостоятельно.
Рынок услуг по проведению ГРП достаточно развит, в середине 2006 года индекс
Герфиндаля-Гиршмана (HHI) составлял 1700. На территории страны работают 9
сервисных подрядчиков предлагающие, как высокотехнологические решения, так и
достаточно простые технологии закачки и дешевые пропанты:
ƒ Крупные международные компании: Schlumberger, Halliburton, BJ services
ƒ Независимые сервисные компании: CAToil, Trican, М екаминефть
ƒ Подразделения нефтяных компаний: Сургутнефтегаз, Татнефть, Газпром
Нефтяная компания в настоящее время может заказать ГРП практически любой
сложности и стоимости. Если учесть, что в России дает продукцию около 120 000
нефтяных скважин, подбор скважин-кандидатов, а также выбор наиболее эффектив ного
дизайна ГРП становится для нефтяной компании достаточно насущной проблемой.
Нефтяные инженеры традиционно используют технологические критерии
эффективности: прирост дебита нефти, достижение проектного КИН.
В тоже время экономисты используют показатели эффективности ГРП как
инвестиционного проекта: Чистый Дисконтированный Доход (NPV), Внутреннюю
Норму Доходности (IRR), Срок окупаемости и т.д.
При этом неизбежен конфликт целей. В случае доминирования инженерного
подхода, нефтяная компания планирует небольшое количество малообъемных ГРП, в
случае доминирования экономистов - большое число большеобъемных и рискованных
операций. Получаемый в результате портфель скважин-кандидатов становится
неоптимальным, нефтяная компания теряет свою стоимость на рынке.
В представленной работе предлагается снять противоречие двух указанны х
подходов благодаря совместному использованию гидродинамической и финансовоэкономической моделей:
ƒ
Гидродинамическая модель реализует алгоритм расчета 2D фильтрации
однофазного флюида к стволу скважины, пересеченной трещиной ГРП. При
существующих в нефтяных компания х системах сбора геологической информации в
разрезе отдельных скважин такие допущения вполне приемлемы.
В модели сначала рассчитывается поле давлений, затем - дебит скважины после
ГРП. Использование неявной разностной схемы и метода Гаусса-Зейделя [1] для
решения системы линейных уравнений приводит к абсолютной устойчивости и
быстрой сходимости вычислительного процесса. Использование неравномерной сетки
дополнительно ускоряет расчет и повышает его точность.
Численное моделирование показало, что при небольшой массе закачиваемого
пропанта зав исимость безразмерного дебита скважины Jd от безразмерной
проницаемости трещины Cfd имеет максимум около Cfd = 2, как и сообщалось ранее
рядом авторов [2, 3] (Р.Каневская, H.Cinco-Ley, J.Rueda, J.M ach, D.Wolcott). Однако на
значение этого максимума существенно влияют граничные условия: постоянное
давление на всех границах блока (блочная система заводнения) обеспечивает на 10-15%
более высокий дебит, по сравнению с поддержкой давления лишь на двух границах
блока (рядная система заводнения).
ƒ
Финансово-экономическая
модель
позволяет проводить анализ
сценариев, а также учитывать риски проведения ГРП с помощью дерева решений
(Decision Tree). В этом случае целевой функцией процесса оптимизации является
максимизация EM V [4, 5] (Expected M onetary Value - ожидаемой денежной стоимости
проекта ГРП). Экономическая модель позволяет в современном налоговом окружении
России рассчитывать дополнительный денежный поток до финансирования проекта.
Соответственно, в качестве ставки дисконтирования используется средневзвешенная
стоимость капитала компании (WACC).
Для определения дополнительной выручки используются результаты работы
гидродинамической модели, а также историческая кривая падения добычи. Для оценки
стоимости операции используются исторические зависимости стоимости операции от
массы и типа з акачиваемого пропанта.
При текущих ценах на нефть с увеличением массы закачанного пропанта
наблюдается неограниченный рост экономического эффекта ГРП. Объем закачки
определяется лишь технологическими соображениями и энергетикой пластовой
системы, т.е. эффективностью системы ППД. Однако при значительном снижении цен
на нефть появляется экстремум, определяющий экономически оптимальную массу
закачки пропанта.
Литература:
1.
Азиз Х., Сеттари Э. М атематическое моделирование пластовых систем. М оскваИжевск: Институт компьютерных исследований, 2004.
2.
Каневская Р.Д. М атематическое моделирование разработки месторождений нефти
и газа с применением гидравлического разрыва пласта. М осква. Недра. 1999.
3.
Economides M .J., Nolte K.G. Reservoir Stimulation. 3-rd edition - Prentice Hall,
Eglewood Cliffs, NJ. – 2000.
4.
Fetcovich M .J. Decline curve analysis using type curves. SPE 4629, 1980.
5.
Balen R. M ark, M eng H-Z. and Economies M ichael J. Applications of the Net Present
Value (NPV) in the Optimization of Hydraulic Fractures SPE 18541, 1988.
РЕФЕРАТ
УДК532.546
Парсег ов
С.Г. ,
Кондауров
В.И.,
Курочкин
В.И.
Моделирование
операции
гидроразрыва пласта (ГРП) как инструмент оценки и предварительного отбора
скважин-кандидатов.// Современные проблемы фундаментальных и прикладных наук
– аэрофизика и космические исследования: Сборник трудов 49 научной конференции
М ФТИ, Т. III / М ФТИ – М .: 2006. –
Представлен метод совместного использования гидродинамической 2D модели
течения однофазного флюида и финансово-экономической модели для оценки
эффективности операции ГРП и подбора скважин-кандидатов. Демонстрируется
важность системы поддержки пластового давления и правильной ориентации трещины
для увеличения эффекта ГРП. Показана согласованность результатов с известными
литературными данными.
В настоящее время разработанный метод внедряется в Центре геологогидродинамического моделирования ОАО “НК “ЛУКОЙЛ”.
Библиография: 5 назв.