Математическое моделирование притока высоковязкой жидкости в скважину с трещиной гидроразрыва пласта при высокочастотном электромагнитном воздействии

Математическое моделирование притока высоковязкой жидкости в скважину с трещиной гидроразрыва пласта при высокочастотном электромагнитном воздействии

Давлетбаев А. Я., Ковалева Л. А., Мухаметова З. С.
Сибирский журнал индустриальной математики, 26, 1(93), 33-46 (2023)
Скачать статью

УДК 532.546 
DOI: 10.33048/SIBJIM.2023.26.103

Аннотация:

Обсуждаются результаты математического моделирования процесса притока высоковязкой нефти к скважине с трещиной гидроразрыва пласта при поэтапном высокочастотном электромагнитном воздействии. Рассматривается элемент системы разработки с несколькими скважинами с трещинами гидроразрыва пласта. Трещины имеют одинаковую геометрию и фильтрационные свойства и направлены вдоль региональных напряжений. В постановке задачи учитываются эффекты термического расширения нефти, зависимость вязкости пластовой жидкости от температуры, влияние скважин окружения на нестационарные поля давлений и температуры вокруг добывающей скважины с тепловым воздействием. Выполнены численные расчёты притока жидкости в скважину с различными проводимостями трещины, исследованы процессы массо- и теплопереноса в призабойной зоне скважин с трещинами гидроразрыва пласта, а также проведены сопоставительные расчёты с «холодной» добычей пластовой жидкости.

Литература:
  1. Саяхов Ф. Л. Исследование термо- и гидродинамических процессов в многофазных средах в высокочастотном электромагнитном поле применительно к нефтедобыче: Дис.... д-ра физ.-мат. наук: 01.02.05, 05.15.06. М., 1985. 449 с.
     
  2. Abernethy E. R. Production increase of heavy oils by electromagnetic heatin. // J. Can. Petrol. Technol, 1976. V. 15, N 3. Р. 91–97.
     
  3. Chakma A., Jha K. N. Heavy-oil recovery from thin pay zones by electromagnetic heating // SPE 24817. 67 Annu. Tech. Conf. Exhib. Soc. Petr. Engrg. Washington, 1992. P. 525–534.
     
  4. Kovaleva L. A., Khaydar A. M. Physical and rheological properties of petroleum fluids under the radio-frequency electromagnetic field effect and perspectives of technological solutions // Appl. Surf. Sci. J. 2004. V. 238. N 1–4. Р. 475–479.
     
  5. Carrizales M. A., Larry W. Lake, Johns R. T Production improvement of heavy-oil recovery by using electromagnetic heating // SPE Ann. Tech. Conf. Exhibition. Denver, Colorado, September 2008. Article SPE-115723-MS; https://doi.org/10.2118/115723-MS
     
  6. Davletbaev A., Kovaleva L., Babadagli T. Mathematical modeling and field application of heavy oil recovery by Radio-Frequency electromagnetic simulation // J. Petrol. Sci. Engrg. 2011. V. 78, N 3–4. P. 646–653.
     
  7. Spencer H. L.. Electric heat breaks paraffins boosts production // Enhanced Recovery Week, October 30, 1989. Р. 1–2.
     
  8. Ritchey H. W. Radiation Heating System. US Patent 2757738, 1956.
     
  9. Jeambey C. G. System for Recovery of Petroleum from Petroleum Impregnated Media. US Patent 4912971, 1990.
     
  10. Ковалева Л. А. Тепло- и массоперенос многокомпонентных углеводородных систем в высокочастотном электромагнитном поле: Дисс.... д-ра техн. наук: 01.02.05. М., 1998. 224 с.
     
  11. Trautman M., Macfarlane B. Experimental and numerical simulation results from a radio frequency heating test in native oil sands at the North // Paper WHOC14–301 presented in the 2014 World Heavy Oil Congress. New Orleans, Louisiana, 2014.
     
  12. Bogdanov I. I., Torres J. A., Corre B. Numerical simulation of electromagnetic driven heavy oil recovery // SPE 154140-PP paper presented at the 18th SPE Improved Oil Recovery Symposium. Tulsa, Oklahoma, 2012.
     
  13. Davletbaev A., Kovaleva L., Babadagli T. Heavy oil production by electromagnetic heating in hydraulically fractured wells // Energy Fuels. 2014. V. 28, N 9. P. 5737–5744.
     
  14. Davletbaev A. Y., Kovaleva L. A., Nasyrov N. M., Babadagli T. Multi-stage hydraulic fracturing and radio-frequency electromagnetic radiation for heavy-oil production // J. Unconvent. Oil Gas Resources. 2015. V. 12. P. 15–22.
     
  15. Cinco-Ley H., Samaniego V. F. Transient pressure analysis for fractured wells // J. Petr. Technology. 1981. P. 1749–1766.
     
  16. Shu C. W. Essentially non-oscillatory and weighted essentially non-oscillatory schemes for hyperbolic conservation laws. NASA/CR-97-206253, 1997.
     
  17. Романьков А. С., Роменский Е. И. Метод Рунге — Кутты/WENO для расчёта уравнения волн малой амплитуды в насыщенной упругой пористой среде // Сиб. журн. вычисл. математики. 2014. Т. 17, № 3. С. 259–271.

Работа выполнена при финансовой поддержке Российского научного фонда (проект 22-11-20042).

А. Я. Давлетбаев
  1. Уфимский университет науки и технологий, 
    ул. Заки Валиди, 32, г. Уфа 450076, Россия

E-mail: DavletbaevAY@rambler.ru

Л. А. Ковалева
  1. Уфимский университет науки и технологий, 
    ул. Заки Валиди, 32, г. Уфа 450076, Россия

E-mail: Liana-Kovaleva@yandex.ru

З. С. Мухаметова
  1. Уфимский университет науки и технологий, 
    ул. Заки Валиди, 32, г. Уфа 450076, Россия

E-mail: MuchametovaZ@mail.ru

Статья поступила 22.08.2022 г.
После доработки — 22.08.2022 г.
Принята к публикации 29.09.2022 г.

Abstract:

The paper discusses the results of mathematical modeling of the flows of heavy oil to a fractured well a radio-frequency electromagnetic irradiation. An element of a development system with several fractured wells in which the fractures have the same geometry and properties, and are directed along regional stresses, is considered. The model takes into account the effects of thermal expansion of oil, the dependence of the viscosity of fluid on temperature, the influence of the surrounding wells on pressure and temperatures distribution around the producing well with thermal influence. Numerical calculations of variants with different fracture conductivities have been performed, the processes of mass and heat transfer in the around fractured well have been investigated, and comparative calculations with "cold" production have been performed.

References:
  1. Sayakhov F. L. Issledovanie termo- i gidrodinamicheskikh protsessov v mnogofaznykh sredakh v vysokochastotnom elektromagnitnom pole primenitel’no k neftedobyche: Dis.... d-ra fiz.-mat. nauk: 01.02.05 [Investigation of thermo- and hydrodynamic processes in multiphase media in a high-frequency electromagnetic field in relation to oil production: Dis.... d-ra phys. math. sci.: 01.02.05, 05.15.06.]. Moscow, 1985. 449 pp.
     
  2. Abernethy E. R. Production increase of heavy oils by electromagnetic heating. J. Can. Petrol. Technol, 1976, Vol. 15, No. 3, pp. 91–97.
     
  3. Chakma A., Jha K. N. Heavy-oil recovery from thin pay zones by electromagnetic heating. SPE 24817. 67 Annu. Tech. Conf. Exhib. Soc. Petr. Engrg. Washington, 1992, pp. 525–534.
     
  4. Kovaleva L. A., Khaydar A. M. Physical and rheological properties of petroleum fluids under the radio-frequency electromagnetic field effect and perspectives of technological solutions. Appl. Surf. Sci. J., 2004, Vol. 238, No. 1–4, pp. 475–479.
     
  5. Carrizales M. A., Larry W. Lake, Johns R. T. Production improvement of heavy-oil recovery by using electromagnetic heating. SPE Ann. Tech. Conf. Exhibition. Denver, Colorado, September 2008, article SPE-115723-MS; https://doi.org/10.2118/115723-MS
     
  6. Davletbaev A., Kovaleva L., Babadagli T. Mathematical modeling and field application of heavy oil recovery by Radio-Frequency electromagnetic simulation. J. Petrol. Sci. Engrg., 2011, Vol. 78, No. 3–4, pp. 646–653.
     
  7. Spencer H. L. Electric heat breaks paraffins boosts production. Enhanced Recovery Week, October 30, 1989, pp. 1–2.
     
  8. Ritchey H. W. Radiation Heating System. US Patent 2757738, 1956.
     
  9. Jeambey C. G. System for Recovery of Petroleum from Petroleum Impregnated Media. US Patent 4912971, 1990.
     
  10. Kovaleva L. A. Teplo- i massoperenos mnogokomponentnykh uglevodorodnykh sistem v vysokochastotnom elektromagnitnom pole: Diss.... d-ra tekhn. nauk: 01.02.05 [Heat and mass transfer of multicomponent hydrocarbon systems in a high-frequency electromagnetic field: Diss.... d-ra tech. sci.: 01.02.05]. Moscow, 1998. 
     
  11. Trautman M., Macfarlane B. Experimental and numerical simulation results from a radio frequency heating test in native oil sands at the North. Paper WHOC14–301 presented in the 2014 World Heavy Oil Congress. New Orleans, Louisiana, 2014.
     
  12. Bogdanov I. I., Torres J. A., Corre B. Numerical simulation of electromagnetic driven heavy oil recovery. SPE 154140-PP paper presented at the 18th SPE Improved Oil Recovery Symposium, Tulsa, Oklahoma, 2012.
     
  13. Davletbaev A., Kovaleva L., Babadagli T. Heavy oil production by electromagnetic heating in hydraulically fractured wells. Energy Fuels, 2014, Vol. 28, No. 9, pp. 5737–5744.
     
  14. Davletbaev A. Y., Kovaleva L. A., Nasyrov N. M., Babadagli T. Multi-stage hydraulic fracturing and radio-frequency electromagnetic radiation for heavy-oil production. J. Unconvent. Oil Gas Resources, 2015, Vol. 12, pp. 15–22.
     
  15. Cinco-Ley H., Samaniego V. F. Transient pressure analysis for fractured wells. J. Petr. Technology, 1981, pp. 1749–1766.
     
  16. Shu C. W. Essentially non-oscillatory and weighted essentially non-oscillatory schemes for hyperbolic conservation laws. NASA/CR-97-206253, 1997.
     
  17. Roman’kov A. S., Romenskii E. I. Metod Runge—Kutty/WENO dlya rascheta uravneniya voln maloi amplitudy v nasyshchennoi uprugoi poristoi srede. Sib. Zhurn. Vychisl. Matematiki, 2014, Vol. 17, No. 3, pp. 259–271.