tumnigИзвестия высших учебных заведений. Нефть и газOil and Gas Studies0445-01083033-8174Industrial University of Tyumen10.31660/0445-0108-2022-6-56-72tumnig-1069Research ArticleГЕОЛОГИЯ, ПОИСКИ И РАЗВЕДКА МЕСТОРОЖДЕНИЙ НЕФТИ И ГАЗАGEOLOGY, PROSPECTING AND EXPLORATION OF OIL AND GAS FIELDSОценка дренируемых запасов газа методом материального балансаEstimating drainable gas reserves by the method of material balanceКислицынА. А.KislitsynA. A.

Кислицын Анатолий Александрович, доктор физико-математических наук, профессор кафедры прикладной и технической физики 

Тюмень

Anatoliy A. Kislitsyn, Doctor of Physics and Mathematics, Professor at the Department of Applied and Technical Physics 

Tyumen

a.a.kislicyn@utmn.ruКузнецовС. В.KuznetsovS. V.

Кузнецов Сергей Викторович, кандидат физико-математических наук, координатор проекта 

Тюмень

Sergey V. Kuznetsov, Candidate of Physics and Mathematics, Project Coordinator  

Tyumen

Тюменский государственный университетРоссияUniversity of TyumenRussian FederationООО «Газпромнефть НТЦ»РоссияGazpromneft STC LLCRussian Federation202211012023065672Copyright © Кислицын А.А., Кузнецов С.В., 20232023Кислицын А.А., Кузнецов С.В.Kislitsyn A.A., Kuznetsov S.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://tumnig.tyuiu.ru/jour/article/view/1069

Описан алгоритм оценки запасов газовых месторождений методом материального баланса. Отмечены достоинства этого метода, которые заключаются в использовании при расчетах достаточно точной промыслово-технологической информации, а также в возможности регулярных проверок на соответствие действительному характеру отработки залежи. Однако есть и проблемы практического применения данного метода. Одной из них является определение средневзвешенного давления по всему газонасыщенному объему, особенно для низкопроницаемых пластов, в которых вокруг скважин возникают глубокие депрессионные воронки. Предложена и описана процедура корректного определения средневзвешенного давления с помощью карты изобар и карты эффективных газонасыщенных толщин газового месторождения. Другой проблемой является длительный временной интервал между замерами пластового давления в процессе разработки месторождения. Для проведения оперативного анализа разработки предложен метод увеличения частоты построения карт изобар с помощью интерполяции значений пластового давления путем расчета этой величины через продуктивность скважин. Входными данными для расчета являются динамика дебита газа и динамика устьевого давления. Данный подход позволяет в любое время оценить пластовое давление вокруг каждой скважины вне депрессионной воронки. Приведены результаты проверки предложенной методики в промысловых условиях на одном из месторождений Ямала. По результатам анализа выявлено отличие по объему дренируемых запасов с геологической моделью для низкопроницаемого пласта. Разница в оценке объемов запасов методом материального баланса с использованием карты изобар составила 18 % от начальных геологических запасов. Выполнен анализ причин расхождения дренируемых запасов и выявлены факт разноскоростной выработки по разрезу и наличие невовлеченных запасов.

The algorithm of estimating the reserves of gas deposits by the material balance method is described. The advantages of this method are the use of rather precise field technological information for calculations and the possibility of regular checks for compliance with the actual nature of field development. However, there are problems of practical application of this method. One of them is the determination of average weighted pressure for the whole gas-saturated volume, especially for low permeable reservoirs with deep depression craters around wells. The process of correct determination of weighted average pressure by means of isobar map and map of effective gassaturated thicknesses of gas reservoirs is proposed and described. Another problem is the long time interval between measurements of reservoir pressure during the field development. We offer the method that allows increasing frequency of isobar mapping by interpolation of reservoir pressure values by calculating this value through the productivity of wells in order to perform operational analysis of the field development. The input data for the calculation are the dynamics of gas flow rate and wellhead pressure dynamics. This approach allows us to estimate formation pressure around each well outside the de-resistivity funnel at any time. The article presents the results of testing the proposed method under field conditions at one of the Yamal fields. The results of the analysis show the difference in the volume of drained reserves with the geological model for a low permeable layer. The difference in the reserves volume estimation by the material balance method using the isobar map was 18 % of the initial geological reserves. The analysis of the reasons of divergence of the drilled reserves was carried out and the fact of differently sorted excavation along the section and the presence of uninvolved reserves was revealed.

материальный балансспособ удельных объемовP/Z анализmaterial balancespecific volume methodP/Z analysisReferencesЖданов, М. А. Нефтегазопромысловая геология и подсчет запасов нефти и газа : учебное пособие / М. А. Жданов. – 2-е изд., перераб. и доп. – Москва : Недра, 1981. – 453 с. – Текст : непосредственный.Zhdanov, M. A. (1981). Neftegazopromyslovaya geologiya i podschet zapasov nefti i gaza. 2nd edition, revised and expanded. Moscow, Nedra Publ., 453 p. (In Russian).Гутман, И. С. Методы подсчета запасов нефти и газа : учебник / И. С. Гутман. – Москва : Недра, 1985. – 223 с. – Текст : непосредственный.Gutman, I. S. (1985). Metody podscheta zapasov nefti i gaza. Moscow, Nedra Publ., 223 p. (In Russian).Орешкин, И. В. Подсчет запасов и оценка ресурсов нефти и газа : учебное пособие / И. В. Орешкин, М. П. Логинова, А. Т. Колотухин. – Саратов : Нижне-Волжский научно-исследовательский институт геологии и геофизики, 2015. – 96 с. – Текст : непосредственный.Oreshkin, I. V., Loginova, M. P., & Kolotukhin, A. T. (2015). Podschet zapasov i ocenka resursov nefti i gaza. Saratov, Volzhskiy nauchno-issledovatel'skiy institut geologii i geofiziki Publ., 96 p. (In Russian).Гутман, И. С. Оптимизация формулы объемного метода для подсчета запасов нефти и газа / И. С. Гутман, М. И. Саакян. – Текст : непосредственный // Недропользование XXI век. – 2013. – № 2 (39). – С. 36–42.Gutman, I. S., & Saakyan, M. N. (2013). Optimization of the formula to volumetric calculate the oil and gas reserves. Nedropolzovanie XXI vek, (2(39)), pp. 36-42. (In Russian).Ефремов, А. А. Определение средневзвешенного пластового давления при подсчете запасов методом материального баланса / А. А. Ефремов, А. Н. Лапердин, В. Н. Маслов. – Текст : непосредственный // Наука и ТЭК. – 2011. – № 5. – С. 56–58.Efremov, A. A., Laperdin, A. N., & Maslov, V. N. (2011). Opredelenie srednevzveshennogo plastovogo davleniya pri podschete zapasov metodom material'nogo balansa. Nauka i TEK, (5), pp. 56-58. (In Russian).Лапердин, А. Н. Анализ эффективности методов подсчета запасов газа для разрабатываемых залежей севера Западной Сибири / А. Н. Лапердин, А. А. Ефремов, В. А. Хилько. – Текст : непосредственный // Наука и ТЭК. – 2011. – № 5. – С. 52–55.Laperdin, A. N., Efremov, A. A., & Khilko, V. A. (2011). Analiz effektivnosti metodov podscheta zapasov gaza dlya razrabatyvaemykh zalezhey severa Zapadnoy Sibiri. Nauka i TEK, (5), pp. 52-55. (In Russian).Ефремов, А. А. Оценка эффективности применения методов подсчета запасов для газовых залежей / А. А. Ефремов. – Текст : непосредственный // Известия высших учебных заведений. Нефть и газ. – 2013. – № 5 (101). – С. 11–17.Efremov, A. A. (2013). Evaluation of the reserves estimation methods effecttiveness for gas deposits. Higher Educational Institutions News. Neft' i Gas, (5(101)), pp. 11-17. (In Russian).How Powerful Material Balance Analysis Method for Predicting Gas Flooding Performance / H. R. Sutoyo, T. Ariadji, P. A. Aziz, M. L. Mahendra. – Text : electronic // SPE/IATMI Asia Pacific Oil & Gas Conference and Exhibition, Nusa Dua, Bali, Indonesia, October 2015. – URL: https://doi.org/10.2118/176253-MS.Sutoyo, H. R., Ariadji, T., Aziz, P. A., & Mahendra, M. L. (2015). How Powerful Material Balance Analysis Method for Predicting Gas Flooding Performance. SPE/IATMI Asia Pacific Oil & Gas Conference and Exhibition, Nusa Dua, Bali, Indonesia, October 2015. (In English). Available at: https://doi.org/10.2118/176253-MSKabir, C. S. Material-balance analysis of gas and gas-condensate reservoirs with diverse drive mechanisms / C. S. Kabir, B. Parekh, M. A. Mustafa. – DOI 10.1016/j.jngse.2016.04.004. – Direct text // Journal of Natural Gas Science and Engineering. – 2016. – Vol. 32. – P. 158–173.Kabir, C. S., Parekh, B., & Mustafa, M. A. (2016). Material-balance analysis of gas and gas-condensate reservoirs with diverse drive mechanisms. Journal of Natural Gas Science and Engineering, (32), pp. 158-173. (In English). DOI: 10.1016/j.jngse.2016.04.004Ефремов, А. А. Комплекс мероприятий по продлению рентабельного периода эксплуатации газовых залежей / А. А. Ефремов. – Текст : непосредственный // Известия высших учебных заведений. Нефть и газ. – 2014. – № 2 (104). – С. 28–34.Efremov, A. A. (2014). Package of measures aimed at extension of the gas deposits operation commercial period. Higher Educational Institutions News. Neft' i Gas, (2(104)), pp. 28-34. (In Russian).Федорцов, В. К. Подсчет запасов газа методом материального баланса по материалам разработки залежи в режиме естественного истощения / В. К. Федорцов, Е. В. Бажанова. – Текст : непосредственный // Горные ведомости. – 2012. – № 6 (97). – С. 66–73.Fedortsov, V. K., & Bazhanova, E. V. (2012). Podschet zapasov gaza metodom material'nogo balansa po materialam razrabotki zalezhi v rezhime estestvennogo istoshcheniya. Gornye Vedomosti, (6(97)), pp. 66-73. (In Russian).New material balance analysis method for abnormally high-pressured gashydrocarbon reservoir with water influx / Y. Jiao, J. Xia, P. Liu [et al.]. – DOI 10.1016/j.ijhydene.2017.04.190. – Direct text // International Journal of Hydrogen Energy. – 2017. – Vol. 42, Issue 29. – P. 18718–18727.Jiao, Y., Xia, J., Liu, P., Zhang, J., Li, B., Tian, Q., & Wu, Y. (2017). New material balance analysis method for abnormally high-pressured gas-hydrocarbon reservoir with water influx. International Journal of Hydrogen Energy, 42(29), pp. 18718-18727. (In English). DOI: 10.1016/j.ijhydene.2017.04.190Development of material balance equations for coalbed methane reservoirs considering dewatering process, gas solubility, pore compressibility and matrix shrinkage / J. Shi, Y. Chang, S. Wu [et al.]. – DOI 10.1016/j.coal.2018.06.010. – Direct text // International Journal of Coal Geology. – 2018. – Vol. 195. – P. 200–216.Shi, J., Chang, Y., Wu, S., Xiong, X., Liu, C., & Feng, K. (2018). Development of material balance equations for coalbed methane reservoirs considering dewatering process, gas solubility, pore compressibility and matrix shrinkage. International Journal of Coal Geology, 195, pp. 200-216. (In English). DOI: 10.1016/j.coal.2018.06.010Han, G. Flowing material balance method with adsorbed phase volumes for unconventional gas reservoirs / G. Han, M. Liu, Q. Li. – DOI 10.1177/0144598719880293. – Direct text // Energy Exploration & Exploitation. – 2020. – Vol. 38, Issue 2. – P. 519–532.Han, G., Liu, M., & Li, Q. (2020). Flowing material balance method with adsorbed phase volumes for unconventional gas reservoirs. Energy Exploration & Exploitation, 38(2), pp. 519-532. (In English). DOI: 10.1177/0144598719880293Алтунин, А. Е. Расчеты в условиях риска и неопределенности в нефтегазовых технологиях / А. Е. Алтунин, М. В. Семухин ; Министерство образования и науки Российской Федерации, Тюменский государственный университет. – Тюмень : ТюмГУ, 2005. – 220 с. – Текст : непосредственный.Altunin, A. E., & Semukhin, M. V. (2005). Raschety v usloviyakh riska i neopredelennosti v neftegazovykh tekhnologiyakh. Tyumen, Tyumen State University Publ., 220 p. (In Russian).Алтунин, А. Е. Вероятностные и нечеткие модели оценки неопределенностей и рисков при подсчете запасов углеводородов / А. Е Алтунин, М. В. Семухин, О. А. Ядрышникова. – DOI 10.21684/2411-7978-2017-3-2-85-99. – Текст : непосредственный // Вестник Тюменского государственного университета. Физико-математическое моделирование. Нефть, газ, энергетика. – 2017. – Т. 3, № 2. – С. 85–99.Altunin, A. E., Semukhin, M. V., & Yadryshnikova, O. A. (2017). Probabilistic and Fuzzy Models to Evaluate Uncertainties and Risks Related to HC Reserves Estimation. Tyumen State University Herald. Physical and Mathematical Modeling. Oil, Gas, Energy, 3(2), pp. 85-99. (In Russian). DOI: 10.21684/2411-7978-2017-3-2-85-99Ахмедов, Э. Г. Подсчет запасов нефти и газа по международным стандартам и оценка геологических рисков / Э. Г. Ахмедов, Ф. В. Рагимов. – Текст : непосредственный // Молодежь в науке – 2017 : сборник материалов Международной конференции молодых ученых : в 2 частях. – Минск, 2018. – С. 324–332.Akhmedov, E. H., & Rahimov, F. V. (2018). Estimation of oil and Gas reserves and risk assessment using international methods. Molodezh v nauke: Proceedings of the International Conference of Young Scientists: in 2 parts. Minsk, pp. 324-332. (In Russian).Комплексный подход к изучению газовой шапки в пласте ПК1-3 / А. В. Поднебесных, К. А. Малышевская, Т. С. Малышевская, В. П. Овчинников. – Текст : непосредственный // Известия высших учебных заведений. Нефть и газ. – 2014. – № 6 (108). – С. 13–18.Podnebesnykh, A. V., Malyshevskaya, K. A., Malyshevskaya, T. S., & Ovchinnikov, V. P. (2014). Integrated approach to investigation of gas cap in the formation PK1-3. Higher Educational Institutions News. Neft' i Gas, (6), pp. 13-18. (In Russian).Использование искусственных нейронных сетей для прогнозирования динамики обводнения горизонтальных скважин / А. А. Кислицын, С. В. Кузнецов, А. В. Поднебесных, А. М. Грановский. – DOI 10.21684/2411-7978-2019-5-4-160-180 – Текст : непосредственный // Вестник Тюменского государственного университета. Физико-математическое моделирование. Нефть, газ, энергетика. – 2019. – Т. 5, № 4 (20). – С. 160–180.Kislitsyn, A. A., Kuznetsov, S. V., Podnebesnykh, A. A., & Granovsky, A. M. (2019). Using neural networks for predicting the dynamics of water cut of horizontal wells. Tyumen State University Herald. Physical and Mathematical Modeling. Oil, Gas, Energy, 5(4(20)), pp. 160-180. (In Russian). DOI: 10.21684/2411-7978-2019-5-4-160-180Кислицын, А. А. Оценка запасов газового месторождения методом материального баланса / А. А. Кислицын, С. В. Кузнецов. – Текст : непосредственный // Геология и минерально-сырьевые ресурсы северо-востока России : материалы 10-й Всероссийской научно-практической конференции с международным участием. – Якутск, 2020. – С. 218–222.Kislitsyn, A. A., & Kuznetsov, S. V. (2020). Evaluation of drainable gas reserves by the method of material balance. Geology and mineral resources of the northeast of Russia: Proceedings of the 10th All-Russian Scientific and Practical Conference with international participation. Yakutsk, pp. 218-222. (In Russian).Чарный, И. А. Подземная гидрогазодинамика : учебное пособие / И. А. Чарный. – Москва : Гостоптехиздат, 1963. – 396 с. – Текст : непосредственный.Charnyy, I. A. (1963). Podzemnaya gidrogazodinamika. Moscow, Gostoptekhizdat Publ., 396 p. (In Russian).Алиев, З. С. Исследование горизонтальных скважин : учебное пособие / З. С. Алиев, В. В. Бондаренко. – Москва : Нефть и газ, 2004. – 300 с. – Текст : непосредственный.Aliev, Z. S., & Bondarenko, V. V. (2004). Issledovanie gorizontal'nykh skvazhin. Moscow, Neft' i gaz Publ., 300 p. (In Russian).Сохошко, С. К. Профиль притока к пологому стволу газовой скважины на стационарном режиме / С. К. Сохошко. – Текст : непосредственный // Нефтепромысловое дело. – 2016. – № 5. – С. 26–29.Sokhoshko, S. K. (2016). Profile of the inflow to a sloping gas well bore in the stationary mode. Oilfield Engineering, (5), pp. 26-29. (In Russian).Колбиков, С. В. Методы подсчета запасов по падению пластового давления / С. В. Колбиков. – Текст : непосредственный // Газовая промышленность. – 1999. – № 1. – С. 18–22.Kolbikov, S. V. (1999). Metody podscheta zapasov po padeniyu plastovogo davleniya. Gazovaya promyshlennost', (1), pp. 18-22. (In Russian).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.