авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:   || 2 | 3 |

Геофизические методы контроля динамики фильтрационных процессов в прискважинной области продуктивных пластов

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

Кузьминова Ирина Владимировна

Геофизические методы контроля динамики фильтрационных процессов в прискважинной области продуктивных пластов

Специальность: 25.00.16

Горнопромышленная и нефтегазопромысловая геология, геофизика, маркшейдерское дело и геометрия недр

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

г. Ухта – 2010 г.

Работа выполнена в Ухтинском государственном техническом университете

Научный руководитель: Кандидат геолого-минералогических наук Шилов Лев Петрович
Официальные оппоненты: Доктор геолого-минералогических наук, профессор Крапивский Евгений Исаакович Кандидат геолого-минералогических наук Зубарев Алексей Павлович
Ведущая организация: Институт геологии и разработки горючих ископаемых (ИГиРГИ)

Защита состоится «23» апреля 2010 г. в 10:00 часов на заседании диссертационного совета Д212.291.01 в Ухтинском государственном техническом университете по адресу: ул. Первомайская, 13, г. Ухта, Республика Коми, 169300

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Ухтинского государственного технического университета

Автореферат размещен на сайте УГТУ http://ugtu.net в разделе «Диссертационный совет»

Автореферат разослан «22» марта 2010 г.

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат технических наук, профессор Н. М. Уляшева

Общая характеристика работы

Актуальность работы. Эффективность разработки нефтяных и газовых месторождений во многом определяется состоянием прискважинной области продуктивного пласта в период заканчивания скважины.

В процессе вскрытия продуктивного пласта бурением в прискважинной области проницаемых пород формируются гидроизолирующие зоны с высоким гидравлическим сопротивлением: глинистая корка на стенках скважины, кольматационный слой в поровом пространстве проницаемых каналов, за которым следует промытая от пластового флюида зона и далее зона проникновения фильтрата промывочной жидкости.

Спуск обсадной колонны, цементирование заколонного пространства и вскрытие продуктивного пласта кумулятивной перфорацией сопровождается техногенными процессами, повышающими гидродинамическое сопротивление прискважинной области продуктивного пласта, что приводит к значительному падению дебита скважин, вводимых в эксплуатацию. Для восстановления дебита применяют различные методы интенсификации притока углеводородов в ствол скважины или усовершенствованные способы воздействия на прискважинную область продуктивного пласта, но без качественного геофизического контроля проводимых работ.

В процессе эксплуатации скважин под действием потока углеводородов происходит постепенное разрушение искусственно созданных гидроизолирующих зон и формирование естественных зон с высоким гидравлическим сопротивлением.

В интервале перфорации продуктивного пласта технические возможности стандартного комплекса геофизических исследований скважин (ГИС) ограничены и не позволяют обеспечить разработчиков нефтяных месторождений необходимой информацией, а степень влияния техногенных эффектов на продуктивность скважины весьма велика.

Рациональная эксплуатация нефтяных месторождений, предотвращение негативных последствий в процессе строительства скважин, предварительная оценка качества заканчивания скважин требуют надёжной технологии контроля динамики фильтрационных процессов в прискважинной области продуктивных пластов обсаженных скважин.

Цель работы. Разработка технических средств и технологии контроля динамики фильтрационных процессов геофизическими методами, метрологического обеспечения скважинных телеметрических систем и способа интерпретации полученных результатов исследований.

Основные задачи исследований:

1. Анализ гидродинамических характеристик гидроизолирующих зон в прискважинной области продуктивных пластов после вскрытия их кумулятивной перфорацией.

2. Оценка параметров поля скоростей потока жидкости и акустического поля, создаваемого перфорационными отверстиями.

3. Определение эффективности стандартного комплекса ГИС для контроля динамики фильтрационных процессов в продуктивных пластах;

4. Разработка технических средств, метрологического обеспечения и технологии контроля гидродинамических процессов в перфорационных каналах гидравлической системы «продуктивный пласт – ствол скважины».

5. Разработка способа интерпретации и обработки полученных результатов геофизических исследований дифференциальными телеметрическими системами.

Научная новизна: Впервые, в научно-исследовательской работе:

  • установлена связь между фильтрационными свойствами горных пород, скоростью потока жидкости и спектром частот акустических шумов при различных режимах фильтрации углеводородов;
  • разработана технология геофизического контроля фильтрационных процессов в перфорационных каналах интервала продуктивного пласта системами дифференциальной телеметрии;
  • разработанное метрологическое обеспечение для скважинного шумомера с дифференциальными измерительными преобразователями, позволяет перевести его из индикаторов в разряд телеметрических систем со шкалой спектра частот.

Основные защищаемые положения:

    1. Технология контроля динамики фильтрационных процессов в прискважинной области продуктивных пластов методами скважинной шумометрии и термокондуктивной дебитометрии с дифференциальными измерительными преобразователями.
    2. Методика моделирования фильтрационных процессов в метрологических установках геофизических методов дифференциальной шумометрии и термокондуктивной дебитометрии.

3. Решение обратной задачи «физическое поле – режим фильтрации – фильтрационные свойства горных пород» при интерпретации результатов исследований методами дифференциальной телеметрии интервалов перфорации.

Практическая ценность работы:

Разработанная технология геофизических исследований позволяет:

  • контролировать гидродинамические характеристики продуктивных пластов в процессе строительства, освоения и эксплуатации скважин нефтяных месторождений;
  • прогнозировать снижение дебита эксплуатационных скважин во времени, повысить дебит скважин за счет выбора оптимального метода интенсификации притока;
  • сократить общие затраты на эксплуатацию скважин нефтяных месторождений.

Апробация работы. Основные результаты исследований докладывались на следующих конференциях и семинарах: четырнадцатая Коми Республиканская молодёжная научная конференция, г. Сыктывкар, 2000 г.; Межрегиональная молодёжная научная конференция «Севергеотех–2000», УГТУ, г. Ухта, 15–17 марта 2000 г.; Научно–техническая конференция Ухтинского государственного технического университета (УГТУ), г. Ухта, 16–18 апреля 2001 г.; Межрегиональная молодёжная научная конференция «Севергеоэкотех–2002 г.», УГТУ, г. Ухта, 19–21 марта 2002 г.; Научно-техническая конференция УГТУ, г. Ухта, 15–16 апреля 2002 г.; Всероссийская научная конференция, студентов, аспирантов, молодых специалистов «Геологи XXI века», г. Саратов, 25–27 марта, 2002 г.; Всероссийская научная конференция «Нефть и газ Европейского Северо-востока», УГТУ, г. Ухта, 15–17 апреля 2003 г.; IX Международная конференция «Новые идеи в науках о Земле», 14–17 апреля 2009 г., РГГРУ, г. Москва.

Структура и объем работы: Диссертация состоит из введения, 7 глав, заключения, общий объем составляет 215 страницы, включая содержание, 54 рисунка, 13 таблиц, список литературы состоит из 131 наименований.

Диссертация основана на личных исследования автора, которые проводились на базе Ухтинской комплексной партии ГФУП «Ухтанефтегазгеология» и теоретических исследованиях, выполненных на кафедре «Геофизические методы, геоинформационные технологии и системы» Ухтинского государственного технического университета.

Автор выражает глубокую признательность своему научному руководителю кандидату геолого-минералогических наук, профессору Л. П. Шилову, за внимательное отношение и помощь в период работы над диссертацией.

Автор выражает искреннюю благодарность директору УКП ГФУП «Ухтанефтегазгеология» Л. М. Паршиной за предоставление лаборатории и оборудования для подготовки и проведения экспериментов. Заведующему кафедрой ГМИС УГТУ к.г.-м.н., В. А. Зыкову за оказание организационной и методической помощи. Доценту кафедры ГМИС УГТУ, к.т.н. В. Д. Паршину за оказание технической помощи при подготовке измерительной аппаратуры к экспериментальным исследованиям, консультациям по применению скважинных телеметрических систем в процессе геофизических исследований и за предоставленный фактический материал, а также всему коллективу кафедры ГМИС за консультации и поддержку при выполнении исследований.

Содержание работы

Введение

Обосновывается актуальность темы диссертационной работы, сформулированы цель и основные задачи исследований, научная новизна и практическая ценность полученных результатов.

Глава 1. Гидродинамические характеристики гидроизолирующих зон прискважинной области после вскрытия продуктивного пласта кумулятивной перфорацией

В главе подробно анализируются гидродинамические процессы, протекающие в прискважинной области продуктивного пласта при искусственном формировании и естественном изменении физических свойств гидроизолирующих зон, на этапах бурения, подготовки скважины к сдаче в эксплуатацию и в период разработки нефтяных месторождений.

Изучению фильтрационных свойств горных пород посвящены работы Башкатова Д.Н., Квашнина Г.П., Смолдырева А.Е., Гулина Ю.А., Ручкина А.В., Свихнушина Н.М., Орлова Л.И., Дряглина Е.Н., Гаврилко В.М., Алексеева В.С. и др.. Геолого-промысловый анализ разработки нефтегазовых месторождений показывает, что ухудшение фильтрационных свойств пласта в прискважинной зоне приводит к снижению нефтеотдачи и потерям энергии при движении флюидов из пласта в скважину.

Эксплуатационная скважина рассматривается как гидравлическая система «продуктивный пласт – ствол скважины», каждый элемент которой обладает определенным гидравлическим сопротивлением J потоку углеводородов (рис.1).

Общее гидравлическое сопротивление определяется соотношением:

(1.1)

где Ji – сопротивление соответствующего элемента системы «продуктивный пласт – ствол скважины» (i=1,2,…8). Однако, следует принимать во внимание, что влияние каждого элемента на производительность скважины не равнозначно.

Рис. 1. Гидравлическая цепь системы «продуктивный пласт – ствол скважины»

(R – радиус границы продуктивного пласта; R0 – радиус влияния ствола скважины на продуктивный пласт, ri – радиус i-го элемента системы)

В процессе движения потока УВ по пласту часть напора расходуется на преодоление различного рода сопротивлений, тогда величина гидравлического сопротивления будет складываться из потерь двух видов:

, (1.2)

где – суммарные потери по длине потока УВ, обусловленные действием сил трения по поверхности порового канала на всех участках перемещения;

– сумма местных потерь напора, связанных с деформациями поровых каналов, изменениями характера движения и направления скорости потока углеводородов на отдельных участках.

Строение и физические свойства гидравлических элементов скважины различны, следовательно, различны и величины гидравлического сопротивления каждого элемента эксплуатационной скважины. Поэтому увеличение производительности скважины может достигаться путем снижения гидравлического сопротивления движению потока углеводородов на любом из элементов системы «продуктивный пласт – ствол скважины».

Глава 2. Проблемы контроля стандартными геофизическими методами гидродинамики прискважинной области продуктивного пласта в интервале перфорации обсадной колонны

Во второй главе рассматриваются аналитические и методические проблемы геофизических исследований прискважинной области.

Показано, что измерения, проводимые методами КС, БКЗ, МК, ИК, АК и др. не позволяют решить задачу по контролю динамики фильтрационных процессов в гидроизолирующих зонах прискважинной области продуктивных пластов.

Приведены и проанализированы некоторые технические несовершенства стандартной геофизической аппаратуры, применяемой для контроля состояния ствола скважины (ДСИ, СГДТ, САТ, МЛМ). С критической точки зрения рассмотрены методы для определения фильтрационных параметров пласта (гидродинамические методы: испытание скважин и опробование пластов).

В настоящее время накоплен значительный опыт по изучению прискважинной области продуктивного пласта геофизическими методами, но проследить динамику фильтрационных процессов с необходимой степенью точности в течение всего периода эксплуатации скважины удается крайне редко. Главная причина в том, что большинство методов не позволяют с необходимой степенью детализации оценить степень загрязнения прискважинной области продуктивного пласта после вскрытия его кумулятивной перфорацией. По результатам гидродинамических исследований фильтрационных характеристик (кривые КП и КВД) получают среднее значение гидродинамических параметров пласта, которое для решения поставленной задачи не отвечает необходимым требованиям.

Таким образом, в настоящее время необходимы принципиально новые подходы к решению данной проблемы. Технические способы и геофизические методы исследований должны обеспечить необходимый объем информации при минимальных временных и финансовых затратах.

Глава 3. Параметры физических полей, характеризующие фильтрационные процессы в прискважинной области продуктивного пласта обсаженной скважины

В третьей главе рассматриваются физические поля, создаваемые потоком углеводородов в перфорационных каналах.

Интервал перфорации обсадной колонны относится к основному объекту исследований в стволе скважины, который несет информацию о состоянии прискважинной области продуктивного пласта. Каждое работающее перфорационное отверстие является источником физических полей. Наиболее информативные и легко регистрируемые современными техническими средствами – поле скоростей потока жидкости и акустическое поле, создаваемое ламинарным и турбулентным режимами фильтрации.

В интервале перфорации обсадной колонны поток жидкости по стволу скважины, от подошвы до кровли продуктивного пласта имеет различную скорость. Это связано с тем, что по мере продвижения потока снизу вверх по стволу скважины, за счет увеличения перфорационных отверстий, увеличивается и объем жидкости, следовательно, за единицу времени, в каждом поперечном сечении ствола обсадной колонны, по всей мощности продуктивного пласта, поток жидкости проходит с разной скоростью. При изменении скорости потока характер течения жидкости также меняется. Возникает энергичное перемешивание жидкости, и поток из ламинарного переходит в турбулентный.

Математическое описание движения жидкости осуществляется с помощью функций, определяющих распределение скорости жидкости , давления и плотности . Отсюда следует, что в некотором объеме жидкости V, в любой момент времени существует потенциал скоростей потока жидкости , определяемый соотношением:

(3.1)

где с – скорость звука в жидкости, определяемая значениями давления и плотности среды;

s – относительное изменение плотности среды;

x, y, z – текущие координаты; t – время.

При турбулентном течении скорость элементарных объемов жидкости в каждой точке изменяется беспорядочным образом, и течение становится нестационарным. Чрезвычайная нерегулярность гидродинамических полей турбулентных течений не поддается строгому математическому описанию, поэтому для изучения турбулентных течений применяют статистические методы.

Турбулентные пульсации скорости потока являются источником возбуждения акустического поля в окружающем объеме жидкости.

Перфорационный канал представляет собой сложную гидравлическую систему, в которой на очень близком расстоянии друг от друга расположены резкие повороты, внезапные расширения и сужения, на пути струи встречаются препятствия различной формы. Поэтому частотные характеристики акустического поля, создаваемые струей потока углеводородов при отсутствии препятствия на пути струи жидкости, будут значительно отличаться от частотного диапазона перфорационного канала, имеющего в своём канале препятствия какой-либо формы.

Отсюда следует, в полосе частот F=F2 – F1, где F2 и F1 – верхняя и нижняя граница частотного диапазона акустического поля, излучаемого перфорационными каналами, соответственно, лежат динамические характеристики фильтрационных процессов, протекающих в прискважинной области продуктивного пласта за весь период эксплуатации скважины.

Глава 4. Математическое и физическое моделирование связи пористости и проницаемости горных пород для метрологических установок скважинных телеметрических систем

В главе показано, что единой зависимости между пористостью и проницаемостью для всех пористых сред не существует. С большой степенью вероятности эта связь может существовать для однотипных по микростроению пород. Отмечено, что проницаемость зависит от максимального радиуса пор, структурного коэффициента и пористости.

За основу приняты расчеты фильтрационных характеристик продуктивных отложений Южного Мангышлака, полученные по экспериментальным данным, где показано, что переход от капиллярной модели порового пространства к реальной пористой среде, осуществляется через коэффициент перехода , который функционально связан со структурным коэффициентом , характеризующим структуру порового пространства.

Результаты экспериментальных данных приведены в таблице 1. Всего представлено 89 образцов.

Таблица 1



Pages:   || 2 | 3 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.