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:     | 1 |   ...   | 3 | 4 || 6 |

Строительство и эксплуатация нефтяных и газовых скважин открытым забоем с использованием волновых технологий (проблемы, теоретические решения, промысловый опыт)

-- [ Страница 5 ] --

Из полученных экспериментальных данных следует, что удельный импульс, сообщаемый стенке трубы, при наличии резиновой оболочки в среднем увеличивается на 10…12 %. Некоторое расхождение во влиянии резиновой оболочки на удельный импульс давления с ростом гидростатического давления объясняется изменением акустических характеристик оболочки при повышении давления.

Результаты исследований объясняются следующими соображениями.

Помимо влияния на величину удельного импульса давления потерь сигнала на резиновой оболочке сказывается, в разной степени при изменении формы излучаемого сигнала, влияние трубы. При прохождении излучаемого сигнала через резиновую оболочку происходит изменение его формы. Сигнал становится более протяженным, но с меньшей амплитудой, и это ослабляет влияние трубы на величину удельного импульса давления.

Для подтверждения этого нами проведен численный эксперимент. Условия выполнения эксперимента следующие.

К внутренней стенке трубы прикладывается импульс давления, форма его меняется. Для того чтобы учитывать только влияние трубы на удельный импульс давления, акустическая энергия сигналов с разной формой остается постоянной. Форма сигнала, прикладываемого к трубе, задается близкой к реальному процессу и описывается следующим выражением:

(10)

где Р – давление, прикладываемое к внутренней стенке трубы; t – текущее время; Т1, Т2 – время соответственно переднего и заднего фронтов импульса давления, прикладываемого к трубе.

В эксперименте Т1 изменялось от 0,2 до 13,0 мкс, а Т2 оставалось постоянным и равнялось 13,5 мкс.

Для расчетов использовалась математическая модель распространения мощного нестационарного акустического сигнала, генерируемого высоковольтным разрядом, в многослойной среде с деформируемой цилиндрической оболочкой.

Результаты численного эксперимента подтвердили возможность увеличения удельного импульса давления при введении в ЭС резиновой оболочки. Изменение формы излучаемого сигнала резиновой оболочкой ослабляет влияние трубы на прохождение сигнала настолько, что позволяет компенсировать потери на оболочке и получить несколько больший удельный импульс давления. С учетом погрешности экспериментальных исследований удельного импульса давления, равной 10 %, они удовлетворительно согласуются с полученными результатами численного эксперимента.

Таким образом, выполненные экспериментальные исследования, теоретическое обоснование эффективности работы системы инициирования с локальным увеличением напряженности электрического поля на границе раздела сред «жидкость диэлектрик металл» позволили найти технические решения для создания электродной системы с высокой эффективностью преобразования электрической энергии в механическую в условиях скважины. Созданные технические решения для реализации эффективного разряда в скважине использованы в электрогидроимпульсном устройстве для обработки тампонажного раствора с более высокими техническими и эксплуатационными характеристиками.

Описанные эффекты, естественно, легче реализовать в открытом стволе скважины, что открывает широкую перспективу для использования резонансных эффектов при бурении скважин, очистке ее призабойной зоны и волновом воздействии на нефтяной пласт или его застойные зоны.

Концепция формирования конструкции фильтра скважины при
первичном вскрытии и креплении скважины

Нестационарное гидродинамическое состояние и поведение разрабатываемых месторождений в условиях активной гидравлической связи разнонасыщенных пластов между собой и со скважиной интенсифицируют фильтрационные процессы в этой системе. Неконтролируемое и неупорядоченное движение фильтрационных потоков пластовых флюидов осложняет и снижает показатели работ не только при заканчивании скважин, но и при производстве комплекса мероприятий по регулированию системы разработки месторождения, повышению производительности скважин, выполнению требований охраны недр.

Основными элементами гидродинамически несовершенной по характеру и степени вскрытия продуктивных горизонтов конструкции забоя являются природный фильтр приствольной зоны пласта с закольматированным слоем и фильтрационной коркой, разобщающее весь комплекс проницаемых разнонасыщенных пластов продуктивной толщи цементное кольцо с перфорированными отверстиями, технический фильтр перфорированная обсадная колонна. При всех известных преимуществах этой наиболее распространенной в практике конструкции забоя от гидродинамически совершенной конструкции открытого или частично открытого забоя ее отличает ряд существенных недостатков, отрицательные последствия которых сказываются на всех стадиях разработки нефтегазовых залежей. Это высокие гидродинамические сопротивления в зоне фильтра, негерметичность заколонного пространства и отсутствие изоляции пластов друг от друга, сложность геолого-технических условий производства стимулирующих обработок, РИР, реконструкции забоя, поддержание оптимальных режимов эксплуатации скважин и т.д.

Вместе с тем, фильтр эксплуатационных и нагнетательных скважин относится к той части технического сооружения, в которой интенсивность гидродинамических процессов фильтрации пластовых флюидов достигает своего максимума. Только в этой зоне отмечаются предельные скорости фильтрации жидкостей и газов, гидравлические сопротивления, градиенты давлений и энергетические потери. Это приводит к изменению напряжений в породах прифильтровой зоны, следствием которых являются изменения коллекторских свойств (загрязнение или дренирование) и фильтрационных характеристик призабойной и удаленной зон пласта в результате отложения на фильтре различных углеводородных компонентов (смол, асфальтенов, парафинов), солей и т.д. Поэтому снижение гидравлических сопротивлений в фильтре, повышение проницаемости приствольной и призабойной зон продуктивных пластов, долговременная изоляция их от чуждых флюидонасыщенных пластов относятся к ключевым проблемам, успешное решение которых связано с первичным вскрытием продуктивных отложений. Только на этом этапе заканчивания скважин представляется возможным выделить в продуктивной толще интервалы не вовлекаемых в разработку газоводонасыщенных пластов и произвести их долговременную изоляцию формированием в приствольной зоне кольматационного или зацементированного экрана.

Для успешной реализации этих решений методы формирования конструкции забоя скважин на этапе первичного вскрытия продуктивных отложений должны отвечать ряду технологически необходимых требований:

1) восстанавливать природную изоляцию комплекса флюидонасыщен-ных пластов продуктивной толщи при пересечении их стволом скважины;

2) создавать гидравлические условия для вскрытия продуктивной толщи в широком диапазоне изменения положительных и отрицательных забойных давлений, не приводящие к осложнениям технологического процесса и ухудшению фильтрационных характеристик газонефтенасыщенных пластов;

3) при применении открытой конструкции забоя и фильтра скважины обеспечивать долговременную и надежную изоляцию не вовлекаемых в разработку водонасыщенных пластов от ствола скважины.

Применение технологий струйно-волновой обработки приствольной зоны флюидонасыщенных пластов при вскрытии бурением имеет ряд неоспоримых технических, экономических и экологических преимуществ перед традиционно применяемыми технологиями заканчивания и капитального ремонта эксплуатационных скважин. Открытая для обработки поверхность фильтрации проницаемых пластов в необсаженном стволе скважины создает наилучшие гидравлические условия и технические возможности по селективной изоляции и дренированию приствольной зоны наиболее эффективными методами. В зависимости от решаемых промысловых задач (временная или долговременная изоляция проницаемых объектов) изолирующие характеристики создаваемого экрана (градиент давления фильтрации пластового флюида и гидроразрыва горных пород) регулируются в технологически требуемых пределах.

Высокие гидроизолирующие характеристики приствольного экрана, формируемого против флюидонасыщенных пластов, существенно повышают герметичность долговременной крепи при различных конструкциях забоя скважин и расширяют область применения в сложных геолого-промысловых условиях гидродинамически совершенной по степени и характеру вскрытия конструкции открытого забоя.

Сообщение ствола скважины через открытую поверхность продуктивного пласта создает условия для плоскорадиального течения жидкости в призабойной зоне, давление и скорость фильтрации потока в котором зависят только от расстояния от ствола. Сохранение одномерности потока и отсутствие дополнительных гидравлических сопротивлений, характерных для перфорированного фильтра, обеспечивают гидродинамическое совершенство движения жидкости через боковую поверхность как для эксплуатационных скважин при радиально сходящемся потоке, так и для нагнетательных при радиально расходящемся потоке.

Выполнение этих требований приведет к созданию оптимальных условий для разработки углеводородных залежей при применении различных систем воздействия и более широкому использованию потенциальных возможностей каждой скважины.

Четвертый раздел посвящен разработке и усовершенствованию технологий сохранения и восстановления коллекторских характеристик пласта, в основу которых положены методологии формирования конструкции фильтра и забоя скважин в процессе первичного вскрытия в аномальных геолого-промысловых условиях и теория нелинейных колебаний, описанная в разделах 2 и 3. Для достижения поставленных целей разработаны технические устройства для осуществления процесса кольматации проницаемых пластов, теоретически обоснованы, экспериментально исследованы технологии по совершенствованию конструкции забоя и методы селективной изоляции водонасыщенных пластов в скважинах. Использованы методы изготовления щелей в скважине с конструкцией забоя открытого типа и формирования протяженных каналов фильтрации сверлящим перфоратором. Изложены технологии очистки приствольной и призабойной зон при освоении и ремонте, а также описаны устройства и установки для воздействия на удаленные зоны продуктивного пласта.

Под термином «формирование открытого забоя» подразумевается создание таких технологий заканчивания скважин, которые совмещали бы в себе поэтапное углубление ствола скважины в проектном горизонте с одновременной гидроизоляцией водоносных пластов, упрочнением неустойчивых интервалов пород и сохранением фильтрационно-емкостных свойств нефтегазонасыщенных пропластков.

Технология формирования открытого забоя совмещает процессы разрушения горных пород и углубления забоя скважин с кольматацией проницаемых стенок ствола различными способами и создания в проницаемых пластах кольматационных экранов различного функционального назначения.

Технология селективной гидромониторной обработки приствольной зоны продуктивных отложений предназначена для долговременной изоляции проницаемых пластов. Селективная гидромониторная изоляция приствольной зоны проницаемых пластов упрощает производство многоцикловых операций, повышает безопасность их проведения, минимизирует материальные затраты и время, не снижая эффективности изоляционных работ. Формируемый по этой технологии гидроизолирующий экран цементированием проницаемых пород приствольной зоны отличается высокими характеристиками герметичности и прочности. Зацементированный экран не нарушается при действии депрессий 7…10 МПа и при создании репрессий, равных градиенту горного давления. Достижение таких показателей гидроизоляции интервалов проницаемых пород протяженностью до 12…15 м существенно повышает герметичность их разобщения в необсаженном стволе и зацементированном кольцевом пространстве обсадной колонны независимо от толщины изолирующих перемычек и перепада давления между ними.

Технология глубоких и малых проникновений в процессе формирования конструкции фильтра и забоя скважины связана с долговременной изоляцией водонасыщенных пластов – потенциальных обводнителей добываемой продукции. Применение схемы основано на производстве комплекса технологических операций, таких как дренирование призабойной зоны водонасыщенных пластов вызовом кратковременного притока пластовой жидкости расчетного объема; оценка приемистости изолируемого объекта для обоснования метода и технологических параметров процесса изоляции; дренирование приствольной зоны проницаемых пород гидромониторными струями моющих жидкостей; изоляция водоносного пласта нагнетанием тампонажных растворов, а приствольной зоны – гидромониторными струями.

Технология установки гидроизолирующих экранов в водонасыщенных пластах наиболее перспективна при формировании водоизолирующих экранов в необсаженном стволе в процессе первичного вскрытия продуктивных отложений. Как показывает опыт, основным преимуществом является исключение влияния перетока пластовых флюидов на технологию исследовательских и изоляционных работ в системе «скважина – пласт», а также возможность гидромеханического воздействия на поверхность фильтрации обрабатываемого пласта. Это позволяет создать необходимые гидравлические условия для определения фильтрационных характеристик призабойной зоны.

Техническое устройство для осуществления процесса кольматации проницаемых пластов

Особенностью любой технологии строительства открытого забоя является обязательное применение щадящей кольматации для сохранения естественной проницаемости продуктивных пластов. На базе теоретического обоснования эффективности и целесообразности применения технологии искусственной кольматации приствольного участка проницаемых пластов школами профессоров Мавлютова М.Р., Кузнецова Ю.С., Полякова В.Н. и других было установлено, что для снижения фильтрационных процессов между скважиной и пластом эффективно использовать метод искусственной кольматации и во всех случаях необходимо стремиться к уменьшению толщины фильтрационной корки. И, конечно, было бы ошибочным полагать, что на толщину фильтрационной корки влияют только показатели фильтрации бурового раствора. Анализируя известную формулу, связывающую объем фильтрата с показателями качества бурового раствора, убеждаемся, что с приближением концентрации твердых частиц в буровом растворе к концентрации твердых частиц в корке толщина фильтрационной корки при прочих равных условиях уменьшается, так как с выравниванием концентраций твердых частиц в корке и буровом растворе скорость фильтрации стремится к нулю:

, (11)

где Vф – объем фильтрата; А – площадь фильтра; kпр – проницаемость фильтрационной корки; Ск – объемная доля твердых частиц в корке; Ср – объемная доля твердых частиц в буровом растворе; Р – перепад давления на фильтре; t – время фильтрации; – вязкость фильтрата.

Как видно из приведенной формулы, толщина фильтрационной корки существенно зависит от дифференциального давления в скважине, проницаемости пород и вязкости фильтрата бурового раствора. Для того чтобы уменьшить толщину фильтрационной корки, необходимо в первую очередь снизить дифференциальное давление в скважине. При сбалансированном давлении в скважине, когда дифференциальное давление на забое равно нулю, фильтрационная корка на забое не образуется.

Исходя из этого нами была разработана на базе гидроэлеватора НГ-3 конструкция гидроэлеватора со встроенным кольмататором, получившего название гидроэлеватор НГ-3К (рисунок 3).

1 – корпус гидроэлеватора; 2 – юбка гидроэлеватора; 3 – диффузор; 4 – насадка;

5 – корпус гидроузла; 6 – кольмататор; 7 – корпус гидрокольмататора;

8 – канавка гидрозатвора

Рисунок 3 – Гидроэлеватор НГ-3К со струйно-волновым

кольмататором

Как уже говорилось выше, основным препятствием для повсеместного внедрения наддолотного устройства НГ-3, использующего эффект создания пониженного дифференциального давления в зоне работы долота со встроенными в него струйными насосами, является отсутствие надежных отсекающих устройств полостей над и под долотом.

Мы решили эту проблему путем размещения в юбке гидроэлеватора струйно-волнового кольмататора, который, используя эффект гидрозатвора, благодаря канавке вокруг юбки гидроэлеватора создает условия для снижения дифференциального давления в зоне работы долота; для кольматации проницаемых пород в процессе их первичного вскрытия путем создания в затопленной струе жидкости, направленной на стенку скважины, импульсов давления (эффект кавитации); для очистки призабойной зоны скважины. Совмещение гидроэлеватора с кольмататором позволило решить проблему первичного вскрытия продуктивных горизонтов без нарушения их естественных фильтрационно-емкостных свойств.

Промысловые испытания показали эффективность и целесообразность применения этого устройства (НГ-3К) при вскрытии продуктивных горизонтов. Сопоставление результатов испытания наддолотного гидроэлеватора НГ-3К на скважинах Восточно-Сургутского месторождения с результатами бурения скважин в идентичных условиях и в сопоставимых интервалах показало увеличение проходки на долото на 23,35 %; увеличение механической скорости бурения на 34 %; толщины глинистой корки от 0 до 1…4 мм, в то время как интерпретация кавернометрии соседних скважин показывает в этих же интервалах 15…20 мм. Кроме повышения показателей работы долот к достоинствам данной конструкции гидроэлеватора следует отнести способность стабилизировать наклонно направленный ствол, простоту и легкость изготовления, технологичность применения и высокую износостойкость.

Нами разработан новый тип струйно-волнового кольмататора, первые промысловые испытания которого на Бованенковском месторождении показали его технологичность и эффективность. Оформляется технико-технологическая и патентная документация.

В работе большое внимание уделено технологии первичного вскрытия пластов продуктивной толщи в водонефтяных зонах с использованием гидрофобных буровых растворов с глубокой необратимой кольматацией встречающихся водоносных горизонтов. Использование малоглинистого гидрофобного бурового раствора с содержанием в твердой фазе кислоторастворимых композиций возможно в сочетании со струйной или струйно-волновой кольматацией стенок скважины разработанными устройствами.



Pages:     | 1 |   ...   | 3 | 4 || 6 |
 





 
© 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.