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 |

Совершенствование методических основ выбора способов перфорации для одновременно-раздельной эксплуатации пластов

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

ШАИСЛАМОВ ШАМИЛЬ ГАТУФОВИЧ

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДИЧЕСКИХ ОСНОВ ВЫБОРА СПОСОБОВ ПЕРФОРАЦИИ ДЛЯ ОДНОВРЕМЕННО-РАЗДЕЛЬНОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ ПЛАСТОВ

Специальности: 25.00.15 «Технология бурения и освоения скважин»;

25.00.10 «Геофизика, геофизические методы поисков полезных ископаемых»

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

УФА – 2008

Работа выполнена в ОАО «Башнефтегеофизика» и в ОАО НПФ «Геофизика»

Научный руководитель: доктор технических наук,

старший научный сотрудник

Янтурин Альфред Шамсунович

Официальные оппоненты: доктор технических наук

профессор

Матвеев Юрий Геннадиевич

доктор технических наук

Назаров Василий Федорович

Ведущая организация: ОАО «Татнефть» институт «Татнипинефть»

Защита состоится «17 » сентября 2008 года в 1500 часов, в конференц-зале на заседании диссертационного совета по защите докторских и кандидатских диссертаций Д 520.020.01 при открытом акционерном обществе «Научно-производственная фирма «Геофизика» (ОАО НПФ «Геофизика») по адресу: 450005, г.Уфа, ул.8-ое Марта, 12.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ОАО НПФ «Геофизика».

Автореферат разослан « 15 » августа 2008 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета,

доктор химических наук Д.А. Хисаева

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Подавляющая часть месторождений, разрабатываемых и вновь вводимых в эксплуатацию, многопластовые. Интенсивность одновременно-раздельной эксплуатации (ОРЭ) пластов различной проницаемости в значительной мере предопределяется и рациональным выбором для каждого из них, дифференцированно, метода и основных параметров перфорации. Пренебрежение таким выбором приводит к тому, что часто преимущественно эксплуатируются только высокопроницаемые. В результате, приемистость пластов или суммарный дебит их снижается, порой, до нескольких десятков процентов (Г.Г. Вахитов, К.С. Баймухаметов и др.). Проблема обостряется (особенно, при заводнении) из-за недостаточной изученности, с учетом перфорации, механики взаимовлияния пластов (пропластков), как дифференцированно, так и комплексно, в добывающих и нагнетательных скважинах. Причем, на отечественных промыслах практически не используются методы ОРЭ, обеспечивающие синхронизацию фронтов вытеснения пластовых флюидов с помощью внутрискважинных регуляторов давления (индивидуально, для каждого пласта).

В результате, одной из основных проблем для ОРЭ более двух…трех пластов являются дифференцированный выбор перфорации и перепадов давления на внутрискважинных регуляторах. Причем, при выборе способа и основных параметров перфорации следует учитывать и взаимосвязь их с другими этапами заканчивания скважин строительством.

Цель диссертационной работы заключается в разработке мето-дических основ выбора способов и основных параметров перфорации скважин для ОРЭ более двух…трех пластов, с учетом дифракционного искривления линий тока пластовых флюидов в прискважинных зонах пластов (ПЗП) и использования внутрискважинных регуляторов давления (дифференцированно, для каждого пласта).

Основные задачи исследований:

1. Анализ и исследование влияния дифракционного искривления линий тока пластового флюида в прискважинной зоне на гидравлическое сопротивление ее и, соответственно, дебит добывающей или приемистость нагнетательной скважины.

2. Исследование влияния перфорации, с учетом использования внутрискважинных регуляторов давления, на ОРЭ более двух….трех пластов с обеспечением полной или частичной синхронизации фронтов вытеснения пластовых флюидов (при заводнении).

3. Анализ комбинаций различных методов перфорации скважин (кумулятивной, механической, глубокой механической или гидравлической, бесперфорационного вскрытия пласта и др.) и их влияния на эффективность ОРЭ пластов.

4. Исследование и разработка основных технологических аспектов глубокой перфорации скважин, в т.ч., с учетом анизотропности продуктивных коллекторов по проницаемости.

Методы решения поставленных задач:

Поставленные задачи, в т.ч. нелинейные, решались на основе систем нелинейных дифференциальных уравнений течения пластовых флюидов в ПЗП, с использованием методов математической физики и результатов анализа ОРЭ более двух…трех пластов.

Научная новизна:

1. Разработана методика выбора методов и основных параметров перфорации (с использованием внутрискважинных регуляторов давления), с целью обеспечения процесса синхронизации фронтов вытеснения пластовых флюидов при одновременно-раздельной эксплуатации (ОРЭ) более двух…трех пластов с различными характеристиками коллекторов и пластовых флюидов.

2. Разработана методика выбора плотности перфорации с учетом нелинейности влияния дифракционного искривления линий тока пластовых флюидов в околоскважинной зоне на увеличение гидравлического сопротивления ПЗП.

3. На основе выявленной качественной картины перемещения фронтов вытеснения пластовых флюидов (при заводнении) подтверждена целесообразность использования различных комбинаций методов кумулятивной и глубокой перфорации с бесперфорационным вскрытием пласта для ОРЭ более двух…трех пластов одной скважиной.

Основные защищаемые положения:

1. Механика управления синхронизацией фронтов вытеснения пластовых флюидов при ОРЭ более двух…трех пластов с использованием внутрискважинных регуляторов давления и с дифференцированным подбором, для каждого из них, метода и основных параметров перфорации.

2. Технологические схемы управления ОРЭ нескольких пластов путем подбора различных сочетаний методов и параметров перфорации, для каждого из них, с определением гидравлических сопротивлений ПЗП с учетом дифракционного искривления линий тока пластового флюида.

Практическая и теоретическая ценность

Разработанная методика управления синхронизацией фронтов вытеснения пластовых флюидов при ОРЭ более двух…трех пластов одной скважиной (с различными характеристиками коллекторов и пластовых флюидов) с использованием внутрискважинных регуляторов давления и с комбинацией различных методов и параметров перфорации скважин обеспечивает возможность:

- снижения, вплоть до кратной величины, общих объемов жидкости заводнения, закачиваемой в нагнетательные скважины;

- уменьшения интенсивности снижения нефтеотдачи в низкопроницаемых коллекторах и, соответственно, суммарной нефтеотдачи пластов;

- сокращения общих затрат на эксплуатацию скважин.

Представленная методика учета влияния дифракционного искривления жидкости в околоскважинной зоне на увеличение, нелинейное, гидравлического сопротивления ПЗП аналогов в известной технической и научной литературе не имеет.

Апробация работы

Основные положения и результаты работы докладывались:

- на Всероссийской научно-технической конференции «Современные технологии нефтегазового дела» // 30.11.2007.- Уфа, УГНТУ, 2007.

- на научно-практической конференции «Новая техника и технология для геофизических исследований скважин» // 21.05. 2008.- Уфа, ОАО НПФ «Геофизика», 2008.

Публикации

По теме диссертации опубликовано 12 печатных работ, в т.ч. 5 – без соавторов. 2 работы опубликованы в журналах, рекомендованных ВАК.

Объем и структура работы

Диссертационная работа состоит из 6 глав, основных выводов, библиографического списка (169 наименований), содержит 175 страниц машинописного текста, в т.ч. 42 рисунка, 5 таблиц, 1 приложение.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

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

В первой главе рассмотрены состояние исследованности и основные проблемы перфорации при ОРЭ более двух…трех пластов. Показано, что исследованиями основных аспектов проблем перфорации и взаимосвязи их с условиями ОРЭ занимались Б.А. Ахмедов, В.Ф, Базив, К.С. Баймухаметов, В.А. Бочаров, Г.Г. Вахитов, И.В. Владимиров, В.Е. Влюшин, О.Н. Харин, Р.Х. Гильманова, М.М. Глоговский, Г.П. Гусейнов, К.Н. Джалилов, Р.Я. Дияшев, С.Н. Закиров, С.Г. Каменецкий, З.Ф. Карпычева, В.С. Ковалев, В.Н. Кожин, В.И. Колганов, О.Л. Кузнецов, Т.И. Матвеенко, Б.М. Орлинский, И.М. Салихов, М.М. Тазиев, Э.М. Симкин, О.Н. Харин, Н.И. Хисамутдинов, В.Н. Щелкачев и ряд других исследователей. Результаты их работ подтверждают необходимость при ОРЭ более двух…трех пластов регулирования процессов закачки воды и отбора пластовых флюидов с применением в скважинах специального оборудования, например, внутрискважинных регуляторов давления. Контроль регулирования целесообразно проводить с использованием спущенной в скважину соответствующей геофизической аппаратуры (с датчиками давления, расхода, плотности, влагосодержания, температуры и др.).

Развитие достаточно эффективной технологии ОРЭ более двух…трех пластов сдерживается отсутствием аналитической модели, комплексно учитывающей:

- условия синхронизации фронтов вытеснения пластовых флюидов одновременно из всех пластов, с учетом комбинации различных методов и основных параметров перфорации;

- сильно нелинейную картину гидравлических потерь давления на дифракционное искривление линий тока пластовых флюидов в ПЗП.

Перспективность разработки такой комплексной модели послужила основанием для постановки задач данной работы.

Во второй главе представлены результаты анализа различных методов перфорации скважин на качество вторичного вскрытия пласта. Рассмотрены отдельные технологические методы перфорации: кумулятивной, механической, гидроабразивной, гидромеханической, бесперфорационного вскрытия пласта. На основе известной формулы Ламе, соответствующей радиальному расширению эксплуатационной колонны, приведена качественная картина влияния взрывной волны, при кумулятивной перфорации, на возможное нарушение герметичности заколонного пространства.

Рассмотрены отличительные признаки эффективности использования для низкопроницаемых коллекторов при ОРЭ нескольких пластов некоторых способов бесперфорационного вскрытия пласта с градацией их по технологическим схемам исполнения, в т.ч.:

- с селективной изоляцией пластов пакерами и с последующей, например, кумулятивной перфорацией;

- с оснащением эксплуатационной колонны в зоне перфорации кислоторастворимыми (ТатНИПИнефть) магниевыми вставками;

- с использованием в составе эксплуатационной колонны заранее про-перфорированных на поверхности обсадных труб (с обводным каналом) и др. В третьей главе представлена методика, обеспечивающая выбор плотности перфорации с учетом дифракционного искривления линий тока жидкости в ПЗП в зависимости от плотности перфорации, формы и длины перфорационных каналов и ряда других факторов. Представлена аналити-ческая модель радиального (по радиусу r) течения пластовых флюидов в ПЗП с искривлением линий тока вдоль пласта (по углу ) и по нормали к нему (по оси z), характеризуемая системой нелинейных уравнений:

2Ф1 Ф1 2Ф1 2Ф1

------ + r-1 ----- + r-2 ------ + ------ = 0 ; (1)

r2 r 2 z2

2Ф2 Ф2 2Ф2 2Ф2

------ + r-1 ----- + r-2 ------ + ------ = 0, (2)

r2 r 2 z2

2Ф Ф

------ + r-1 ----- = 0, (3)

r2 r

с граничными условиями: на контуре - при r = Rк

Ф = Pк k / ;

у стенки скважины или перфорационных каналов – при = z = dп / 2

Ф1 = Рп k -1 или Р / r = Q (k Fп)-1.

Здесь Ф = (Р - z) k / - потенциал скорости потока v = - grad Ф ; Р – дав-ление; z - потенциал сил гравитации; - плотность флюида; k - проницаемость коллектора; g - ускорение свободного падения ; - вязкость жидкости; dп = 2 rп - диаметр перфорационных каналов; Рк и Рп – гидрав-лическое давление, соответственно, на контуре и на стенках каналов. Условия сопряжения между зонами соответствуют равенству между собой потенциалов скоростей Ф и их производных по ординатам (r, , z).

Интересно отметить, что из линейного дифференциального уравнения (3) определяется и так называемый показатель «скин-эффекта» S, введенный, в свое время Херстом и Ван Эвердингеном. Для интервала, например околоскважинной зоны пласта r…Rc (с текущим радиусом r) проницаемостью kпзп = k|на интервале r…Rc, скин-эффект для перепада давления (Pr – Pскв) = Р принимает форму:

S = [(k / kпзп) – 1] ln (r / Rc).

Т.е. скин-эффект S, является, по существу, поправочным коэффициентом к решению линейного дифференциального уравнения (3), характеризующего радиально-симметричное течение жидкости в пласте.

Решение системы уравнений (1)…(3) при использовании метода разделения переменных приводит к обобщенному уравнению Бесселя в виде

Ф1,2 = (Am Im e-ikz e-im + Bm Ym eikz eim). (4)

m

Здесь Jm и Ym - соответственно, функции Бесселя и Неймана m-го порядка; Am и Вm – постоянные интегрирования. Причем, в (4) допустимы любые значения m и k, которые определяются исходя из конкретной физической постановки решае­мой задачи, т.е. исходя из типа и параметров перфорации. Более простое решение можно получить, если сомножители

e± i… заменить учитывающими характер дифракции линий тока жидкости суммами соответствующих тригонометрических рядов, а для ряда практических задач - первыми слагаемыми этих рядов. На основе полученного таким путем решения (из-за громоздкости в автореферате не приводится) показано, что, например, при кумулятивной перфорации радиус внешней границы ПЗП может достигать нескольких десятков метров, а потери гидравлического давления в ПЗП – нескольких МПа.

На рис.1. показана зависимость радиуса ПЗП, от плотности кумулятивной перфорации (ПК-103Д) при различных величинах перепадах давления Р на внешней границе ПЗП и в скважине и от проницаемости k продуктивного коллектора. Как видно из рис.1, для реальных систем влияние перфорации на дифракционное течение жидкости в ПЗП охватывает зону в деся­тки метров. С уменьшением плотности перфорации RПЗП стремится к радиусу скважины, а с увеличением – возрастает и в пределе соответствует бесперфорационному вскрытию пласта, т.е. радиально симметричному течению пластового флюида в ПЗП. Следует отметить также, что с увеличением перепада давления в скважине и в пласте, а также со снижением расхода жидкости радиус этой зоны увеличивается.

На рис.2 представлены зависимости потерь гидравлического давления в ПЗП от плотности перфорации (П) при различных величинах проницаемости (k) и удельной производительности скважины на 1 м толщины пласта (Q / h). Из анализа рис.2 следует, что в малопроницаемых пластах (до сотых долей мкм2) и невысоких дебитах (до 1...2 м /сутки * м - для условий примера) гидравлические потери при плотности перфорации 10...25 отв./м изменяются на десятки процентов. Соответственно, дебит таких скважин, например при плотности 10 и 20 отв/м, может меняться вплоть до 2-х кратной величины (иногда – более), что согласуется с известной из промысловой практики картиной, имеющей место на поздних стадиях разработки месторождений.

С ростом проницаемости коллектора влияние нелинейности дифракционных потерь на гидравлическое сопротивление ПЗП возрастает, что подтверждает необходимость дифференцированного подбора плотности перфорации при ОРЭ.

При замене круглых перфорационных отверстий на сегментные поперечн­ые или продольные прорези фрезеруемые в стенках обсаженной скважины механическими устройствами потери давления в ПЗП уменьшаются. В частности, для продольных прорезей достаточно большой длины дифракционное искривление линий тока жидкости в продольной плоскости ПЗП отсутствует, т.е. Z(z) = 1. В результате производительность скважины возрастает. Так, например, при использовании механического перфоратора модели ПМ-6 конструкции БашНИПИнефть (для выполнения продольных прорезей) на скв. 2332 Сармаевской площади в Башкирии после освоения был получен дебит 18,5 м3/сутки, а на соседних скважинах этого же куста, освоенных с применением кумулятивного перфоратора ПК-103Д, дебит составлял 4...6 м3/сутки. Аналогичная картина наблюдалась и при использовании в ряде регионов гидромеханического щелевого перфоратора модели ПГМЩ (конструкции ВНИИКРнефть) с накатным роликом.

Таким образом, представленная картина влияния дифрак и уве потер

Таким образом, представленная картина влияния дифракционного искривления линий тока пластового флюида в ПЗП на увеличение потерь гидравлического давления подтверждает целесообразность выбора плотнос-ти перфо­рации на основе решения нелинейной системы уравнений (1)…(3) или других, подобных им, которые позволяют отказаться от идеализиро-ванных схем. При использовании вместо круглых перфорационных каналов, например, продольных щелей дифракционное искривление линий тока жидкости в продольной плоскости отсутствует. В результате производительность скважины может возрасти, вплоть до кратной величины.

В четвертой главе рассматриваются разработанные различные технологические схемы (на основе известных базовых элементов и отдельных разработанных в рамках настоящей работы) глубокой (до 10…50 м) перфорации скважин с диаметрами каналов до 50…60 мм, обеспечивающие:

- снижение гидравлического сопротивления ПЗП;

- увеличение эффективности воздействия на пласты;

- рост суммарной нефтеотдачи пластов при ОРЭ;

- нивелирование влияния анизотропности продуктивных коллекторов по проницаемости на снижение производительности скважин и др.

Отличительной особенностью предлагаемых технологических решений является использование одного и того же винтового двигателя малого диаметра без подъема инструмента на поверхность и для забуривания перфорационного канала с последующим принудительным набором зенитного угла с помощью отклоняющих устройств и для последующего безориентированного управления траекторией ствола канала (со стабилизацией, с естественным набором или спадом зенитного угла). Для нивелирования анизотропии пласта по проницаемости и при наличии слабопроницаемых прослоев предложены методы бурения перфорационных каналов по винтовой спирали (см. рис.3).

При реализация метода по рис.3 гидравлическое сопротивление ПЗП будет характеризоваться вместо (1)…(3) более простой системой уравнений:

2Ф Ф 2Ф 2Ф Ф

----- + r-1 ---- + r-2 ------ = 0 ; ----- + r-1 ----- = 0. (5)

r2 r 2 r2 r

Соответственно (5) при перфорации гидравлические потери на дифрак-ционное искривление линий тока пластового флюида в ПЗП уменьшаются.

В пятой главе рассматриваются основные технологические элементы глубокой (до 50…100 м) гидроперфорации скважин, являющейся по-существу, развитием гидропескоструйной. Проведены анализ (по результатам известного промыслового опыта) и расчеты базовых аспектов гидроперфорации. В частности, разрушение забоя обеспечивается при скоростях истечения неабразивной жидкости из насадок, приближающихся к сверхзвуковым.



Pages:   || 2 |
 





 
© 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.