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 |

Разработка метода и технологии беспроводного геофизического контроля работы продуктивных пластов

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

Шакиров Альберт Амирзянович

РАЗРАБОТКА МЕТОДА И ТЕХНОЛОГИИ БЕСПРОВОДНОГО ГЕОФИЗИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ РАБОТЫ ПРОДУКТИВНЫХ ПЛАСТОВ

Специальность 25.00.10 - Геофизика, геофизические методы поисков

полезных ископаемых

Автореферат диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Уфа – 2009

Работа выполнена в Ассоциации геолого-геофизических предприятий по научно-техническому и информационному сотрудничеству «Геоинформтехнология», г. Октябрьский

Научный руководитель: доктор технических наук

Гуторов Юлий Андреевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук

старший научный сотрудник

Кнеллер Леонид Ефимович

кандидат технических наук

Султанов Алмаз Музавирович

Ведущая организация: ОАО «Башнефтегеофизика», г. Уфа

Защита состоится «__»___________2009 г. в___часов в конференц - зале 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 «21» августа 2009 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета,

доктор химических наук ___________ Хисаева Д. А.

Введение

Актуальность проблемы. На протяжении длительной истории эксплуатации многопластовых объектов нефтегазовых месторождений на территории России никаких серьезных трудностей не возникало, хотя она велась, как правило, общим забоем, как по закачке воды, так и по отбору жидкости. Однако с течением времени, по мере выработки основной доли активных, наиболее подвижных запасов нефти, подобная система эксплуатации перестала себя оправдывать. Особенно сильно ее недостатки стали проявляться на завершающей стадии разработки, в которую вступило большинство месторождений нефти на территории России. С другой стороны, основной причиной недостатков указанной схемы эксплуатации явилась существенная неоднородность многопластовых объектов по фильтрационно-емкостным свойствам (ФЕС), которая привела в течение длительной разработки общим забоем к их неравномерной выработке и, как следствие, - к снижению коэффициента извлечения нефти (КИН).

Все перечисленное выше поставило в последние годы перед нефтедобывающими предприятиями сложную техническую задачу по информационному обеспечению скважин, оборудованных установками штанговых глубинных насосов (УШГН) и установками винтовых глубинных насосов (УВГН), и, в особенности, многопластовых объектов при одновременно-раздельной их эксплуатации.

В настоящее время ОАО “Татнефть” начало активно применять разновидности установок для одновременно-раздельной эксплуатации (ОРЭ) двух продуктивных объектов, основанные на одно - и двухлифтовой системах подачи продукции на поверхность различными видами механизированного оборудования: УШГН, УВГН, установками электроцентробежных насосов (УЭЦН).

Большинство скважин на месторождениях России эксплуатируются механизированным способом и если, в случае применения погружных электроцентробежных насосов в качестве линии питания и передачи информации может быть использован силовой кабель и эти скважины можно охватить традиционными технологиями исследований, то в случае применения штанговых и винтовых погружных насосов геофизические исследования скважин заменяют компьютерными моделями фильтрационных потоков флюидов в продуктивных пластах, где используется необходимый набор данных, полученных путем исследований параметрических скважин.

Известно (Г. А. Белышев, М. А. Токарев, А. С. Ахметов), что наилучший контроль за разработкой нефтегазовых многопластовых скважин, оснащенных механизированным насосным оборудованием, осуществляется в настоящее время с помощью многоканальных геофизических зондов с передачей данных по каротажному кабелю или геофизических скважинных приборов, работающих в автономном режиме. Подобные устройства подробно описаны в различных публикациях, отражающих их конструктивные особенности (В. М. Осадчий и др.).

Причины, по которым эти технологии не востребованы нефтяными компаниями, заключаются в следующем. Исследования дистанционной аппаратурой в динамическом режиме через затрубное пространство скважин, оборудованных УШГН, УЭЦН ограничены вследствие больших углов наклона скважин, наличия в затрубном пространстве достаточно больших давлений, требуют применения специального устьевого и подземного оборудования; исследования скважин, оборудованных УШГН, УЭЦН, через затрубное пространство дистанционной аппаратурой в стационарном режиме ограничены вследствие необходимости привлечения бригады капитального ремонта скважин (КРС), дополнительных затрат на применение на устье специальной арматуры.

Из всего вышесказанного следует вывод о том, что при ОРЭ проблема контроля забойных параметров нижнего пласта, отделенного от верхнего пласта изолирующим пакером, представляет собою сложную научно-техническую задачу и должна решаться на основе создания надежного канала связи “забой-устье”, обеспечивающего передачу информации в реальном масштабе времени от забойных датчиков давления, расхода и влагосодержания на устье скважины.

Цель работы

Информационное обеспечение работы продуктивных пластов на основе разработки метода и технологии беспроводного геофизического контроля.

Основные задачи исследований

1. Изучение возможности передачи информации с забоя на устье обсаженной скважины по беспроводному каналу связи.

2. Обоснование выбора и оптимизация режима функционирования наиболее эффективного метода передачи информации с забоя на устье обсаженной скважины по беспроводному каналу связи.

3. Разработка информационно-измерительной системы (ИИС) и технологических схем измерения (ТСИ), обеспечивающих передачу в реальном масштабе времени информации о режимах эксплуатации продуктивного пласта путем измерения давления, температуры, влагосодержания и расхода в обсаженной скважине по беспроводному каналу связи с забоя на устье.

4. Промышленная апробация разработанной информационно-измерительной системы на объектах с ОРЭ и разработка методики и технологии ее применения в условиях ОАО «Татнефть».

Методы решения поставленных задач

Аналитические, теоретические и экспериментальные исследования с целью выбора и обоснования технических решений по реализации эффективного беспроводного канала передачи информации с забоя на устье в обсаженной скважине.

Технико-технологическая реализация в макетном и опытно-экспериментальном исполнении информационно-измерительной системы с автономным питанием, оснащенной соответствующими измерительными преобразователями и программным обеспечением.

Анализ результатов стендовых и скважинных испытаний ИИС с целью оптимизации выбранных технических решений и обоснования области и условий ее применения.

Научная новизна

1. Экспериментально обоснована возможность использования беспроводного акустического канала связи для передачи данных о режиме эксплуатации продуктивного объекта с забоя обсаженной скважины на устье для глубин до 800 м.

2. Доказана возможность и обоснованы основные параметры (несущая частота, база сигнала, энергия сигнала и длина разделителя) беспроводного электромагнитного канала связи, обеспечивающего передачу информации о режиме эксплуатации продуктивного объекта с забоя обсаженной скважины на устье для глубин до 2000 м.

3. Разработана информационно-измерительная система, в которой скважинная и наземная аппаратура, метрологическое и программное обеспечение, объединены в технологические схемы измерений для решения конкретных геолого-геофизических задач по дистанционному контролю забойного давления, температуры, состава и количества, поступающего из пласта или закачиваемого в пласт, флюида по беспроводному электромагнитному каналу связи.

Защищаемые положения

1. Информационно-измерительные системы для дистанционного контроля режима эксплуатации нефтяных скважин по беспроводному каналу связи в реальном масштабе времени.

2. Многоканальная скважинная геофизическая аппаратура с автономным питанием, устанавливаемая на приеме глубинного насосного оборудования и передающая данные на устье по электромагнитному каналу связи, сопрягаемая с регистрирующей наземной аппаратурой, и соответствующее программно-методическое обеспечение.

3. Методическое и технологическое обеспечение беспроводных геофизических исследований для контроля процесса притока или закачки жидкости в пласт с оптимально-обоснованными техническими характеристиками и количеством геофизических датчиков с учетом обеспечения максимального энергосбережения.

Практическая ценность и реализация в промышленности

Исследования по теме диссертации позволили разработать опытно-экспериментальный образец скважинной информационно-измерительной аппаратуры с автономным питанием – «АСИМ», методику и технологию ее применения, которые прошли опытно-промышленное опробование в ЗАО «Татойлгаз» и ЗАО «Татех» в условиях ОРЭ многопластовых объектов использованием двух включенных последовательно УВГН с верхним электроприводом и УШГН при двухлифтовой системе эксплуатации.

Опытно-экспериментальными образцами аппаратуры «АСИМ» были оснащены скважины 256, 520 и 543 на Урус-Тамакском нефтяном месторождении, на которых осуществлялся непрерывный контроль режима эксплуатации продуктивного пласта в подпакерном пространстве путем регистрации в течение года параметров забойного давления, расхода пластового флюида и его влагосодержания.

Два комплекта аппаратуры «АСИМ» были также переданы нефтедобывающей компании ЗАО «Татекс», где ими были оснащены две скважины, оборудованные каждая двумя УШГН с двухлифтовой системой эксплуатации.

На всех выше перечисленных объектах аппаратура «АСИМ» хорошо себя зарекомендовала, что позволило проводить регулярный контроль за режимом эксплуатации продуктивных пластов при ОРЭ и своевременно корректировать производительность глубинного оборудования для добычи.

Ожидаемый экономический эффект от внедрения информационно-измерительной системы при переводе скважин из нерентабельного фонда в рентабельный фонд составляет 355 тыс. рублей на скважину в год.

По результатам опытно-экспериментального опробования аппаратуры «АСИМ» и технологии ее применения были подготовлены ТУ на ее мелкосерийное изготовление, которые прошли согласование в «Управлении по технологическому и экологическому надзору Ростехнадзора РФ при Республике Башкортостан» письмом № 11-16/6604 от 19.06.2006.

Разработанные аппаратура «АСИМ» и технология прошли стадию опытно-экспериментального опробования, доработаны с учетом выявленных в процессе испытаний недостатков и могут быть рекомендованы к массовому внедрению на объектах с ОРЭ.

Апробация работы

Основные положения диссертационной работы докладывались на IV научном симпозиуме «Геоинформационные технологии в нефтепромысловом сервисе» (г. Уфа, 2005), на научно-технической конференции, посвященной 50-летию ТатНИПИнефть ОАО «Татнефть» (г. Бугульма, 2006), на научно-технической конференции, посвященной 50-летию филиала УГНТУ «Проблемы нефтегазового дела» (г. Октябрьский, 2006), на 36-ой научно-технической конференции молодых ученых, аспирантов и студентов (г. Уфа, 2009).

Публикации

Основные результаты и положения диссертационной работы опубликованы в 20 печатных трудах, восемь из которых написаны соискателем без соавторов, восемь работ опубликовано в изданиях, рекомендованных ВАК. В работах, написанных в соавторстве, соискателю принадлежат постановка задач, проведение аналитических, теоретических, экспериментальных и промысловых исследований и обобщение их результатов.

Структура и объем работы

Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав и заключения. Объем работы составляет 131 страницу машинописного текста, включая 16 таблиц, 51 рисунков и библиографический список использованных источников из 92 наименований.

Автор выражает глубокую признательность и благодарность за оказанную помощь при выполнении настоящей работы своему научному руководителю - д. т. н. Ю. А. Гуторову, зам. ген. директора ЗАО «Татойлгаз» А. М. Бадретдинову, генеральному директору ООО «Технологии нефтедобычи» И. Х. Шамсуллину, вед. специалисту ПТО ЗАО «Татойлгаз» Ш. М. Арсланову и нач. промысла №1 Урус-Тамакского нефтяного месторождения Р. З. Миннигалимову. Автор благодарит также д.т.н. Кнеллера Л. Е. за ценные советы и рекомендации при подготовке работы к защите.

Содержание работы

Во введении сформулированы цель и основные задачи исследований, научная новизна и защищаемые положения, приведена практическая значимость работы.

В первой главе приводится обзор существующих геофизических методов и средств, предназначенных для контроля за разработкой продуктивных пластов при ОРЭ. Представлено описание насосного оборудования (УШГН, УВГН), применяемого при ОРЭ. Показано, что от особенностей компоновки и конструкции этого оборудования при ОРЭ зависит техническая сложность решения проблемы геофизического контроля. Например, в случае двухлифтовой системы эксплуатации с применением штанговых насосов проблема контроля сводится в основном только к оценке величины забойного давления на приеме нижнего насоса, тогда как контроль расхода продукции и ее влагосодержания может быть осуществлен только на поверхности с помощью соответствующих контрольно-измерительных средств.

Наиболее сложной в техническом отношении является задача контроля за режимом разработки в случае однолифтовой системы эксплуатации, когда необходимо измерять на приеме нижнего насоса не только забойное давление, но также расход и влагосодержание. При этом тип глубинного оборудования (штанговые, винтовые или центробежные насосы) не оказывает существенного влияния на сложность решения поставленной задачи.

Поскольку в случае штанговых насосов, в отличие от ЭЦН, силовая линия отсутствует, а использовать ее как линию передачи информации не позволяют проблемы, связанные с существенными переделками их конструкции для размещения в них соответствующих телеметрических линий связи (ТЛС), то в настоящее время разработаны и применяются по крайней мере два наиболее распространенных способа контроля за забойными параметрами.

При первом способе геофизический зонд, оснащенный соответствующими измерительными преобразователями давления, расхода, влагосодержания и температуры, спускается на кабеле в подпакерное пространство и устанавливается вблизи приема нижнего насоса. Спуск зонда осуществляется одновременно со спуском НКТ и насосного оборудования с последующим раскрытием разделительного пакера.

Недостатки: высокая аварийность при спуско-подъемных операциях (СПО), вызванная повреждением кабеля.

При втором способе геофизический зонд, оснащенный соответствующими измерительными преобразователями, работает в автономном режиме от индивидуального источника питания, спускается на скребковой проволоке в подпакерное пространство и устанавливается также вблизи приема нижнего насоса. Спуск зонда осуществляется также одновременно со спуском НКТ и насосного оборудования.

Недостатки: возможность получения информации о режиме эксплуатации объекта в подпакерном пространстве только при подъеме всего механизированного оборудования, т. е. при проведении очередных ремонтных работ.

В связи с неотложной необходимостью решения поставленной задачи осуществления непрерывного контроля режимов эксплуатации продуктивных пластов при ОРЭ с заранее заданной точностью и установленной невозможностью его осуществления с использованием кабельного канала связи, становится очевидной необходимость проведения исследований по изучению возможности использования для этих целей беспроводного канала связи «забой-устье».

Во второй главе проведен анализ существующих методов беспроводной передачи информации с забоя скважины на дневную поверхность.

Были проанализированы возможности двух видов беспроводного информационного канала связи, наиболее перспективных для передачи информации «забой-устье» в обсаженной скважине, а именно:

акустический канал связи;

электромагнитный канал связи.

Необходимо отметить, что анализ возможностей акустического и электромагнитного каналов связи был ранее выполнен рядом исследователей достаточно детально (Н. В. Беляков, А. А. Молчанов, В. П. Чупров) применительно к решению проблемы передачи информации о забойных параметрах в процессе бурения. Специфика решения проблемы в этом случае существенно отличается от той, с которой специалисты имеют дело в случае обсаженной скважины, т.к. при бурении мы имеем дело с открытым, не обсаженным колонной забоем, а во втором – обсадная колонна полностью перекрывает горные породы и выполняет роль заземленного экрана, который существенно снижает эффективность электромагнитного канала.

С этой точки зрения возможности акустического канала связи представляются более предпочтительными, поскольку в этом случае непосредственным проводником информационного сигнала выступает собственно сама обсадная колонна либо НКТ.

Для практической проверки возможности использования НКТ в качестве линии связи и отработки функциональных узлов глубинного информационно-измерительного устройства автором был разработан скважинный манометр с автономным питанием, снабженный излучателем упругих волн особой конструкции, который преобразовывал значение давления на забое в определенную последовательность упругих волн с последующим их приемом на устье с помощью специального съемника упругих колебаний.

Управление работой глубинного и устьевого устройств осуществлялось с помощью соответствующих микроконтроллеров, работа которых была засинхронизирована с использованием часов реального времени, что позволяло осуществлять получение информации в заранее заданное, с помощью соответствующей управляющей программы, время.

Разработанный автором скважинный манометр (патент №2122113), использующий НКТ в качестве линии связи «забой-устье», прошел промышленное опробование в НГДУ «Бавлынефть» в скв. №194, оборудованной ШГН. Глубина передачи информации составляла 770 метров.

В скважинном манометре использовался следующий способ передачи данных: побитная последовательная передача кодированной информации осуществлялась в фиксированные моменты времени, причем логический нуль не передавался, а логическая единица передавалась n раз в течение временного окна для передачи одного бита информации, передаваемая кодированная информация приводилась к условию m < p, где m – количество логических единиц в байте информации, p – количество логических нулей в байте информации.



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.