WWW.DISUS.RU

БЕСПЛАТНАЯ НАУЧНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

 

Совершенствование и разработка новых технологий освоения нефтяных скважин с помощью струйных аппаратов на месторождениях западной сибири

На правах рукописи

Шлеин Геннадий Андреевич

Совершенствование и разработка новых технологий освоения нефтяных скважин с помощью струйных аппаратов на месторождениях Западной Сибири

Специальность 25.00.15 – Технология бурения и освоения скважин

Автореферат диссертации на соискание ученой степени
кандидата технических наук

Тюмень 2008

Работа выполнена в обществе с ограниченной ответственностью «СибГеоПроект»

Научный руководитель - доктор геолого-минералогических наук, профессор Ягафаров Алик Каюмович
Официальные оппоненты: Ведущая организация  - доктор технических наук, профессор
Кулябин Геннадий Андреевич - кандидат технических наук
Саунин Виктор Иванович - открытое акционерное общество «Сибирский научно-исследовательский институт нефтяной промышленности» (ОАО «СибНИИНП»).

Защита состоится 25 октября 2008 г. в 12-30 часов на заседании диссертационного совета Д 212.273.01 при Тюменском государственном нефтегазовом университете (ТюмГНГУ) по адресу: 625039, г. Тюмень, ул. 50 лет Октября, 38.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотечно-информационном центре ТюмГНГУ по адресу: 625039, г. Тюмень, ул. Мельникайте, 72а, каб.32.

Автореферат разослан 25 сентября 2008 г.

Ученый секретарь
диссертационного совета Д 212.273.01 доктор технических наук,
профессор
Г.П. Зозуля

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы

С конца 80-х годов прошлого столетия на нефтяных месторождениях России, прежде всего в Западной Сибири, стала проявляться тенденция по ухудшению качества оценки трудноизвлекаемых запасов углеводородного сырья промышленных категорий, приуроченных как к слабосцементированным, так и к низкопроницаемым коллекторам сложнопостроенных залежей. Так если в 1995 году подготовленные запасы категории С1 в сложнопостроенных и низкопроницаемых коллекторах нефтяных месторождений Западной Сибири составляли 30 %, то к 2005 году их величина достигла 50 % от общего объема запасов. За указанный период произошло резкое снижение объемов разведочного бурения на нефть и газ, которое сопровождалось уменьшением начальных дебитов из данного типа коллекторов в разведочных скважинах с 9-12 м3/сут до 4-5 м3/сут.

Анализ промысловых данных показал, что применяемые технологии освоения скважин обладают недостаточной информативностью, особенно в сложнопостроенных залежах нефти с аномально высокими пластовыми пластовыми давлениями (АВПД), что требует совершенствования гидродинамических методов их исследования. В пользу такого подхода свидетельствует тот факт, что значительные запасы нефти, содержащиеся в коллекторах данного типа, являются существенным резервом для сохранения достигнутого уровня и наращивания нефтедобычи в Западной Сибири, где добывается около 70 % российской нефти.

Определенные трудности представляет как освоение скважин, вскрывших слабосцементированные коллектора, так и получение промышленных притоков из них. Поэтому проблема объективной оценки промышленных запасов залежей нефти в слабосцементированных и низкопроницаемых коллекторах и в сложнопостроенных пластах с АВПД за счет повышения качества освоения и гидродинамических исследований скважин является актуальной.

Цель работы

Повышение качества гидродинамических исследований и совершен-ствование технологий освоения скважин с применением струйных аппаратов для объективной оценки промышленной значимости запасов нефти в слабосцементированных коллекторах и в низкопроницаемых продуктивных пластах с АВПД на ряде месторождений Западной Сибири.

Основные задачи исследований

  • анализ геолого-промысловых данных по освоению скважин и гидродинамическим исследованиям продуктивных пластов на нефтяных месторождениях Западной Сибири;
  • обоснование необходимости исследования притоков нефти при освоении скважин методом управляемых циклических воздействий забойного давления на фильтрационно-емкостные свойства (ФЕС) слабосцементированных коллекторов и в низкопроницаемых продуктивных пластах с АВПД;
  • совершенствование применяемых и разработка новых технологий освоения скважин и конструкций струйных аппаратов, позволяющих повысить эффективность процессов исследования и освоения скважин;
  • оценка эффективности разработанных технологий и технических средств, реализованных на ряде нефтяных месторождений Западной Сибири.

Научная новизна

  1. Предложены новые методы управления циклическими воздействиями на ФЕС и получение промышленных притоков нефти в процессе освоения скважин за счёт целенаправленного изменения режимов фильтрации флюидов и рекомендуемых технологий для коллекторов следующих типов:

- для слабосцементированных коллекторов уточнены ФЕС (коэффициенты проницаемости Кпр изменяются от 0,008 до 0,062 мкм2) и установлены оптимальные депрессии для пластов ПК1-7 на Русском нефтяном месторождении (от 1,1 до 2,2 МПа);

- для низкопроницаемых коллекторов с АВПД установлены ФЕС (Кпр от 0,004 х 10-3 до 0,12 х 10-3 мкм2) и оптимальный диапазон депрессий при освоении скважин на Центрально-Таркосалинском месторождении (от 23,01 до 31,31 МПа).

2. Разработаны новые технические устройства (струйные аппараты) и предложена комплексная технология одновременного освоения и исследования скважин, вскрывающих два и более продуктивных пластов.

Практическая ценность и реализация работы

Применение авторских разработок позволило:

    • создать новые технические средства, применение которых на Русском и Вань-Еганском месторождениях при оптимальных режимно-технологических параметрах позволило осуществить успешное освоение скважин, вскрывших слабосцементированные коллектора, насыщенные высоковязкой нефтью;
    • осуществить качественное освоение и ГДИ скважин в условиях аномально - высоких пластовых давлений на Уренгойском, Таркосалинском и Пальниковском нефтегазовых месторождениях;
    • повысить на 30-40 % качество работ по освоению скважин, вскрывших сложнопостроенные объекты с применением новых конструкций струйных аппаратов (патенты РФ №№2115317; 2101468; 2101470; 2131023; 2160364; 2179631);
    • перевести в промышленную категорию на ряде месторождений Западной Сибири 30,2 млн. т. нефти и дополнительно добыть 12 млн. т. нефти.

Результаты проведенных исследований и выполненных работ использованы при составлении следующих регламентирующих документов:

    • «Регламент по освоению и исследованию скважин струйными насосами» в ОАО «Тюменнефтегаз» (Тюмень, 2004г.).
    • «Регламент по комплексному геофизическому и гидродинамическому исследованию скважин, эксплуатирующих два и более пластов с использованием двухрядной компоновки струйного насоса», утвержденного Управлением по технологическому и экологическому надзору Ростехнадзора по Тюменской области (Тюмень, 2006г.).

Разработанные в регламентах технологии рекомендованы ТО ЦКР Роснедра по «ХМАО – Югра» недропользователям для исследования скважин при разработке месторождений» (Протокол ТО ЦКР Роснедра по ХМАО – Югре № 969 от 28 ноября 2007г.).

Разработанные РД, технологии и технические средства эффективно применялись и применяются при освоении и исследовании скважин в «Главтюменьгеологии», ОАО «Тюменнефтегаз», ОАО «ТНК-Уват», ОАО «Славнефть-Мегионнефтегазгеология», ООО «Обьнефтегаз­геология», ЗАО «Правдинская нефтегазоразведочная экспедиция» и др.

Апробация работы

Результаты исследований докладывались и обсуждались на: НТС «Глав-тюмень­геология» в 1988-1990 гг.; научно-технической конференции молодых ученых и специалистов Главтюменьгеологии «Эффективность вскрытия и методов оценки сложно построенных пластов при бурении и опробовании разведочных скважин», 1990г.); заседаниях Ученого совета Зап­Сиб­Бур­НИПИ в 1994-1997 гг.; Международном технологическом симпозиуме «Повышение нефтеотдачи пластов» (Москва, 2002 г.); ежегодных научно-практических конференциях «Пути реализации нефтегазового потенциала ХМАО» (Ханты-Мансийск, 2002-2006 г.г.); семинарах кафедр нефтегазового профиля ТюмГНГУ (2007, 2008 г.г.).

Публикации

По теме диссертации опубликовано 16 печатных работ, в том числе одна монография, 8 статей (1 статья в издании, рекомендованном ВАК), 7 авторских свидетельств и патентов на изобретения.

Объем работы

Диссертационная работа состоит из введения, четырех разделов, основных выводов и рекомендаций, библиографического списка, содержащего 97 наименований, трех приложений. Работа изложена на 123 страницах машинописного текста, содержит 32 рисунка и 13 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность темы диссертационной работы, цель и задачи исследования, научная новизна, практическая ценность и реализация работы.

В первом разделе проанализировано современное состояние методов вызова притока и освоения скважин, применяемых в России и за рубежом.

Вопросам освоения и исследования скважин посвящены работы многих ведущих отечественных и зарубежных исследователей. Среди них работы: Батурина Ю.Е., Валыко П., Возного В. Р., Войтенко В.С, Гарбара П. И., Грачева С.И., Гурьевских Г. К., Экономидис А.М., Замахаева В.С., Зозули Г.П., Качмара Ю.Д., Кошелева А.Т., Клещенко И.И., Киреева А.М., Клевцура А. П., Кузнецова Ю.С., Курыло Г. П., Найдёнова В. М., Нестерова В. Н., Олайни Р., Медведского Р.И., Овчинникова В. П., Пешкова В.Е., Полякова В.Н., Светашо-ва Н. Н., Телкова А.П., Фёдорова К.М., Федорцова В. К., Хоминца З.Д., Ягафарова А. К., Яремийчука Р.С. и других.

Для освоения и гидродинамических исследований скважин в Западной Сибири применялись и находят применение следующие методы и способы:

- метод свабирования, который осуществляется за счёт снижения уровня жидкости в скважине с помощью специального устройства – сваба. В настоящее время разработано и применяется большое количество различных конструкций свабов;

- буферный способ освоения скважин, который достаточно широко применялся на разведочных скважинах Западной Сибири. Сущность способа заключается в снижении уровня в колонне путем закачивания расчетных объемов газа в затрубное пространство скважины;

- метод переменных давлений, который осуществляется путем многократного нагнетания жидкости в пласт, в результате в прискважинной зоне создается давление, превышающее пластовое, после чего скважину пускают на « самоизлив»;

- метод освоения скважин с помощью азотгенерирующих установок и др.

Однако указанным методам освоения и исследования присущ общий недостаток – отсутствие надежных способов определения достоверных гидродинамических параметров пластов в процессе освоения скважин. Для исследования в них используется, как правило, метод последовательной смены стационарных состояний (по ним возможно определение лишь коэффициента продуктивности), что явно недостаточно для составления современных технологических проектов разработки.

Анализ материалов научных и промысловых исследований показывает, что в определенных условиях наиболее эффективным методом освоения низкопроницаемых пластов является применение струйных аппаратов (насосов).

В связи с этим в работе рассмотрены основные теоретические аспекты и оценены условия освоения и исследования скважин с применением струйных аппаратов. В их основе классификация и принципы работы струйных аппаратов, разработанные Яремийчуком Р.С. (1982 г.), Соколовым Е.А. и Зингером Н.М. (1983, 1989 г.г.). В результате проведенных ими стендовых испытаний было установлено, что протекающие в струйных аппаратах процессы зависят преимущественно от агрегатного состояния взаимодействующих сред. По этому признаку все типы струйных аппаратов были разделены на три группы. В данной работе рассматривается и исследуется группа струйных аппаратов для условий, когда агрегатное состояние рабочей и инжектируемой сред одинаково.

В процессе исследований (1988-2008г.г.) было установлено, что при протекании жидкости через струйный насос скорости потоков выравниваются и происходит превращение кинетической энергии «смешанного» потока в потенциальную, при этом необходимое снижение противодавления на пласт достигается за счет регулирования напора рабочей жидкости насосными агрегатами с поверхности с учетом коэффициента инжекции.

По результатом выполненных экспериментальных работ на скважинах было получена эмпирическая зависимость давления на приёме скважинного струйного насоса (Рн) от гидростатического давления (Рг) и давления, создаваемого наземным агрегатом (Ра), которая имеет вид:

Рн = Рг – (0.70.8) Ра, (1)

где Рн – давление на приеме струйного насоса, МПа; Рг – гидростатическое давление на глубине установки струйного насоса, МПа; Ра – рабочее давление на наземном насосном агрегате, МПа.

Данная формула позволяет достаточно оперативно в промысловых условиях оценивать величины депрессий, создаваемых на продуктивные пласты при их освоении.

В результате промысловых исследований было доказано, что гидродинамические исследования пластов целесообразно проводить:

    • методом установившихся отборов на 3-4 режимах с определением коэффициента продуктивности. Время работы на каждом режиме не менее 2-3 часов;
    • методом восстановления давления после остановки работы струйного аппарата на расчётное время.

Во втором разделе проанализирован опыт и особенности освоения скважин с помощью струйных аппаратов различных типов на ряде нефтяных месторождениях Западной Сибири.

На первом этапе (1985-1995г.г.) в Западной Сибири широко применялись следующие типы струйных насосов: УОС-1; УОС-1М; УЭОС-2; УГИП-1; УГИС-6; УГИС-7.

Детальный анализ опыта применения таких струйных насосов позволил установить, что при интенсификации притоков нефти из пластов со значительным содержанием карбонатного материла в коллекторе и «закольматированных» пластов, их применение необходимо осуществлять в комплексе с соляно-кислотными (СКО) или кислотно-щелочными (КЩО) обработками ПЗП. Это подтверждают результаты комплексной обработки ПЗП на скважинах P-1 Мангезейской, Р-472 Эргинской, Р-42 Кетовской площадей. Например, коэффициент продуктивности на скважине P-1 Мангезейской площади после обработки ПЗП 12 %-раствором НСl с применением струйного насоса УОС-1 увеличился в несколько раз. В целом, в результате применения струйных насосов с 1988 по 1995 г.г. при освоении и исследовании скважин на разведочных площадях бывшего ПГО «Главтюменьгеология» в промышленную категорию С1 было переведено около 20,0 млн. т. извлекаемых запасов нефти.

Значительный объем работ по применению струйных насосов при освоении малодебитных скважин был выполнен в бывшем ГГП «Ханты-Мансийскнефтегазгеология». Так, на Приобском месторождении, автором проведено освоение более 20-ти разведочных скважин и исследование в них продуктивных пластов АС10, АС11, АС12, а также осуществлена интенсификация притоков с применением струйных насосов УОС-1, УГИП-1. В результате на восьми скважинах было получено увеличение дебитов нефти. В трех скважинах (№№251, 418, 419) получены промышленные притоки нефти, хотя ранее эти объекты характеризовались как непродуктивные. Для данной группы скважин высокую эффективность показал предложенный комплексный метод воздействия на ПЗП соляно-кислотными и кислотно-щелочными растворами (скв. 332, 400, 418, 419, 427) с последующим освоением и исследованием пластов с помощью струйных насосов. Интерпретация полученных КВД в процессе многоцикловых исследований показала, что продуктивность скважин увеличивалась в 1,5 - 2 раза.

На Ермаковском месторождении с целью увеличения дебита проводились работы по оптимизации режимов освоения 18 добывающих скважин с применением усовершенствованного струйного насоса типа УЭИП-1. Дренирование пластов с помощью струйных насосов в одной скважине осуществлялось в течение 4-6 ч, в то время как ее освоение традиционными методами составляло от 28 до 36 часов. При этом успешность операций составила 60 %. В скважинах с положительным эффектом дебиты нефти увеличились в 1,5-3 раза, суммарная дополнительная добыча составила 4594 т, а средняя продолжительность эффекта - 82 сут.

Разработанные автором технологии освоения и исследования скважин применялись на Мало-Салымском (скв. № 705), Лазаревском (скв. № 3076), Таежном (скв. № 3996) и Уренгойском (скв. №№ 21330, 121342) нефтегазовых месторождениях. С помощью новых конструкций насосов были успешно освоены скважины на ряде месторождений юга Западной Сибири (таблица 1). Характерно, что до применения струйных насосов в скважинах были получены непереливающие притоки пластовых флюидов.

В последние годы за счет внедрения предложенной автором технологии освоения скважин и исследования пластов на скважинах №№ 13, 18, 25, 32, 34 Урненского и №№ 113, 114 Усть-Тегусского месторождений в 2007 г. подтверждены запасы нефти в объеме 10,2 млн.т. по категории С1 в юрских отложения. Юрские отложения представлены, в основном, хорошо сцементированными низкопроницаемыми породами. Однако в районах Приобья и на юге Западной Сибири пласты юрского возраста имеют различную степень сцементированности и характеризуются нормальными гидростатическими пластовыми давлениями.

Процессы освоения и исследования слабосцементированных пластов, насыщенных высоковязкими нефтями, имеют ряд особенностей, заключающихся в отсутствии в нефти растворенного газа, разрушении ПЗП и выносе матричной породы, наличии малодебитных непереливающих притоков нефти и отложений тяжелых фракций углеводородов на стенках скважины и оборудовании. Поэтому процессы освоения и исследования таких пластов должны учитывать эту специфику, требующую специального подхода при решении вопросов об их промышленной значимости.

Подтверждением этого являются результаты освоения скважин на Русском месторождении, в которых наблюдались процессы интенсивных пескопроявлений (до 55 % испытанных скважин). В результате было установлено, что при создании депрессии более 2,5 МПа на забоях скважин образовались песчаные пробки. В случае получения непереливающих притоков нефти возникали трудности при проведении гидродинамических исследований. При этом низкие пластовые температуры не позволяли нормализовать работу подъемного лифта насосно-компрессорных труб.

Поэтому, с целью оптимизации работы пласта ПК1-7 в скважине Р-91 с помощью струйного насоса было освоено и исследовано три объекта. С помощью УЭИП-3М осуществлялись 7 режимов освоения скважины (по 2 часа каждый) при рабочих давлениях на цементировочном агрегате 1-4 МПа.

Таблица 1 — Результаты освоения скважин нефтяных месторождений юга Тюменской области

Площадь, месторождение Скважина № Индекс пласта Интервал объекта, м Эффективная толщина пласта, м Амплитуда собственной поляризации пород, пс Время остановки на КВД, ч:м Пластовое давление, МПа Депрессия, МПа Дебит, м3/сут Коэфф. продуктив., м3/сут х хМПа
нефть вода
Урненское Р-25 Ю1 2369-2380 11 0,92 41:57 23,6 2,19 114   48,6
Урненское Р-38 Ю1 2375-2382 3,8 0,61 2:55 22,82 11,07   0,96 0,91
Урненское Р-18 Ю1 2305-2328 23 0,9 10:15 23,03 0,69 226,1    
Урненское Р-18 Ю1 2305-2352 47 0,9 6:23 23,05 0,64 258,9    
Урненское Р-32 Ю1 2324-2344 14,8 0,92 7:36 23,01 0,93 85,59   11,7
Урненское Р-13 Рz+Ю1 2364-2383, 2392-2406 16,9 0,89 9:05 23,02 10,19 46,6   7,74
Урненское Р-34 ЮВ4+3 2469-2472; 2490-2506 4,4 0,45 38:00 23,88 4,34 7,8   0,96
Урненское Р-34 ЮВ4 2490-2506 3,8 0,51 30:00 24,37 11,61 2,6   0,31
Усть-Тегусская Р-114 Ю2 2478,4-2488,4 3,2 0,82 21:00 24,13 2,61 7,08 28,32 18
Усть-Тегусская Р-114 Ю3 2488-2506 4,1 0,5 21:00 24,47 7,69   31,8 3,5
Усть-Тегусская Р-114 Ю4 2511-2517,8 6,8 0,71 16:00 24,7 9,07   34,9 4,2
Усть-Тегусская Р-113 Ю2 2460-2469 0,8 0,59 16:00 24,59 7,36 12,96   3,7
Северо-Тегусская Р-10 Ю2+3 2464-2478 4,6 0,78 12:15 24,76 3,24   2,4 1,5

Примечание: Освоение скважин осуществлялось на различных режимах работы струйных насосов. Рабочие давления на наземных агрегатах изменялись в диапазоне 4,0-16 МПа. Расходы рабочей жидкости составили (1,0-1,9) 10 м/с.

В процессе освоения пласта ПК1-7 была проведена запись КВД. Затем осуществлялось последующее освоение скважины на четырёх режимах при рабочих давлениях от 1,5 до 5 МПа. В результате был получен промышленный приток нефти.

В Западно-Сибирской нефтегазоносной провинции на многих месторождениях присутствуют продуктивные пласты с АВПД в нижнемеловых и юрских отложениях. Следует отметить, что традиционные способы вызова притока и исследования из низкопроницаемых коллекторов, как правило, были малоэффективны. Поэтому потребовались новые технологии, позволяющие проводить более качественное освоение и исследование объектов с АВПД.

Первые опытные работы по испытанию пластов с АВПД с помощью струйных насосов были проведены на скважине № 674 Уренгойского месторождения в 1990 г. В процессе освоения скважины с помощью струйного аппарата при депрессии на пласт 40,0 МПа был получен дебит нефти 9,0 м3/сут (при начальном дебите 0,123 м3/сут). В результате работ была доказана промышленная нефтеносность отложений тюменской свиты.

Автором в Уренгойском и Пуровском нефтегазоносных районах осваивались и исследовались скважины Р-72 и Р-90 Пальниковской площади, а также скважины Д-1 и Р-2 Центрально-Таркосалинского лицензионного участка, где с применением разработанной технологии освоения скважин, получено повышение достоверности определения фильтрационных характеристик продуктивных пластов.

В третьем разделе представлены разработанные автором технологии и новые технические устройства для освоения скважин типа УЭИП-1 (патент РФ № 2015317), УЭИП-3М (патент РФ № 2131023) и НУ-74 (патент РФ № 2179631), которые являются устройствами принципиально новых конструкций. Основной отличительной особенностью таких устройств является их универсальность.

Например, с помощью устройства НУ-74 (рис.1) возможно проведение процесса освоения скважин при вскрытии пластов перфорацией без подъема инструмента, проведение физико-химических методов воздействия на ПЗП и водоизоляционных работ, а также выполнение качественных гидродинамических и геофизических исследований многопластовых залежей с целью вовлечения их в совместную или раздельную разработку. Данное устройство содержит: корпус 3, струйные насосы обратной схемы циркуляции рабочей жидкости 4, обратные клапаны 5, включают рабочие сопла 13, камеры смешения и диффузоры 14. Обратные клапаны 5 устанавливаются в каналы Ж корпуса устройства 3. Коаксиальный кольцевой канал И корпуса устройства 3 является общей приемной камерой, в которой последовательно эксцентрично расположены струйные насосы 4 и обратные клапаны 5.

 Рисунок 1-Схема устройства НУ-74 Устройство спускают в-0 Рисунок 1-Схема устройства НУ-74

Устройство спускают в эксплуатационную колонну 31 (рис. 2) на насосно-компрессорных трубах 1 совместно с пакером 32 и устанавливают на расчетной глубине. Проверяется герметичность спущенных в скважину НКТ 1 и пакера 32.

а) б)

Рисунок 2 – Схема работы насоса НУ-74 при освоении и исследовании скважин
а) при нагнетании жидкости; б) при остановке насосного агрегата

Затем в скважину спускается центральный ряд насосно-компрессорных труб 12. Проверку герметичности центрального ряда насосно-компрессорных труб 12 осуществляют плавным созданием давления в кольцевом пространстве П между насосно-компрессорными трубами 1 и 12. Затем насосным агрегатом с поверхности создается расчетное давление в трубном Р и кольцевом пространстве П, соответствующее величине срывного усилия тарированной опрессовочной заглушки 25.

Для проведения геофизических и гидродинамических исследований скважины через устьевой лубрикатор в трубное пространство центрального ряда насосно-компрессорных труб 12 в интервал перфорации продуктивного пласта 33 на геофизическом кабеле 34 спускают глубинную регистрирующую аппаратуру 35.

С помощью наземного агрегата рабочая жидкость c расходом Qp подается в затрубное пространство О между эксплуатационной колонной 31 и насосно-компрессорными трубами 1 к струйным насосам 4 устройства 3 (рис.2).

Рабочая жидкость с расходом Qp прокачивается через затрубное пространство О, рабочую камеру К струйных насосов 4, сопла 13, приемную камеру И, камеру смешения и диффузоры 14 в кольцевое пространство П между насосно-компрессорными трубами 1 и 12, и затем поступает на поверхность.

При работе струйных насосов 4 обратные клапаны 5 из-за разности давлений в приемных каналах М и И находятся открытыми в верхнем положении. В это время через трубное пространство П насосно-компрессорных труб 12 за счет откачивания жидкости струйными насосами создаётся депрессия на пласт, в результате которой в подпакерное пространство С, трубное пространство Р через внутренние радиальные каналы М и приемную камеру И начинает поступать и откачиваться на поверхность струйными насосами пластовый флюид с расходом Qн.

В процессе освоения с помощью геофизической регистрирующей аппаратуры осуществляется оперативный контроль, определяются работающие и неработающие толщины продуктивного пласта, состав флюида, термометрия, дебитометрия и т.д. При этом можно оперативно влиять на процесс освоения скважины, изменяя величины депрессий на пласт, время их воздействия, темпов снижения забойного давления, уровня жидкости, достигая тем самым подключения в работу дополнительных пропластков и нефтенасыщенных зон продуктивного горизонта.

При прекращении работы наземного агрегата клапаны 5 закрываются, герметизируя подпакерную зону С, трубное пространство Р от затрубного О и межтрубного П пространств. Одновременно перемещая глубинные приборы, осуществляют регистрацию температуры в интервале пласта, фазовые составляющие притока, границы раздела «газ-нефть-вода» по высоте, запись КВД, величины и скорости изменения уровня жидкости в скважине, а также осуществляют отбор герметизированной пробы пластового флюида и т.д. С целью определения фильтрационно-емкостных свойств (ФЕС) продуктивного пласта возможно применение различных комплексов геофизических и гидродинамических методов исследования скважин.

Геофизические и гидродинамические исследования скважин в процессе циклического воздействия скважинной эжектирующей жидкости через межтрубное П пространство с помощью струйных насосов 4 устройства 3 могут повторяться многократно до получения необходимой геологопромысловой информации о строении объекта и его коллекторских свойствах.

Устройство позволяет совмещать повторную перфорацию и обработку пласта химическими методами.

Для повышения эффективности очистки прискважинной зоны пласта от загрязняющих материалов с помощью устройства возможно использование вибрационных, акустических, тепловых, электромагнитных и других методов. Обработка интервалов пласта генератором совмещается с процессом освоения и эжектирования скважинной жидкости (Qт+Qн). В данном случае забойное давление снижается, а при остановках наземного насосного агрегата – увеличивается. В случае, если продуктивный пласт обводнён, то с помощью разработанного устройства можно осуществлять водоизоляционные работы.

При этом в каждом конкретном случае анализируется объем геологопромысловой информации, полученной при исследовании скважины в процессе освоения. По результатам исследований скважины определяются границы источника обводнения и его фильтрационные характеристики.

Разработанная технология освоения и исследования двух и более пластов прошла промышленные испытания в 2007 г. на скважине № 508 Вань-Еганского месторождения. Были исследованы дебиты жидкости на трех режимах. Проведены геофизические исследования профиля притока с регистрацией механическим расходомером как в точечном, так и при непрерывном режимах. Комплексная интерпретация данных расходометрии, влагометрии и резистиметрии позволила распределить добычу нефти и воды по разрабатываемым объектам. В результате было установлено, что на пласт БВ6 приходится лишь 22 % добычи, а характер притока – вода с дебитом 13,2 м3/сут без признаков нефти. При этом пласт БВ5 обеспечивал 78 % добычи, c общим дебитом водонефтяной смеси (41,8 м3/сут), с дебитом по добываемой нефти 4,4 м3/сут. В результате были построены индикаторные диаграммы и определены коэффициенты продуктивности как по скважине в целом, так и по пластам и виду флюида. При этом были уточнены текущие значения пластовых давлений по пластам, которые составили: для объекта БВ5 – 19,08 МПа, а для БВ6 – 18,0 МПа.

В результате было доказано, что разработанные технологии имеют следующие преимущества и позволяют:

  • сократить в 2-3 раза сроки освоения скважин и исследования продуктивных пластов за счет уменьшения количества спуско-подъемных операций с НКТ;
  • значительно повысить качество получаемой геолого-промысловой информации за счет совместного использования одного комплекса геофизических приборов и сократить время исследования скважины в 2 раза;
  • осуществлять отбор глубинных «герметизированных» проб пластового флюида в скважине;
  • проводить необходимый комплекс мероприятий по вторичному вскрытию пластов гидропескоструйной перфорацией, а также перфораторами, спускаемыми на кабеле через разработанные устройства УВОИС - 1, УЭИП - 3;
  • осуществлять интенсификацию притоков нефти физико-химическими методами.

При этом на практике было доказано, что устройство НУ-74 позволяет производить освоение и исследование двух пластов и более.

В четвёртом разделе приведены результаты освоения и гидродинамических исследований скважин с помощью разработанных струйных аппаратов, вскрывших слабосцементированные коллектора и низкопроницаемые продуктивные пласты с АВПД.

По результатам исследования скважины № 91 на установившихся режимах фильтрации построена индикаторная диаграмма (рис. 3).

Рисунок 3 - Индикаторная диаграмма по результатам испытания скважины

№ 91 Русского месторождения

При обработке результатов выявлено «искривление» линии тренда в зоне низких депрессий, при этом коэффициент продуктивности составил 0,19 м/сут·МПа.

«Вогнутость» индикаторной кривой к оси дебитов свидетельствует о приобщении ранее не вовлечённых в работу пропластков в процессе освоения объекта. Было установлено, что приток нефти начинался при начальной депрессии, равной 1,1 МПа. Содержание песка в рабочей жидкости составляло 8,3 кг/м3. При последующем снижении депрессии до значения 2,66 МПа вынос песка прекратился и скважина устойчиво работала с дебитами от 3 до 4 м3/сут.

На рис. 4 приведена КВД, характер которой свидетельствует о том, что по сравнению с удаленной зоной фильтрационные свойства ПЗП скважины № 91 улучшены.

Рисунок 4 - Определение параметров пласта методом Хорнера по
скважине № 91 Русского месторождения

При обработке КВД по второму объекту было выявлено, что ФЕС свойства ПЗП ухудшены, по сравнению с удаленной зоной пласта, в среднем в два раза. Об этом свидетельствует выпуклость линии КВД к оси Рзаб.

В процессе обработки результатов было установлено, что при создании депрессии 3,38 МПа начинается разрушение прискважинной зоны пласта.

Таким образом, промысловыми испытаниями объекта с помощью установки УЭИП-3М были установлены оптимальные депрессии на пласт, представленный слабосцементированными коллекторами. Конфигурация КВД (рис. 4) свидетельствует о том, что фильтрационные свойства ПЗП существенно изменены, по сравнению с удаленной зоной пласта. Последующее освоение объектов в интервалах 889-893 м; 896-898 м и 889-893 м; 896-898 м; 878-881 м подтвердило преимущество предложенной технологии. Результаты исследований и детальная интерпретация результатов испытаний показала, что ФЕС ПЗП в этих скважинах также ухудшены, по сравнению с удалённой зоной пласта.

Полученные с помощью рекомендуемой технологии результаты гидродинамических исследований слабосцементированных пластов в скважине № 91 Русского месторождения приведены в таблице 2.

Таблица 2 – Результаты следований пластов в скважине № 91

Русского месторождения

Наименование параметров Объекты
I II III
Интервал освоения, м. 889-893 889-893;
896-898
889-893;
896-898
878-881
Пласт (индекс) ПК1-7 ПК1-7 ПК1-7
Дебит нефти, м3/сут. 4,8 3,8 6,2
Дебит воды, м3/сут. - 11,3 -
Депрессия, МПа. 3,6 2,31 2,13
Плотность нефти, кг/м3 918,5 980 940
Вязкость, мПа*с 144 154 183
Рпл., МПа (замер) 8,04 8,48 8,18
Рпл., МПа (по КВД) 8,56 8,55 8,3
Гидропроводность, мкм2 см/мПа с 0,16 0,18 0,14
Проницаемость, 10-3 мкм2 61,89 60 7,9
Кпродукт.,м3/сут МПа, по нефти 1,9 2,8 1,3-1,9
Вынос песка, кг/м3 /депрессия, МПа 3,38/8,3 1,7/3,75 3,04/1,03
Пластовая температура, С 18 17,8 16,68

Результаты гидродинамических исследований и освоения скважин, вскрывших низкопроницаемые пласты с аномально высокими пластовыми давлениями, представлены на рис. 5, 6.

На индикаторной диаграмме (рис. 5) отмечается «искривление» линии в зоне низких депрессий («вогнутость» к оси дебитов), что свидетельствует о приобщении дополнительных пропластков в процессе освоения объекта на установившихся режимах фильтрации. При этом, коэффициент продуктивности с «подключенными» пропластками составил 0,20 м/сут·МПа.

 Индикаторная диаграмма по скважине № 90 -5

Рисунок 5 – Индикаторная диаграмма по скважине № 90

Пальниковской площади

На рис. 6 представлена диаграмма обработки КВД по методу Хорнера по скважине № 90 Пальниковской площади

Рисунок 6 – Определение параметров пласта методом Хорнера по скважине № 90 Пальниковской площади

При интерпретации данных КВД были определены гидропроводность, проницаемость пород пласта и скин-фактор.

Опыт работ показал, что освоение пластов с АВПД в Пуровском НГР целесообразно проводить с помощью струйных насосов созданием депрессий на пласт в пределах 22,01-31,31 МПа.

По результатам исследований скважин с аномально высокими пластовыми давлениями получены зависимости удельного коэффициента продуктивности скважины при изменении пластового давления и оптимальной депрессии (с коэффициентом корреляции 0,8491). Установлено, что с уменьшением показателя Рпл/Р удельная продуктивность возрастает.

По результатам ГДИ была получена зависимость удельного коэффициента продуктивности скважины от коэффициента аномальности пластового давления. При этом было установлено, что с увеличением коэффициента аномальности удельная продуктивность скважины снижается.

По полученным уравнениям возможно оперативное определение удельной продуктивности объекта перед его освоением с учетом Рпл/Ропт (у = -14,441х + 6,1511, R = 0,8491) и коэффициента аномальности (у = -0,1817ln(x) + 0,8293, R = 0,586), что позволяет планировать оптимальные депрессии на пласты с определением ФЕС коллекторов.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

  1. Анализ применения струйных аппаратов (насосов) при освоении скважин на ряде нефтяных месторождениях Западной Сибири доказал их высокую эффективность.
  2. Для рассмотренных месторождений со сложнопостроенными пластами обосновано и уточнено влияние управляемых многоцикловых воздействий на ФЕС коллекторов и получение притоков нефти в процессе освоения скважин, что обеспечило повышение их продуктивности в 1,5 - 2 раза.

3. Разработаны новые конструкции струйных аппаратов (насосов) типа УВОИС-1, УЭИП-1 и УЭИП-3М, которые отличаются высокой надёжностью и их применение позволяет проводить вторичное вскрытие пластов и интенсификацию притоков без подъёма скважинного оборудования.

4. Разработана технология одновременного освоения и исследования двух и более пластов с помощью устройства НУ-74, которая рекомендована недропользователям для широкого применения при разработке месторождений» (Протокол заседания ТО ЦКР Роснедра по ХМАО – Югре, № 969 от 28 ноября 2007 г.).

5. Проведены освоение и гидродинамические исследования слабосцементированных коллекторов на Русском и Вань-Еганском газонефтяных месторождениях с определением продуктивности, гидропроводности и проницаемости пластов ПК1-7. Установлены оптимальные депрессии для пластов ПК1-7 Русского месторождения, которые составляют 1,1-2,66 МПа.

6. Для сложнопостроенных низкопроницаемых пластов с АВПД с помощью разработанных новых конструкций струйных аппаратов и технологий их применения определены фильтрационные параметры и оптимальные депрессии при освоении скважин, из которых получены промышленные притоки нефти.

7. За счет внедрения в производство разработанных технических средств и технологий на разведочных площадях бывшего ПГО «Главтюменьгеология» (1985-1995 г.г.) в категорию С1 было переведено 20 млн. т. запасов нефти. На месторождениях юга Западной Сибири в 2007 г. в категорию С1 переведено более 10 млн. т. нефти.

Основные положения диссертации опубликованы в 16 печатных работах:

  1. Шлеин Г. А. Перспективы применения струйных насосов при комплексном воздействии на призабойные зоны пластов в разведочных скважинах Западной Сибири / Тез. докл. науч.- практ. конф. молодых ученых и специалистов по проблемам: современные технологии и технические средства, повышающие технико-экономические показатели строительства нефтегазовых скважин. МинГео РСФСР, «Главтюменьгеология», НТО «Горное», Зап­Сиб­Бур­НИПИ. - Тюмень, 1986. – С. 56 – 58.
  2. Шлеин Г. А. Применение струйных аппаратов при испытании скважин в Западной Сибири. Проблемы локального прогноза и разведки залежей нефти и газа Западной Сибири / Г.А. Шлеин, А.К. Ягафаров, С.Г. Горностаев // Тезисы докладов на региональной науч.-практ. Конф. - Тюмень, 1987. – С. 84 – 85.
  3. Шлеин Г.А. Особенности применения струйных насосов при испытании скважин с аномально высокими пластовыми давлениями / Г.А. Шлеин, А.К. Ягафаров, В.К. Федорцов, С.Г. Горностаев // Совершенствование физико-химических методов интенсификации притоков при разведке нефтяных месторождений в Западной Сибири. Сборник научных трудов ЗапСибБурНИПИ. - Тюмень, 1990. – С. 48 – 52.
  4. Шлеин Г.А. Перспективы применения струйных насосов при освоении разведочных скважин и интенсификации притоков нефти в Западной Сибири / Тезисы докладов НКТ «Эффективность вскрытия и методов оценки сложнопостроенных продуктивных пластов при бурении, опробовании глубоких разведочных скважин» МинГео СССР, Концерн «Тюменьгеология», ЗапСибБурНИПИ. - Тюмень, 1990. – С. 121 – 123.
  5. Курамшин Р.М. Использование струйного насоса для освоения скважин и интенсификации притока / Р.М. Курамшин, А.А. Деменко, Г.А. Шлеин, А.М. Вагнер // Нефтяное хозяйство. – 1997. - № 2. – С. 20 – 21.
  6. Шлеин Г.А. Технология разработки залежей нефти в низкопроницаемых коллекторах. Повышение нефтеотдачи пластов / Г.А. Шлеин, А.Г. Пасынков, Р.Р. Газимов // Труды международного технологического симпозиума по повышению нефтеотдачи. Россия, Москва РАГС при Президенте РФ. – М.: 2002. – С. 188 – 192.
  7. Шлеин Г.А. Технология оптимизации нефтедобычи. Повышение нефтеотдачи пластов / Г.А. Шлеин, А.Г. Пасынков, Р.Р. Газимов // Труды Международного технологического симпозиума. Россия, Москва РАГС при Президенте РФ. – М.: 2002. – С. 243 – 246.
  8. Донков П.В. Повышение качества испытания и продуктивности поисково-разведочных скважин, вскрывших залежи углеводородов в юрских отложениях, путем химического и волнового воздействия на прискваженную зону пласта / П.В. Донков, С.Г. Горностаев, Г.А.Шлеин, Т.А. Котов // Пути реализации нефтегазового потенциала ХМАО: Тез. докл. Шестой окруж. науч.- практич. конф. – Ханты-Мансийск: 2003. – С.385-388.
  9. Ягафаров А.К. Гидродинамические исследования малодебитных скважин: Монография / А.К. Ягафаров, В.К. Федорцов, А.П. Телков, Г.А. Шлеин, С.Г. Горностаев. – Тюмень: Вектор Бук, 2006. – 325 с.
  10. А.с. 1680969 СССР, А 1 Е 21 В 49/00, 43/00. Способ вскрытия, освоения и исследования пласта / Г.А. Шлеин, А.К. Ягафаров, П.Г. Хомяков. - № 4649052; Заявлено 13.02.89; Опубл. 30.09.91, Бюл. № 36.
  11. Патент РФ № 2015317 РФ МКИ5 Е 21 В 49/00. Устройство интенсификации притока / Г.А. Шлеин, А.К. Ягафаров, Ю.А. Кузнецов. – (Россия) № 5019053/03; Заявлено 27.12.91; Опубл. 30.06.94, Бюл. № 12.
  12. Патент РФ № 2101470 РФ МКИ6 Е 21 В 43/00 Устройство для очистки, освоения и исследования скважины / А.В. Мешков, Г.А. Шлеин, Р.С. Юмачиков, Р.М. Курамшин, А.А. Деменко (Россия). - № 96100211/03; Заявлено 04.01.1996; Опубл. 10.01.98, Бюл. №1.
  13. Патент РФ № 2131023 РФ МКИ6 Е 21 В 43/25, 49/00. Способ освоения, исследования скважин и интенсификации нефтегазовых притоков и устройство для его осуществления / Г.А. Шлеин, Е.Ю. Чернов, Г.Д. Семененко (Россия). - № 98102828/03; Заявлено 17.02.1998; Опубл. 27.05.99, Бюл. № 15.
  14. Патент РФ № 2161237 РФ МКИ7 Е 21 В 28/00, 43/25. Скважинный гидравлический вибратор / Н.Н. Прохоров, Р.Д. Ирипханов, Л.С. Бриллиант, Р.Р. Газимов, Р.И. Сафиуллин, Г.А. Шлеин (Россия). - № 99110349/03; Заявлено 14.05.1999; Опубл. 27.12.2000, Бюл. №36.
  15. Патент РФ № 2160364 РФ МКИ7 Е 21 В 49/00, 43/25. Способ освоения, исследования скважин и интенсификации нефтегазовых притоков и устройство для его осуществления / Г.А. Шлеин, Ю.А. Кузнецов, Н.Н. Прохоров, Р.Д. Ирипханов, Л.С. Бриллиант, Р.Р. Газимов, А.Э. Лыткин, Р.И. Сафиуллин (Россия). - № 99118316/03; Заявлено 20.08.99. Опубл. 10.12.2000, Бюл. № 34.
  16. Патент РФ № 2179631 РФ МКИ7 Е 21 В 43/25, 49/00. Способ освоения, исследования скважин и интенсификации нефтегазовых притоков, осуществление водоизоляционных работ устройство для его осуществления / Г.А. Шлеин, А.Э., Лыткин Р.Р. Газимов, Р.И., Сафиуллин, Н.Н., Прохоров, Л.С. Бриллиант (Россия). - № 2001105231/03; Заявлено 23.02.2001; Опубл. 20.02.2002, Бюл. № 5.

Соискатель Г. А. Шлеин

Подписано в печать________

Формат 60х84/16 Бумага Ballet. Печать Riso.

Усл. печ. л. 1,00. Тираж 100. Заказ ___.

Отпечатано с готового набора

в типографии ООО «Вектор Бук».

Лицензия ПД № 170003 от 06.07.2000 г.

625004, г.Тюмень, ул.Володарского, 45.

Тел. (3452) 46-54-04, 46-90-03.



 




<
 
2013 www.disus.ru - «Бесплатная научная электронная библиотека»

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.