Исследование термобарических условий работы добывающих скважин с учётом изменения свойств флюидов: на примере нефтяных месторождений Волгоградской области тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.17, кандидат технических наук Окунев, Денис Викторович

• Окунев, Денис Викторович
• кандидат технических наук
• 2007

Оглавление диссертации кандидат технических наук Окунев, Денис Викторович

Введение

Глава 1. Классификация, анализ и точность расчётных методов распределения давления в подъёмниках добывающих скважин

1.1. Теотетические основы классификации расчётных методов распределения давления

1.2. Некоторые методы расчёта распределения давления

1.2.1. Метод Ф. Поэтмана - П. Карпентера

1.2.2. Метод X. Азиза, К. Фортемса и А. Саттари

1.2.3. Метод В.Г. Грона - И. Оркишевского

1.2.4. Метод А.П. Крылова

1.2.5. Метод Ю. П. Коротаева

1.2.6. Метод А.П. Крылова, Г.С. Лутошкина

1.2.7. Метод Г.С Лутошкина, В.Н. Беленького и Н.И.Никитиной

1.2.8. Метод Н.Н. Репина

1.2.9. Метод Г.Б. Уоллиса

1.2.10. Метод И.М.Муравьева, Р.Ш. Шакирова и А.Т. Тимашева

1.2.11. Метод Б.Д. Нагулы

1.2.12. Метод А.Л. Подио, М.Ж. Тарийона и И.Т. Робертса

1.2.13.Метод В.А.Мишарина И К.С.Юсупова

1.2.14. Метод В.Г. Грона и И.Т. Мищенко

1.3. Теоретические основы и практические результаты исследования скважин через затрубное пространство

1.3.1. Аналитический метод

1.3.2. Метод расчёта с использованием эталонной кривой распределения давления и специальных графиков

1.3.3. Основы исследования скважин путём измерения динамического уровня

1.3.4. Результаты исследования скважины № 586 Ромашкинского месторождения через затрубное пространство

1.3.4.1. Расчёт по аналитической зависимости

1.3.4.2. Расчёт по эталонной кривой

1.3.4.3. Расчёт с помощью специальных графиков

1.4. Сопоставление расчётного (по В.Г. Грону) и экспериментального распределения в подъёмниках

1.5. Точность методик по расчёту распределения давления в различных элементах исследуемой системы

Глава 2. Составление комплексной методики расчёта распределения давления в различных элементах добывающих скважин

2.1. Алгоритм расчёта распределения давления в подъёмнике

2.2. Алгоритм расчёта распределения давления в затрубном пространстве

2.3. Расчёт распределения давления в интервале «приём насоса - забой скважины»

Глава 3. Исследование температурного режима работы добывающих скважин некоторых месторождений Волгоградской области

3.1. Состояние изученности температурного режима работы добывающих скважин

3.1.1. Решение уравнения теплопроводности с конвективным членом

3.1.2. Обобщение экспериментальных данных

3.2. Результаты экспериментальных исследований температурных режимов добывающих скважин некоторых месторождений Волгоградской области

3.3. Адаптация зависимости (3.14) к условиям некоторых месторождений Волгоградской области

3.3.1. Первое приближение

3.3.2. Второе приближение

Глава 4. Особенности расчёта основных свойств пластовых нефтей с содержанием метана в составе газа более 60 % 121 4.1. Краткий анализ исследований по определению основных свойств пластовых нефтей

4.1.1. Экспериментальное определение некоторых свойств пластовых флюидов (PVT - и хроматографические исследования)

4.1.2. Расчётные методы

4.1.2.1. Решение на основе фазовых соотношений (нефть-нефтяной газ)

4.1.2.2. Необходимая исходная информация

4.2. Эмпирический метод М.Д. Штофа

4.3. Полуэмпирический метод И.И. Дунюшкина и И.Т. Мищенко

4.4. Корреляционный метод В.О. Палия

4.5.Разработка методики расчёта свойств нефти и газа

4.5.1. Адаптированная методика расчёта основных свойств нефти

4.5.2. Результаты расчёта основных свойств нефти по адаптированной методике

4.6. Расчёт основных свойств нефти и газа Памятно-Сасовского месторождения по адаптированной методике при пластовой температуре

4.7. Расчёт объёма выделяющегося из нефти газа при изменяющейся в подъёмнике температуре 159 Литература

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Исследование термобарических условий работы добывающих скважин с учётом изменения свойств флюидов: на примере нефтяных месторождений Волгоградской области»

По мере истощения сравнительно легко извлекаемых запасов нефти в мире и увеличения спроса нефти на международном рынке перед нефтяными компаниями встает задача: как обеспечить спрос предложениями. В связи с тем, что огромные запасы нефти в мире становятся все более трудно извлекаемыми, - для их добычи требуются значительные затраты энергии и материальных ресурсов. В связи с этим необходимы поиски методов повышения эффективности добычи нефти за счёт прогрессивных технологических процессов, снижения энергоемкости производства и повышения точности расчёта всех элементов добывающей системы.

Добывающая система состоит из различных элементов, законы работы которых существенно различаются и исследование такой системы представляет сложную задачу. Работа этой системы характеризуется изменением давления, температуры и свойств добываемой продукции не только за счёт фазовых превращений её, но и за счёт особенностей гидродинамических характеристик. Термобарические условия работы добывающих скважин весьма многообразны и разнообразны, а эффективность процесса добычи нефти в решающей степени определяется именно термобарическими условиями.

Закономерности изменения давления и температуры в различных элементах системы, а также свойств добываемой продукции, определяют энергетическую эффективность всего процесса добычи нефти, и в связи с этим исследование термобарических условий работы добывающих скважин является актуальной задачей.

Современные технические средства добычи нефти, обладая высокими параметрами по объёму добываемой нефти и создаваемому давлению, в значительной степени сократили возможности приборного определения важнейших технологических характеристик работающих скважин.

В этих условиях расчётные методы распределения давления и температуры в различных элементах системы: подъёмник, затрубное пространство, интервал «забой - приём погружного оборудования» становятся первостепенными.

Исходя из вышеизложенного, становится понятной актуальность исследования термобарических условий работы добывающих скважин с учётом изменения свойств продукции, выполненного на примере нефтяных месторождений Волгоградской области, одним из наиболее интересных среди которых является Памятно-Сасовское.

Основными целями исследования являются:

1. Анализ существующих основных методов расчёта распределения давления в подъёмниках добывающих скважин, их классификация и оценка точности расчётов с их использованием в сравнении с экспериментальными данными конкретных месторождений.

2. Разработка комплексной методики расчёта распределения давления в различных элементах добывающей системы: подъёмник, затрубное пространство, интервал «забой-приём погружного оборудования»

3. Исследование температурных режимов работы добывающих скважин Памятно-Сасовского месторождения и получение зависимости для расчёта распределения температуры по глубине скважины.

4. Разработка методики расчёта основных свойств пластовой нефти, учитывающей содержание метана в составе нефтяного газа более 60%.

В диссертации изложены основные результаты, полученные автором, исходя из поставленных целей и в соответствии со следующими задачами:

1. На основании анализа методов расчёта распределения давления в подъёмниках и истинного газосодержания выбор наиболее точных из них с разработкой комплексной методики расчёта распределения давления в различных элементах системы для месторождений Волгоградской области.

2. Анализ характера распределения температуры на месторождениях Волгоградской области по результатам экспериментальных исследований, установление причины изменения градиента температуры по длине подъёмника и получение зависимости для расчёта температуры при двухинтервальном её изменении.

3. Сбор, обработка и обобщение справочных данных по свойствам нефтей с содержанием в выделившемся газе более 60% метана, что связано с ограничениями известных методов расчёта свойств нефти.

4. Разработка универсальной методики расчёта основных свойств нефтей без ограничения содержания метана в выделяющемся газе.

Научная новизна выполненных исследований связана с построением комплексной методики расчёта распределения давления в различных элементах добывающей системы, в том числе и по результатам измерения динамического уровня, а также с учётом накопления или ненакопления воды в интервале «забой-приём погружного оборудования». Такое исследование выполнено впервые.

На основании обобщения и обработки экспериментального материала по термобарическим условиям работы добывающих скважин Волгоградской области получены новые зависимости для расчёта распределения температуры по длине скважины, учитывающие фазовые превращения в процессе движения флюидов в скважине.

Впервые разработана методика расчёта основных свойств нефти и газа при изменении термобарических условий по длине подъёмника, которая не накладывает ограничений на состав выделяющегося из нефти газа (все известные методики пригодны для нефтей, в составе которых выделяющийся газ содержит не более 60% метана).

Практическая значимость работы заключается в том, что, пользуясь разработанными в диссертации методиками, возможно решение ряда важнейших промысловых задач: оптимизация работы подъёмников, погружного оборудования и различных элементов системы сбора и подготовки нефти с учётом изменяющихся свойств нефти и газа, давления и температуры. На основании предложенных решений возможно построение карт изобар по данным измерения динамического уровня, максимизация дебита добывающих скважин за счёт создания условий ненакопления воды в интервале «забой-приём», а также минимизировать энергетические затраты на процесс добычи нефти.

Все полученные в диссертации результаты апробированы в течение 20052006 годов на месторождениях Волгоградской области.

Заключение диссертации по теме «Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений», Окунев, Денис Викторович

Основные выводы

1. В работе произведён анализ, классификация и оценка точности многочисленных методик распределения давления в различных элементах добывающей системы (в сопоставлении с экспериментально полученными данными), на основании которых определены наиболее точные из них. По результатам проведённых исследований составлена комплексная методика расчёта распределения давления в различных элементах добывающей системы (подъёмник, затрубное пространство, интервал «забой - приём погружного оборудования»), рекомендуемая для месторождений Волгоградской области, и позволяющая проводить расчёты с допустимой погрешностью.

2. На основании исследования температурных режимов работы и анализа характера распределения температуры в добывающих скважинах Памятно-Сасовского месторождения установлена причина изменения градиента температуры вдоль подъёмника и получены эмпирические зависимости (в первом и втором приближении: для моноградиентного и двухинтервального распределения температуры) для расчёта распределения температуры по глубине скважины, рекомендуемые для практического использования.

3. В результате обработки и обобщения справочных материалов по свойствам пластовых нефтей более 25 месторождений разработана универсальная методика расчёта основных свойств нефти и газа при изменении термобарических условий по длине подъёмника, которая не накладывает ограничений на состав выделяющегося из нефти газа, что существенно расширяет область её практического использования в сравнении с известными методиками.

4. На основании выполненных исследований нефтяным территориальным производственным предприятиям Волгоградской области рекомендуется использовать разработанные расчётные методики в практической деятельности.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Окунев, Денис Викторович, 2007 год

1. Мищенко И. Т. Скважинная добыча нефти: Учебное пособие для вузов. - М.: ФГУП Изд-во «Нефть и газ» РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, 2003.-816 с.

2. Poettman F. Н., Carpenter P. G. The Multiphase Flow of Oil, Gas and Water through Vertical Flow Strings, Drilling Prod. Pract.,1952, p. 257.

3. Orkeszewski J. Predicting Two Phase Pressure Drops in Vertical Pipe, JPJ, June, 1967, p. 829-838.

4. Крылов А. П. Потери трения и скольжения при движении жидкости и газа по вертикальным трубам//Нефтяное хозяйство, 1935, №8, с 35-42.

5. Коротаев Ю.П. Влияние жидкости на движение газа по вертикальным трубам.// Тр. ВНИИГаза. М.: Гостехиздат.1958 -вып. 2, с 48-67.

6. Крылов А.П., Лутошкин Г.С. Изучение гидравлических сопротивлений и удельного веса смеси при работе воздушных подъёмников в лабораторных условиях// Труды ВНИИ, вып XIII, 1958, с 9-19.

7. Лутошкин Г.С. Беленький В.Н., Никитина Н.И. исследование движения газожидкостных смесей по затрубному пространству. Тр. ВНИИ. Вопросы техники добычи нефти, Гостоптехиздат 1958. с 30-37

8. Репин Н. Н. Основные закономерности движения многокомпонентных смесей и их приложение в фонтанной и газлифтной добыче. Дис. Д.т.н. -М.: 1967-339 с

9. Гибадуллин И.Р., Минигазимов М.Г., Батыров Х.М. Об аналитическом методе определения давления у приёма насоса в нефтяных скважинах, -труды ТатНИПИнефть, Куйбышев, 1971. вып 19. с 159-165.

10. Podio A.L., Tarrillion M.J., Roberts Е.Т. Laboratory work improves calculations. O&G journal Aug. 25, 1980.

11. Каган Я.М., Камалов P.P. и др. Плотность газонефтяной смеси в затрубном пространстве скважин, оборудованных погружными центробежными насосами. Нефтепромысловое дело. 1984, № 8, с 14-17.

12. Муравьёв И.М., Шакиров P. LLL, Тимашев А. Т. Скорость движения пузырьков газа в затрубном пространстве насосных скважин и давление газированного столба жидкости. Нефтяное зозяйство, 1967, № 9, с 55-58.

13. Репин Н. Н., Еникеев В. Р. Валишин Ю. Г. О характере распределения давления в затрубном пространстве глубинонасосных скважин. В сб. технология и техника нефтедобычи. Уфа 1965. с. 35-38.

14. Нагула В.Д., Мартиросян В.Б., Белогородцев Г.П. Распределение давления в затрубном пространстве при механизированном способе эксплуатации скважин. Нефтяное хозяйство, 1986. № 5, с 51-54.

15. Грон В.Г., Мищенко И.Т. Определение забойного давления в добывающих скважинах оборудованных УЭЦН, М.: 1993.128 с.

16. Ишемгушин С.Б. Вопросы эксплуатации и исследования работы скважин оборудованных штанговыми глубинными насосами на промыслах Татарии. Дисс. на соискание учёной степени кандидата технических наук. Тюмень. 192 с. 1973.

17. Мищенко И.Т., Окунев Д.В. Расчёт распределения давления в добывающих скважинах Памятно-Сасовкого месторождения. ИАЖ «Нефть, газ и бизнес», №6, 2003 г. С 41-43.

18. Мищенко И.Т. Теория и практика механизированной эксплуатации скважин с вязкими многофазными флюидами, МИНХ и ГП им. И. М. Губкина (1984).Диссертация на соискание степени д.т.н. 425 с. 1984.

19. Мищенко И.Т., Окунев Д.В. Распределение температуры в добывающих скважинах Памятно-Сасовского месторождения. ИАЖ «Нефть, газ и бизнес», №10,2006 г.

20. Дунюшкин И. И., Мищенко И. Т. Расчёт основных свойств пластовых нефтей при добыче и подготовке нефти. М.: МИНХ и ГП им. И. М. Губкина, 1982.-79 с.

21. Мищенко И.Т., Окунев Д.В. Адаптированная методика расчёта основных свойств пластовой нефти и газа. ИАЖ «Нефть, газ и бизнес», №9,2006 г.

22. Справочная книга по добыче нефти//Под ред. Ш.К. Гиматудинова. -М.: Недра, 1974.-704 с.

23. Авдонин Н.А., Буйкис А.А. Изменение температуры жидкости при её движении по стволу скважины. В кн: Термические методы увеличения нефтеотдачи и геотермология нефтяных месторождений. М.: ВНИИОНГ, 1967, с56-58.

24. Баранов А.В. Определение коэффициента теплопередачи в скважинах. Нефтепромысловое дело, 1968, №5. с. 3-6.

25. Влюшин В.Е. Номограммы для установления распределения температуры по стволу фонтанной скважины. нефтепромысловое дело, 1969 №8, с. 18-25.

26. Казанский А.Б. Об изменении температуры жидкости и тепловых потерях в действующей скважине. Проблема геотермии и использования тепла Земли. -М.: АН СССР, 1966 -351с.

27. Коротаев Ю.П. Определение коэффициента теплопередачи от газа в породу по данным исследования скважин. Газовое дело, 1968, № 9 с 15-18.

28. Кострюков Г.В., Зеленин В.Т. Влияние теплопроводности кольцевого пространства на температуру газонефтяной смеси, -м.: Недра, 1964. -201с.

29. Лейбензон Л.С. Собрание трудов: в 4-х т: М.: АН СССР, 1955. - т 3. -678 с.

30. Просёлков Ю.М. Теплопередача в скважинах. М.: Недра, 1975. - 224 с.

31. Репин П.Н. О тепловом балансе фонтанной скважины: сб. тр., вып 21/ Уфимск. нефт. Научно-исследовательский институт. УФА, 1969, с 16 -23.

32. Сучков Б.М., Маскутов Р.А., Петухов В.К., Хабибуллин Р.Х. Экспериментальное определение температурных полей в кольцевом пространстве скважины. Нефтепромысловое дело, 1968, № 1, с. 18-22.

33. Чекалюк Э.Б. Термодинамика нефтяного пласта. М.: Недра, 1965. -238 с.

34. Пудовкин М.А., Саламатин А.Н., Чугунов В.А. Температурные процессы в действующих скважинах. Казань, «Издательство казанского университета», 1977,168 с.

35. ВНИИКРнефть. Практическое руководство по расчёту температуры в скважинах основных нефтегазоносных районов СССР, Краснодар, 1976,120 с.

36. Репин Н.Н., Пелевин JI.A. Возникновение турбулентности. УФА: Башкнигоиздат, 1977. - 96 с.

37. Максимов В.П. Эксплуатация нефтяных месторождений в осложнённых условиях. М.: Недра, 1976. - 238с.

38. ВолгоградНИПИморнефть», 1999.

39. Штоф М. Д. Расчёт свойств пластовых нефтей. Методическое руководство. Куйбышев, Гипровостокнефть, 1974, с 40.

40. Палий В. О. Разработка методики расчёта основных свойств пластовых нефтей при ограниченной исходной информации. Дисс. на соискание учёной степени к.т.н.М. РГУ нефти и газа. 1994.119 с.

41. Нуршаханова Л. К. Анализ методов воздействия и оценка изменения свойств нефти в процессе разработки месторождения Узень. Дисс. на соискание учёной степени кандидата технических наук. М. РГУ нефти и газа. 118 с. 2005.

42. Мамуна В. Н., Требин Г. Ф., Ульянинский Б. В. Экспериментальное исследование пластовых нефтей. М., ГосИНТИ, 1960.

43. Требин Г. Ф., Чарыгин Н. В., Обухова Т. М. Нефти месторождений Советского Союза. Справочник. 2-е издание, доп. И перераб. - М.: Недра. 1980. - 583 с.

44. Физико-химические свойства и составы нефтей и газов. Руководящие материалы. Куйбышев, Гипровостокнефть, вып. 1, 1974, - 237 с; вып. 2,1975,-51 с; вып. 3,1977,-57 с.

45. Павлова С. Н. и др. Нефти восточных районов СССР. Справочная книга. Под редакцией С. Н. Павловой и 3. В. Дриацкой. М.: Гостоптехиздат, 1962, - 608 с.

46. Амерханов И. М. Пластовые нефти Татарской АССР и изменение их параметров в зависимости от различных факторов. Бугульма изд. ТатНИПИнефть, 1980, - 402 с.

47. Расчёт состава и свойств нефти, газа и воды нефтяных месторождений Главтюменьнефтегаза. СТО 51.00.021-84. Тюмень, СибНИИНП, 39 с.

48. Шилов В. И., Крикунов В. В. Определение расширенного состава и основных параметров пластовых нефтей Западной Сибири.// Нефтяное хозяйство. 2002. - №8 - с. 104 -107.

49. Дунюшкин И. И., Константинович Е. М., Павленко В. П. Метод расчёта объёмного коэффициента и плотности нефти. М.: РНТС ВНИИОНГ. сер. Нефтепромысловое дело. 1978, № 10, с. 19-21.

50. Дунюшкин И. И., Мищенко И. Т., Елисеева Е. И. Расчёты физико-химических свойств пластовой и промысловой нефти и воды: Учебное пособие для вузов. М.: ФГУП Из-во «Нефть и газ» РГУ нефти и газа им. И. М. Губкина, 2004. - 448 с.

51. Ду Юймин. Разработка методики оптимизации работы установок ЭЦН на примере добывающих скважин месторождения Дачин. Дисс. на соискание учёной степени к.т.н. М. РГУ нефти и газа им И. М. Губкина, 1998.-106 с.