Регулирование потоков жидкостей и газа в процессе разработки углеводородных залежей с подошвенной водой тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.17, кандидат технических наук Забоева, Марина Ивановна

• Забоева, Марина Ивановна
• кандидат технических наук
• 2011

Оглавление диссертации кандидат технических наук Забоева, Марина Ивановна

ВВЕДЕНИЕ.

1 АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ РАБОТ ПО ОГРАНИЧЕНИЮ ОБВОДНЕННОСТИ И ЗАГАЗОВАННОСТИ ДОБЫВАЮЩИХ СКВАЖИН, ДРЕНИРУЮЩИХ НЕФТЯНЫЕ, ГАЗОВЫЕ ИНЕФТЕГАЗОВЫЕ ЗАЛЕЖИ.

1.1 Обзор технологий по ограничению притока воды в нефтяные скважины.

1.2 Технологии гидродинамического ограничения водопритоков.

1.3 Теоретические аспекты определения^ одновременно безводных и безгазовых дебитов« несовершенных, скважин, вскрывших нефтегазовую залежь с подошвенной водой.

1.4 Использование многоствольных скважин для ограничения притока подошвенной воды.

ВЫВОДЬШО-РАЗДЕЛУ I.

2 РЕГУЛИРОВАНИЕ ПОТОКОВ1 ЖИДКОСТЕЙ И1 ГАЗА МЕТОДОМ УСТАНОВЛЕНИЯ» ОПТИМАЛЬНЫХ РЕЖИМОВ РАБОТЫ СКВАЖИН.

2.1 Обоснование технологических режимов работы несовершенных скважин, дренирующих нефтегазовые залежи с подошвенной водой.382.2 Установившийся приток газа к несовершенной скважине в однородно-анизотропном пласте по линейному закону фильтрации.

2.3 Расчет предельных безводных дебитов и депрессий в газовых скважинах на основе теории потенциала.

2.4 Методика расчета предельных безводных дебитов и депрессий газовых скважин при нелинейном законе фильтрации и наличии непроницаемого экрана.

2.5 Методика расчета дополнительных фильтрационных сопротивлений, обусловленных предельно устойчивым положением конуса подошвенной воды. Приток реального газа по нелинейному закону фильтрации.

2.6 Влияние интервала вскрытия и анизотропии пласта на величину предельного безводного и безгазового дебита.

ВЫВОДЫ ПО РАЗДЕЛУ 2.

3 РЕГУЛИРОВАНИЕ ПОТОКОВ СПОСОБОМ ОДНОВРЕМЕННО-РАЗДЕЛЬНОГО ОТБОРА ЖИДКОСТЕЙ.

3.1 Одновременно - раздельный,: отбор жидкостей как метод предупреждения! конусообразования, обводненности: и загазованности? нефтяного пласта (оторочки) ^увеличения нефтеотдачи;.

3.2 Одновременно - раздельный отбор воды и нефти из нефтяной залежи, с подошвенношводойЯ.;.

Оптимальные размеры ; указанных-, зон- будут соответствовать , оптимальным? размерам нерасположению:интервалов1 их вскрытия:!.:.893.3 Одновременно — раздельны!! отбор нефти, воды и газа из нефтегазовойзалежш.!.

ВЫВОДЫШОРАЗДЕЛА 3.:.:.„.

4 ОГРАНИЧЕНИЕ . НЕЖЕЛАТЕЛЬНЫХ ПРИТОКОВ СПОСОБОМ СОЗДАНИЯ! ЭКРАНОВ' И ОПРЕДЕЛЕНИЕ БЕЗВОДНЫХ И БЕЗГАЗОВЫХ

ПЕРИОДОВ: РАБОТЫ СКВАЖИН1.

4.1 Определение безводного» периода? работы нефтяной? и газовой скважины

4.2 Определение времени прорыва нефти к забою скважины при: опережающей разработке газовойшапки.

4.3 Определение: времени прорыва газа к забою скважины при: дренировании нефтяного пласта (обратный конус):.:.

4.4 Алгоритм расчета безводного периода работы несовершенной' газового скважины.

4.5 Ограничение притока? подошвенной воды- и увеличение безводного; периода работы, скважин, дренирующих газовый! пласт при наличии жесткого непроницаемого экрана.

4.6 Ограничение притока верхнего газа и увеличение безгазового периода работы скважины, дренирующей нефтегазовую залежь (оторочку) при наличии жесткого непроницаемого экрана.

ВЫВОДЫ ПО РАЗДЕЛУ 4.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Регулирование потоков жидкостей и газа в процессе разработки углеводородных залежей с подошвенной водой»

Анализ разработки углеводородных залежей с подошвенной водой показывает, что преждевременное обводнение скважин ведет к большим потерям промышленных запасов нефти и газа.

Задачи- предотвращения преждевременного обводнения скважин, эксплуатирующих нефтяные, газовые и нефтегазовые залежи с активной подошвенной- водой, рассматривалась многими отечественными и зарубежными исследователями. Наиболее широко применяемые методы- по технологии воздействия разделяются на- две большие группы: физико-химические, направленные на создание барьеров для предотвращения прорывов газа и воды; гидродинамические, предусматривающие установление оптимальных режимов работы скважин и изменение направления линий тока для обеспечения минимального воздействия на газо- и водонасыщенную часть продуктивного горизонта. Для определения технологических режимов, увеличивающих или сохраняющих безводные и безгазовые периоды добычи углеводородного сырья необходимо исследование процессов продвижения подошвенных вод, происходящей при этом деформации поверхностей раздела фаз, особенностей и закономерностей конусообразования. При этом* используется двухзонная схема притока к несовершенным скважинам, которая позволяет моделировать процессы фильтрации жидкостей и газа, применение жестких или динамических экранов, одновременно-раздельный отбор двух или трех флюидов. Однако, для повышения технологической эффективности необходимо теоретическое обоснование оптимальных величин относительного вскрытия, пространственного положения экрана, значений предельных безводных и безгазовых дебитов. Решение этой проблемы весьма актуально, например, при эксплуатации нефтегазовых и нефтегазоконденсатных залежей, имеющих обширные нефтенасыщенные подгазовые зоны малой толщины (Самотлорское, Федоровское, Уренгойское, Лянторское и другие месторождения). В настоящее время состояние их разработки характеризуются ростом обводненности продукции, значение которой составляет более 80%, а многие скважины выводятся из эксплуатации при величине обводненности 98-99%.

Основной целью проделанной работы, стала разработка методики регулирования' фильтрационных потоков жидкостей и газа при эксплуатации несовершенных скважин, дренирующих нефтяные, газовые и нефтегазовые залежи с подошвенной водой:

Для достижения* поставленной цели автором решены определенные задачи.

Г. Анализ эффективности применяемых методов ограничения водо- и газопритоков в добывающих скважинах, дренирующих нефтяные, газовые и нефтегазовые залежи с подошвенной водой.

2. Разработка'методики регулирования потоков жидкостей и газа*с целью обоснования оптимальных ' технологических режимов работы скважин, обеспечивающих длительную безводную и безгазовую добычу.

3. Разработка алгоритмов расчета' безводных и безгазовых периодов работы несовершенных скважин, вскрывших нефтяные, газовые и нефтегазовые залежи с активной подошвенной водой, с учетом анизотропии пласта, фазовых проницаемостей, капиллярного давления и массовых сил.

4. Апробация разработанных методик при оптимизации режимов работы добывающих скважин.

По мнению автора, следующие результаты исследования определяют научную новизну диссертационной работы.

1. На основе двухзонной схемы притока газа к несовершенной скважине разработана уточненная методика обоснования оптимальных технологических режимов работы скважин, дренирующих газовые и нефтегазовые залежи с подошвенной водой, учитывающая анизотропию, фазовую проницаемость, капиллярное давление и массовые силы.

2. На основе трехзонной схемы притока газа предложена методика расчета предельных безводных дебитов и депрессий несовершенных скважин при нелинейном законе фильтрации, обусловленных наличием жесткого непроницаемого экрана под забоем.

3. С применением теории потенциала разработан способ регулирования потоков при одновременно-раздельном отборе воды- и нефти вертикальными скважинами из нефтяной залежи с.подошвенной водой.

Практическая, ценность результатов работы- и реализация- ее основных выводов И' рекомендаций заключаются в следующих положениях.

1. С использованием предложенной схемы притока* газа к несовершенным, скважинам выполнен расчет предельных значений безводных дебитов и, депрессий- газовых скважин Южно-Русского нефтегазоконденсатного месторождения (НГКМ). ч

2. Разработанная методика применена в проектных документах для установления оптимальных режимов работы газовых скважин Южно-Русского нккм:

3. Основные положения диссертационной работы внедрены в учебный процесс по направлению «Нефтегазовое дело» в Тюменском государственном нефтегазовом университете.

Результаты диссертационной работы и ее. основные положения докладывались и обсуждались на: областной научно-технической конференции «Нефть и* газ Западной Сибирш Проблемы добычи и транспортировки» (Тюмень, 1987 г.); XI научно-технической конференция молодых ученых и специалистов «Проблемы развития газовой промышленности Западной Сибири» (Тюмень, 1988 г.); Всероссийской конференции «Совершенствование методов бурения, добычи и транспорта нефти и газа в условиях Западной Сибири» (Москва, 1989 г.); Международной научно-практической конференции «Новые технологии для ТЭК Западной Сибири» (Тюмень, 2005 г.); Международной научно-практической конференции «Новые технологии для ТЭК Западной Сибири» (Тюмень, 2008 г.); семинарах кафедры «Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых и месторождений» ТюмГНГУ (2005 -2010 гг.); научно-техническом совете ООО «ТюменНИИгипрогаз» (2010 г.).

Результаты выполненных исследований отражены в 15 печатных работах, в том числе в 4 изданиях, рекомендованных ВАК РФ.

Диссертационная работа состоит из введения, четырех разделов, основных выводов и рекомендаций, списка использованных источников. Работа изложена на 133 страницах машинописного текста, содержит 7 таблиц, 26 рисунков. Список использованных источников включает 75 наименований.

Заключение диссертации по теме «Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений», Забоева, Марина Ивановна

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

1. На основе; анализа эффективности применяемых методов ограничения; водо- и газопритоков высокой эффективностью5 обладает технология? создания; жестких: непроницаемых экранов;. Для» предупреждения; процессов конусообразования' необходимо на; основе1 разработанных, методик; проводить обоснование1 оптимальных« вскрытий! пласта;, интервалов перфорации,, предельных безводных дебитов и депрессий на пласт.

2. Получено точное; решение уравнения! Пуассона о. распределении обобщенной функции Лейбензона в& однородно-анизотропном газовом пласте при работе несовершенной' линии стоков. Разработана уточненная методика обоснования режимов* работы несовершенных скважин, что позволяет регулировать, потоки углеводородного сырья, обеспечивая длительный безводный; период эксплуатации-.,

3. Предложена; методика расчета предельных безводных дебитов и; депрессий вертикальных газовых скважиш по нелинейному закону фильтрации при наличии жесткого непроницаемого экрана; под забоем. Установлено, что величина предельного безводного дебита скважин зависит не только? от размеров экрана, но и от его положения по вертикали газонасыщенного пласта.

4. На основе теории потенциала- предложены аналитические решения задач одновременно-раздельного отбора флюидов вертикальными скважинами, позволяющие эффективно управлять потоками, жидкостей при дренировании нефтяных, газовых и нефтегазовых залежей с учетом капиллярного давления и анизотропии пласта при условии устойчивости границы раздела жидкостей. Расчетные формулы доведены до практического инженерного применения, методика расчетов показана; на конкретных примерах и рекомендуется к использованию как один из способов; регулирования потоков при разработке сложно-построенных залежей.

5. Разработанные методики и алгоритмы расчета оптимальных технологических режимов работы газовых скважин находят применение в проекте разработки Южно-Русского НГКМ.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Забоева, Марина Ивановна, 2011 год

1. Методы снижения притока воды в нефтяные скважины (зарубежный опыт). ЭИ. - Серия Нефтепромысловое дело. - М.; ВНИИОЭНГ.- 1992. -Вып. 9.

2. Strickland R.F. Artifical barries may control waten coning. Oil and Gas. J. - October 7, 1974. - P. 61-64.

3. Особенности разработки нефтегазовых месторождений /А.П. Телков, С.И. Грачев, И.Б., С.К. Сохошко // Тюмень: ООО «НИПИКБС-Т», ч. II. 2001. -482 с.

4. Strickland R.F. Artifical barries may control water coning. Oil and Gas. J.-October 7, 1974.-№41.-P. 110-113.

5. Дункан Г., Балковски IT. Реализация методов увеличения нефтеотдачи; — Нефтегазовые технологии. — 1996. № 2/3. - С. 8-14. (перевод-с англ.)

6. Моляренко A.B. Земцов Ю.В. Методы селективной изоляции водопритоков в нефтяных скважинах и перспективы их применения на месторождениях Западной Сибири. М., ВНИИОЭНГ. - 1987. Серия: Нефтепромысловое дело, вып. 1 (Обзорная информация). - 32 с.

7. Алиев А.И. Струганов Ю.А., Кореш О.Э. Подвижный вязкоупругий экран для водонефтяных залежей. Нефтяное хозяйство. - 1996. - № 5. - С. 7071.

8. Телков А.П., Грачев С.И. Гидромеханика* пласта применительно кiприкладным задачам разработки нефтяных и газовых месторождений. -Тюмень: ТюмГНГУ, ч. I. 2009. - 238 с.

9. Телков А.П., Грачев С.И. Гидромеханика пласта применительно к прикладным задачам разработки нефтяных и газовых месторождений. -Тюмень: ТюмГНГУ, ч. II. 2009. - 380 с.

10. Телков А.П., Стклянин Ю.И. Образование конусов воды при добыче нефти и газа. — М.: Недра, 1965. 165 с.

11. Сухнат Ю.В., Забоева М.И. Регулирование отбора жидкости при двухстороннем напоре на первом этапе разработки // Нефтяное хозяйство: -1987. -№3. С. 31-33.

12. Чарный И.А. Подземная^ гидрогазодинамика. М.; Гостоптехиздат,1963.

13. Karp I.C. Lowe D.K. Horizontal Barriesrs for Controlling Water Coning. J. Petr. Tech., Julay, 1962. -P. 8.

14. Каптелинин Н.Д. Телков А.П. Гидравлическая теория безнапорного и совместного? притока двух жидкостей к несовершенной скважине. — Тр. ТюмИИ. МТС. — Вопросы разработки-нефтяных и газовых месторождений. — 1982.-С. 76-85.

15. Каптелинин Н.Д. Телков А.П. К теории совместного напорного притока двух жидкостей к несовершенной скважине. Тр. ТюмИИ. — МТС. -Вопросы разработки нефтяных и газовых месторождений. - 1982. - С. 70-76.

16. Чарный И.А. Совместный приток нефти и подошвенной воды к несовершенной скважине. Изв. АН СССР, ОТН. - 1955. - № 2.

17. Курбанов А.К. О совместном притоке нефти и подошвенной воды к скважине. НТС по добыче нефти. - ВНИИ: - 1964. Вып. 25.

18. Солдатов Е.П., Клещенко И.И., Телков А.П. Технология направленного воздействия на прискважинную зону пласта с целью интенсификации добычи нефти в условиях подтягивания конуса воды. — Нефтепромысловое дело. 1996. - № 6. - С. 6-7.

19. Чарный И.А., Евдокимова В.А., Кочина И.Н. Увеличение предельного безводного дебита несовершенной скважины в нефтяном пласте с подошвенной водой за счет одновременного раздельного отбора воды и нефти. Нефть и газ. № 2. - 1958.

20. Цыбульский Г.П., Телков- А.П., Экспериментально раздельного отбора воды и нефти из скважины. Изв. Казанского филиала АН СССР. Серия-физико-математических и технических наук. № 3. - 1959.

21. Маскет М. Движение однородной жидкости в пористой среде (пер. с англ.): ГТТИ, 1949• 628 с.

22. Чарный ША. Расчет дебита несовершенной скважины перед прорывом подошвенной воды или верхнего газа. ДАН СССР, 1953. Т. 92. №1.

23. Wojtanowicz А.К., Hui X.U., Bassioni Z. Segregated production method for oil with active water coning // J. of petroleum Science and Engineering. 1955, III. - P. 21-34.

24. Телков А.П. Подземная гидрогазодинамика. Уфа, Башиздат, 1974.

25. Стклянин Ю.И., Телков А.П. К расчету предельных безводных и безгазовых дебитов в подгазовых нефтяных залежах с подошвенной- водой. —

26. Тр. МИНХ и ГП «Разработка и- эксплуатация нефтяных и газовых месторождений». 1963. Вып. 42. - С. 3-19.

27. Краснова Т.Л., Телков А.П. Расчет безводного, периода работы несовершенной скважины и нефтеотдачи по удельному объему дренирования: — Нефтепромысловое дело. 1977. - № 8-9. - С. 8-11.

28. GOXOHIKO С.К., Телков A.n.f Способ изоляции пластовых вод. в нефтяных скважинах. Патент РФ № 4696887/03 - 30.03.89.

29. Вахитов Г.Г. Освоение месторождений' с помощью многозабойных горизонтально разветвленных скважин // В сб.- «Исследования в* области технологии и техники,добычи нефти». - М., ВНИИ. - 1976. - Вып. 54*. - С. 3-14*.

30. Chaney P.G. et. cet. How to Perfate Your well'Prevent Water and Gas Coning. J. Oil and Gas.,- September, 1971. - P. 27-35.

31. Курбанов A.K. Садчиков П:Б. Расчет положения интервала вскрытия и предельного дебита скважины, в нефтяном пласте- с подошвенной! водой и газовой шапкой. Тр. ВНИИ, 1962. - Вып. 37.- С. 29-40.

32. Леви Б.И. Применение горизонтальных скважин на месторождениях ПО Красноленинскнефтегаз / Б.И. Леви, Г.Н. Темнов, B.C. Евченко, В.М. Санкин // Обз. инф. серии «Нефтепромысловое дело». М.: ВНИИОЭНГ, 1963.-69 с.

33. Телков А.П., Каширина К.О. Гидродинамическое обоснование эффективности совместно-раздельного способа отбора воды и нефти горизонтальными стволами // Известия вузов. Нефть и газ. 2006. - № 2. - С 1720.

34. Тетерев И.Г., Забоева! М.И., Вострецов Д.Я. Оптимальное регулирование процесса разработки водополавающих залежей. Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений Западной Сибири: Межвуз. сб. науч. тр. Тюмень, 1999. - С. 37-40. .

35. Алиев З.С., Андреев С.А. Технологический режим работы газовых скважин М.: Недра. - 280 с.

36. Зотов Г.А., Тверковкин С.М. Газогидродинамические методы исследования газовых скважин. М.: Недра, 1970.

37. Матусевич Н.С. Исследование двухзонного моделирования притока жидкости к горизонтальным стволам в пласте с прямолинейным контуром питания. Дисс. канд. техн. наук. Тюмень: ТюмГНГУ. 2009. - 152 с.

38. Снеддон К. Преобразование Фурье. ИЛ. 1955.

39. Иваненко Д. Д., Соколов А. А. Классическая теория поля (2-изд). — М., Гостехиздат. 1951.

40. Телков А.П., Грачев С.И. Прикладные задачи разработки нефтегазоконденсатных месторождений и нефтедобычи. М.: Изд. ЦентрЛитНефтегаз. - 2008. - 512 с.

41. Забоева М.И. Установившийся приток газа к несовершенной скважине в однородно-анизотропном пласте / М.И. Забоева, К.О. Каширина // Известия вузов. Нефть и газ. 2010. - № 1. - С. 30-35.

42. Лапук Б.Б. Теоретические основы разработки природных газов. М., ГТТИ, 1948.-С. 296.

43. Лапук Б.Б. Определение предельного безводного дебита скважин и предельной депрессии в газовых залежах с подошвенной водой / Б.Б. Лапук, С.Н. Кружков // АНХ. 1961. - № 3.

44. Забоева М.И. Обоснование методики расчета предельных безводных дебитов для сеноманских газовых скважин // Известия вузов. Нефть и газ. — 2010.-№2.-С 73-75.

45. Т.К. Корн, Г.К Корн Справочник по математике для научных работников и инженеров. Недра, 1984.- С. 832.

46. Кореляков В.В. Раздельная добыча нефти и воды из обводненных скважин Покровского месторождения. Техн. бюл. "Куйбышевская нефть", №1, 2, 1957.

47. Панков Ю.Ф., Харьков В.А. Опыт применения одновременного раздельного отбора нефти и воды в НПУ "Балынефть". ННТ, сер. "Нефтепромысловое дело", №7, 1961.

48. Тимашев А.Т. Способ раздельной добычи нефти и воды из обводняющихся нефтяных скважин. Тр. УфНИ. Вып. 4,1967.

49. Токарев В.П. О раздельной добыче нефти и воды. "Татарская нефть", №2,1961.

50. Харьков В.Л., Пеняев В.М. Одновременный раздельный отбор нефти и воды фонтанным способом. Тр. ТатНИИ. Вып. 5, 1962.

51. Динков A.B., Фомичев В.А. Определение отбора нефти и газа из скважин, вскрывающих нефтяную-оторочку. CHT НЛП Тюменьгазтехнология. Проблемы повышения газо- конденсате-, и нефтеотдачи на месторождениях Севера Западной Сибири. Тюмень, 1991. С. 78-88.

52. Конев В.Д. и др. Выбор рационального расположения интервала перфорации; относительно ВНЕС и ГНК в условиях IV меотического горизонта Анастасиевско — Троицкогоместорождения;// Нефтепромысловое дело. — 1967. - № 4. - С. 5.

53. Пермяков И.Г. Разработка Туймазинского нефтяного месторождения, ГТТИ, 1959:

54. Телков А.П., Грачев С.И. и др. Пространственная фильтрация и прикладные задачи разработки нефтегазоконденсатных месторождений и нефтегазодобычи. -Тюмень. Издательство ОООНИПИКБС-Т, 2001-460 с.

55. Телков А.П., Грачёв- С.И. и др. Особенности разработки нефтегазовых месторождений (Часть I). — Тюмень: из-во ОООНИПИКБС-Т, 1999-2000. 328 с.

56. Забоева М.И. Методика расчета времени прорыва подошвенной воды при превышении предельных безводных дебитов // Территория нефтегаз. —2010.-№5 .-С. 14-16.

57. Чэнь Чжун-сян Задачи фильтрации двухфазной жидкости при учете массовых сил. Дисс. канд. техн. наук, МИНХ и ГП, 1962.