Анализ гидродинамических потоков при заколонных перетоках жидкости тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.02.05, кандидат технических наук Печёрин, Тимофей Николаевич

• Печёрин, Тимофей Николаевич
• кандидат технических наук
• 2010

Оглавление диссертации кандидат технических наук Печёрин, Тимофей Николаевич

ВВЕДЕНИЕ.

1. ПРИЧИНЫ ОБВОДНЕНИЯ И СПОСОБЫ ИХ ДИАГНОСТИКИ

1.1 Основные причины обводнения продукции добывающих скважин.

1.2. Инструментальные методы диагностики причин обводнения

1.3. Методы диагностики причин обводнения скважин, основанные на обработке промысловых данных.

ВЫВОДЫ ПО 1 ГЛАВЕ.

2. СОПОСТАВИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ВОЗМОЖНОСТЕЙ МЕТОДОВ ХАРАКТЕРИСТИК ВЫТЕСНЕНИЯ ДЛЯ ДИАГНОСТИКИ ПРИЧИН ОБВОДНЕНИЯ СКВАЖИН.

2.1 Обоснование генеральной выборки скважин для сопоставления методик.

2.2 Сравнительная эффективность методов диагностики причин обводнения на основе данных работы скважин.

2.3 Основы и применение метода Медведского для диагностики причин обводнение.

ВЫВОДЫ ПО 2 ГЛАВЕ.

3. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ФОРМИРОВАНИЯ И РАЗВИТИЯ ЗАКОЛОННЫХ ПЕРЕТОКОВ.п

3.1 Постановка задачи.

3.2 Формулировка математической модели.

3.3 Задача о притоке воды в скважину через негерметичность цементирования.

3.4 Схема численного решения и предварительные результаты.

3.5 Предлагаемый метод диагностики заколонных перетоков.

3.6 Опыт применения предлагаемых методологических подходов

ВЫВОДЫ ПО 3 ГЛАВЕ.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Анализ гидродинамических потоков при заколонных перетоках жидкости»

Актуальность темы. Существуют три основные причины, вызывающие раннее обводнение продукции нефтедобывающих скважин. Это опережающее обводнение по высокопроницаемым каналам и пропласткам; нарушение герметичности цементного камня скважин и, как следствие, притоки из неперфорированных пластов; образование конусов подошвенных вод в монолитных залежах.

Актуальной задачей является своевременная диагностика притоков воды из неперфорированных пластов (заколонных перетоков). Применение используемых для этой цели инструментальных методов, является затратным мероприятием, связанным с остановкой работы добывающих скважин и использованием специальной аппаратуры. Однако даже инструментальные методы часто не позволяют получить количественные характеристики притоков, а, следовательно, выбрать наиболее целесообразные технологии для их ликвидации и прогнозировать эффективность решения проблемы.

Одним из актуальных направлений решения поставленной проблемы является разработка методик на основе анализа промысловых данных о дебите скважины, ее обводненности и забойного давления. В отечественной и зарубежной литературе такие методики, как правило, направлены на исследование причин «естественного» обводнения продукции, связанных с подходом закачиваемой или законтурной воды. В работе предлагается исследовать возможности таких методов анализа для выделения причины обводнения скважин, связанной с заколонными перетоками жидкости или прорывом воды по нарушениям герметичности цементного кольца скважины.

Получаемая при таком виде анализа информация имеет косвенный характер и не является достаточной для окончательной диагностики, однако эти данные могут определить характер и масштаб проблемы заколонных перетоков на конкретном месторождении. Отметим, что такого рода анализ промысловых данных не требует остановки скважин и не связан с потерями добычи, т.е. 3 является достаточно дешевым инструментов предварительного анализа.

Цель работы. Анализ возможностей методов графической обработки промысловой информации для< выявления перетока воды через негерметичности цементного кольца скважины в интервал перфорации. Создание математической модели процесса, формирования заколонных перетоков за счет химического растворения компонентов цементного камня и разработка на ее основе нового диагностического метода анализа промысловой информации.

Научная новизна состоит в следующем:

1. На> сформированных выборках скважин показаны преимущества использования безразмерных координат для анализа характеристик заводнения.

2. Создана математическая модель процесса образования заколонных перетоков в результате взаимодействия цементного камня с химически активными компонентами пластовой воды и изучен его механизм.

3. Введена характеристика притока воды из неперфорированных пластов (фактор заколонных перетоков), позволяющая количественно анализировать значение притока в общем потоке добываемой из скважины продукции.

4. Разработана методика обработки промысловых данных по зависимости обводненности от времени для выявления заколонного перетока воды.

Научная и практическая ценность. Установлен механизм и создана математическая модель процесса формирования заколонных перетоков за счет химического растворения цементного камня. Разработана методика выявления заколонных перетоков по промысловым данным дебита и обводненности скважин в зависимости от времени. Предлагаемая методика диагностики заколонных перетоков реализована в программном пакете «Анализатор МЭРов» ГП ХМАО НАЦ РН им. В.И. Шпильмана и использовалась при геолого-промысловом анализе разработки Западно-Ассомкинского и Руфь

Еганского месторождений, а также Энтельской площади1 Мамонтовского месторождения.

Достоверность результатов диссертационной работы обоснована использованием1 классических подходов» к анализу процессов физико-химической и подземной гидродинамики, химических закономерностей взаимодействия цементного камня с агрессивными жидкостями, использованием основных принципов механики многофазных сред, а также практическим испытанием разработанной методики на промысловом материале реальных эксплуатационных скважин.

На защиту выносится:

1. Математическая модель процесса формирования заколонных перетоков за счет взаимодействия цементного камня с химически активными компонентами пластовых вод.

2. Методика обработки промысловых данных для выявления скважин с притоком избыточной воды и их количественной оценки на основе определения фактора заколонных перетоков.

Апробация работы. Результаты и основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях и научных школах:

- IX и XI научно-практических конференциях «Пути реализации нефтегазового потенциала ХМАО» (Ханты-Мансийск, 2005, 2007).

IV школе-семинаре «Теплофизика, гидрогазодинамика и теплотехника» Тюменского государственного университета (Тюмень, 2007 г.)

- семинарах в ГП ХМАО НАЦ РВ им. В.И. Шпильмана, в ТФ ИТПМ СО РАН (2009-2010) и на физическом факультете Тюменского государственного университета.

Публикации. Основные результаты диссертации опубликованы в 4 работах, список которых приводится в конце автореферата, в том числе 2' статьи в журналах из перечня ВАК.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, и списка литературы. Работа изложена на 107 страницах, иллюстрирована 62 рисунками. Список литературы состоит из 51 наименования.

Заключение диссертации по теме «Механика жидкости, газа и плазмы», Печёрин, Тимофей Николаевич

ВЫВОДЫ ПО 3 ГЛАВЕ

1. Построена математическая модель процесса заколонных перетоков жидкости в продуктивный интервал;

2. Введено понятие фактора заколонных перетоков как количественной характеристики обводнения за счет этого процесса;

3. На основе построенной модели проведена серия численных экспериментов, по результатам которых установлен качественный вид динамики фактора заколонных перетоков;

4. Проведена модификация метода Медведского, позволяющая анализировать технологические показатели работы скважин, обводнившихся за счет заколонных перетоков. Последние учитываются с помощью функциональной зависимости фактора заколонных перетоков от времени. Эта зависимость получена по результатам аппроксимации результатов численного моделирования;

5. Апробация методики на материале реальных скважин подтвердила ее работоспособность и возможность использования при проектировании разработки нефтяных месторождений.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

- В результате сопоставительного анализа методик исследования промысловых данных выявлено, что методы промысловой диагностики причин обводнения скважин позволяют сгруппировать скважины по характерному виду кривых на различные классы. Однако, они не позволяют диагностировать процессы заколонных перетоков воды.

- Разработана физико-математическая модель формирования проводящих каналов в цементной колонне скважины в результате химического взаимодействия активных веществ пластовых вод с компонентами цементного камня. Полученное решение позволило оценить качественный вид динамики перетока избыточной воды с использованием фактора заколонных перетоков.

- Предложена методика анализа характеристик обводнения скважин с заколонными перетоками. Она позволяет выделить в этих характеристиках две составляющие: обводнение за счет закачиваемой воды и за счет притоков из неперфорированных пластов.

- Методика и практические рекомендации данного исследования были апробированы при проектных работах на ряде месторождений. Анализ полученных результатов позволил сформулировать программу геолого-технических мероприятий для проверки технического состояния скважин и ликвидации заколонных перетоков жидкости.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Печёрин, Тимофей Николаевич, 2010 год

1. А t<—S (3.4.2)

2. На рис. 3.4.1-3.4.3 представлен пример решения по схеме (3.4.1) при следующих исходных параметрах, см. таблицу 3.4.1.

3. Seright R.S. Lane R.H., Sydansk R.D. A strategy for Attacking Excess Water Production. //SPE PF,- 2003, August, p. 158-169.

4. Медведский.Р.И., Севастьянов A.A.: Оценка извлекаемых запасов нефти и прогноз уровней добычи по промысловым данным, Недра, 2004.

5. Bassiouni Z. Theory, Measurements, and Interpretation of Well Logs. Textbook Series, SPE, Richardson, Texas 1994, v.4.

6. Дьяконов Д.И., Леонтьев Е.И., Кузнецов Г.С. Общий курс геофизических исследований скважин. М.: Недра, 1977, 432 с.

7. Гуднайт Р.Ч., Клыков В.А., Фатт Дж.Х. Неустановившейся поток и фильтрация • в пористой среде с тупиковыми порами. // Журнал физической химии, №9, 1960.

8. Баренблатт Г.И., Желтов Ю.П. Об основных представлениях теории фильтрации однородных жидкостей в трещиноватых породах, ПММ, т.24 ,вып.5, 1960.

9. Comancho-Velazquez R. Pressure-Transient and Decline-Curve Behavior in Naturally Fractured Vuggy Carbonate Reservoir, // SPE REE, april 2005.

10. Юсупов K.C., Мишарин В.А. Практическое руководство по гидродинамическим методам исследования скважин, СИБНИИНП, Тюмень, 1992.

11. Мангазеев П.В., Панков М.В., Кулагина Т.Е., Камартдинов М.Р. Гидродинамические исследования эксплуатационных и нагнетательных скважин, ЮКОС, 2003.

12. Уолкотт Д. Разработка и управление месторождениями при заводнении.104

13. М.: МГУ им. Ломоносова, 2001.

14. Dake L.P. The Practice of reservoir Engineering. Edinburgh, Elsevier, 1994, p.527.

15. Мирзаджанзаде A.X., Хасанов P.H., Бахтизин P.H. Этюды о моделировании сложных систем нефтедобычи. Нелинейность, неравновестность, неоднородность, Уфа: Гилем, 1999.

16. Wouterlood G.J. Conformance Improvement Low Concentration Polymer Gels in a Heterogeneous Multilayer Reservoir, // SPE 75161.

17. Spivey J. P., Brawn K.G., Sawyer W.K., Frantz J. H., Estimating Non-Darcy Flow Coefficient From Buildup-Test Data With Wellbore Storage, // SPE, август 2004.

18. Чарный И.А. Основы подземной гидравлики, М. Гостоптехиздат, 1955.

19. K.S.Chan. Water Control Diagnostic Plots, // SPE, 30775.

20. Л.И. Меркулова, А.А. Гинзбург. Графические методы анализа при добыче нефти. М. «Недра», 1986 г - 105 с.

21. Boukhelifa L., Moroni N., James S.G., Le Roy-Delage S., Thiercelin M.J. Evaluation of Cement Systems for Oil and Gas Well Zonal Isolation in a Full-Scale Annular Geometry. //SPE D&C, March 2005, p.44-53.

22. Маскет M. Движение однородной жидкости в однородной пористой среде. М.: Гостоптехиздат, 1949.

23. Телков А.П., Стклянин Ю.И. Образование конусов воды при добыче нефти и газа. М.: Недра, 1965,164с.

24. Arps J.J. Analysis of Decline Curves. // Trans., AIME. 1945. pp. 228-247.

25. Anzelius A. Uber Erwarmung dwchstromer Medien ZAM August 1926.

26. Р.А.Валиуллин, А.Ш.Рамазанов. Термические исследования при, компрессорном освоении нефтяных скважин. Уфа. БГУ. 1992. 168 с.

27. Аппаратура и оборудование для геофизических исследований нефтяных и газовых скважин. М.: «Недра»-1987. 263 с.

28. РД-39-100-91 Методическое руководство по гидродинамическим и промыслово-геофизическим методам контроля за разработкой нефтяных месторождений. М. 1990 г. - 540 с.

29. Билл Бейли, Майк Крабтри, Джеб Тайри и др. Диагностика и ограничение водопритоков // Нефтегазовое обозрение. 2001. - № 1. - С. 44-67.

30. R.J.Novotny: "Matrix Flow Evaluation Technique For Water Control Applications". Paper SPE 30094, presented at the European Formation Damage conférence held in the Hague, 15-16 May 1995.

31. Ershaghi I. and Omoregie 0. A Method for Extrapolation of Cut vs Recovery Curves, J. Pet. Tech., 203-204 (1978).

32. РД 5753490-010-98. Технологический регламент на- проектирование и строительство- нефтяных скважин (освоение и испытание скважин на продуктивность).

33. РД 5753490-030-200Г. Технологический регламент на бурение наклонно направленных и горизонтальных боковых стволов скважин. Тюмень 2001, СургутНИПИнефть, - 8 с.

34. Краткий справочник по прострелочно-взрывным работам (Под ред. Н.Г. Григоряна). М.: Недра, 1990.

35. Инструкция по технологии глубокопроникающей перфорации скважин перфораторами фирмы Dynamit Nobel, спускаемых на НКТ. Тюмень, СибИНКОР, 1998, 26 с.

36. РД 5753490-026-2001. Технологический регламент на проектирование и строительство нефтяных скважин (наклонно направленное бурение).- Тюмень -Сургут, СургутНИПИнефть, 2001. 47 с.

37. С.А. Оганов, Г.С. Абрахманов, A.B. Перов, Г.С. Оганов. Проектирование профиля и конструкции наклонно-направленной пологой скважины. М.:. НТЖ «Строительство скважин на суше и на море». - 1997, № 12.-с 3-8.

38. Ю.М. Басарыгин, А.И. Булатов, Ю.М. Проселков. Технология капитального и подземного ремонта нефтяных и газовых скважин. Краснодар: «Советская Кубань», 2002г. 581с.

39. Рояк С.М., Рояк Г.С. Специальные цементы. М.: Стройиздат. 1969. -272 с.

40. Баренблатт Г.И., Ентов В.М., Рыжик В.М. Движение жидкостей и газов в природных пластах. М.: Недра. 1978 - 282 с.

41. Басниев К.С. и др. Подземная гидравлика. М.: Недра, 1986. - 303 с.

42. Басниев К.С., Кочина И.Н., Максимов В.М. Подземная гидромеханика. М. Недра. 1993.-416 с.

43. Поттер Д. Вычислительные методы в физике. М.: Наука. 1976. - 394 с.

44. Бахвалов II. С. Численные методы. М.: Наука, 1973.

45. Березин И. С. Жидков Н. П. Методы вычислений. М.: Наука - 1966, ч. 1; Физматгиз - 1962, ч. 2.

46. Годунов С. К. Рябенький В. С. Разностные схемы.- М.: Наука 1977.

47. Калиткин И. П. Численные методы. М.: Наука. 1978.

48. Гулин Л. В. Устойчивость разностных схем. М.: Наука, 1973.