Экспериментальные исследования пенных систем для процесса промывки песчаных пробок в условиях низких пластовых давлений с использованием колонны гибких труб тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.17, кандидат технических наук Юсупходжаев, Мансурходжа Асадович

• Юсупходжаев, Мансурходжа Асадович
• кандидат технических наук
• 2009

Оглавление диссертации кандидат технических наук Юсупходжаев, Мансурходжа Асадович

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1 ПРОБЛЕМЫ ПРОМЫВКИ ПЕСЧАННЫХ ПРОБОК НА ГАЗОВЫХ СКВАЖИНАХ В УСЛОВИЯХ НИЗКИХ ПЛАСТОВЫХ ДАВЛЕНИЙ.

Условия образования песчаной пробки в скважине. ^

Технология ликвидации песчаных пробок из скважин в

1.2. 17 условиях низких пластовых давлений.

1.3. Пенные системы в промывке песчаных пробок на скважинах с низким пластовым давлением.

1.5. Анализ существующих гидравлических моделей промывки скважин пенными системами.

1.6. Цели и задачи диссертационной работы.

ГЛАВА 2 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПЕННЫХ СИСТЕМ.

2.1. Основные представления о пенных системах.

2.2. Способ получения пенных систем в лабораторных условиях, кратность и плотность.

2.3. Исследование устойчивости пенных систем в лабораторных условиях.

2.4. Описание ротационного вискозиметра «ОПТЕ — 1000» и методики проведения реологических измерений пенных систем при стандартных условиях и при давлениях 0,25 и 0,3 МПа.

2.5. Зависимость касательных напряжений от градиента скорости. 60 Основные результаты и выводы экспериментальных исследований пенных систем.

ГЛАВА 3 ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ПРОЦЕССА ПРОМЫВКИ СКВАЖИН ОТ ПЕСЧАНЫХ ПРОБОК ПЕННЫМИ СИСТЕМАМИ.

3.1. Гидравлическая модель процесса промывки песчаных пробок на газовых скважинах на основе методики Е.Г. Леонова.

3.2. Проверка достоверности гидравлической модели Е.Г. Леонова с использованием экспериментальных параметров консистентности к и нелинейности п пен по конкретным данным промывки песчаной пробки пеной на скважине №

ПХГ Газли.

3.3. Апробация параметров консистентности А: и нелинейности л в гидравлической модели В.А. Амияна и A.B. Амияна. ЮЗ

3.4. Сопоставление результатов гидравлических расчетов на основе конкретных данных промывки скважины № 140 ПХГ Газли.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Экспериментальные исследования пенных систем для процесса промывки песчаных пробок в условиях низких пластовых давлений с использованием колонны гибких труб»

Промывка песчаных пробок в условиях низкого пластового давления представляет сложную техническую задачу из-за интенсивных поглощений промывочной жидкости пластом. В связи с этим возрастает потребность использования пенных систем и технологий, позволяющих осуществить промывку песчаных пробок без глушения скважин.

Проведенные исследования по изучению реологических свойств пенных систем [6, 18, 28, 33, 44, 50, 57, 60, 61, 64, 70, 72, 73, 74, 77, 87, 89, 91] показали, что пены относятся к псевдопластическим жидкостям, которые можно описать степенным законом с величиной консистенции к и нелинейности п.

Учет реологических свойств пенных систем в гидравлических расчетах, моделирующих процесс промывки скважин, является сложной задачей. Сложность учета реологических свойств пенных систем заключается в их нестабильности. Вследствие этого в существующих гидравлических моделях циркуляции пенных систем в скважине можно отметить два направления.

В первом направлении гидравлических моделей предполагается, что течение пены турбулентно; здесь коэффициент гидравлического сопротивления остается постоянной величиной.

Во втором направление гидравлических моделей пена рассматривается как псевдопластическая жидкость, где коэффициент гидравлического сопротивления определяется на основе учета параметров консистентности к и нелинейности пен п. Кроме того, в этом направлении учитываются переход от ламинарного режима к турбулентному. Для достоверного значений коэффициента гидравлического сопротивления по параметрам консистентности к и нелинейности пенных систем п следует определять по конкретным значениям, снятым на вискозиметре при каждом изменении газосодержания. Такой подход учета консистентности к и нелинейности параметров пенных систем п точен, однако весьма трудоемок и не всегда возможен. В этой связи некоторыми исследователями предложены зависимости, учитывающие реологические свойства пен степенной моделью через параметры консистентности к и нелинейности пенных систем п, которые зависят от газосодержания [71]. Однако такой подход не универсален.

Вследствие чего актуальной задачей является разработка метода, позволяющего использовать конкретные параметры консистентности к и нелинейности пен п, которые будут способствовать более точному моделированию промывки.

Целью диссертационных исследований является разработка методики проведения гидравлических расчетов, необходимых для моделирования процесса промывки скважин пенами с учетом конкретных реологических свойств пен.

Основными задачами исследования, обеспечивающими достижение поставленной цели, являются:

1. Экспериментальное исследование реологических свойств пен с различным рецептурным составом при стандартных условиях (0,1 МПа, 293 К) и при давлении от 0,25 до 0,3 МПа.

2. Проверка достоверности известных зависимостей, определяющих реологические свойства пенных систем по экспериментальным данным.

3. Учет реологических свойств пенных систем при гидравлических расчетах.

4. Проверка достоверности гидравлических расчетов промывки скважин пенными системами по данным конкретной скважины.

Заключение диссертации по теме «Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений», Юсупходжаев, Мансурходжа Асадович

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ даССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

1. Проведенные экспериментальные исследования реологических свойств пенных систем показали, что они в диапазоне газосодержания (р=0,50 и (,о-0,84 относятся к псевдопластическим жидкостям.

2. Выявлена требуемая концентрация ПАВ и стабилизатора КМЦ-9Н, обеспечивающая оптимальную реологию и устойчивость пены.

3. Апробация расчетных зависимостей (3) показала их неуниверсальность.

4. При повышении давления реологические свойства пенных систем стремятся к свойствам пенообразующей жидкости. Следовательно, в процессе промывки на параметры консистенции к и нелинейности п пен в большей степени будет влиять их рецептурный свойств.

5. Установлено, что при восходящем потоке для более достоверного моделирования процесса промывки при течении трехфазной смеси следует использовать экспериментально полученные при стандартных условиях параметры консистентности к и нелинейности п пен.

6. Установлено, что при нисходящем потоке использование в гидравлических расчетах реологических свойств пенных систем при давлении 0,3 МПа, способствует повышению точности гидравлического расчета моделирующего процесс промывки скважин от песчаных пробок пенами.

7. Показана применимость гидравлической модели Е.Г. Леонова для описания процесса промывки песчаных пробок.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Юсупходжаев, Мансурходжа Асадович, 2009 год

1. Абрамзон A.A. Поверхностно-активные вещества. Л., Химия, 1982.

2. Гриценко А.И., Алиев З.С., Ермилов О.М. и др. Руководство по исследованию скважин. М.: Наука, 1995.

3. Амиян A.B. Исследования в области реологии двухфазной пены. -Нефтепромысловое дело, 1971, № 8, с. 14-17.

4. Амиян A.B. Некоторые вопросы гидравлики пенных систем. Газовая промышленность, 1976, № 4, с. 24-26.

5. Амиян В.А., Амиян A.B., Васильева Н.П. Вскрытие и освоение нефтегазовых пластов. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Недра, 1980. 380 с.

6. Андриасов P.C., Сахаров В.А. Влияние поверхностного натяжения на кинематические характеристики движения газожидкостных смесей в трубах// Труды МИНХиГП им. И.М. Губкина, вып.55, 1965, с. 194-201.

7. Андриасов P.C., Сахаров В.А. Методы определения расходной газонасыщенности в скважинах// Труды МИНХиГП им. И.М. Губкина, вып.99, 1972, с. 33-39.

8. Афанасьев Е.Ф., Зотов Г.А. Об устойчивости призабойной зоны. -Нефтяное хозяйство", 1969, № 5, с. 96.

9. Ахметов A.A., Жуковский К.А., Шарипов А.М. и др. // Ликвидация пескопроявления при добыче газа Газовая промышленность. - 1998. -№9.- с. 20-22.

10. Басниев К.С., Дмитриев Н.М., Розенберг Г.Д. Подземная гидромеханика. М. - Ижевск: институт компьютерных технологий, 2005.

11. Белкин И.М., Виноградов Г.В., Леонов А.И. Ротационные приборы. Измерение вязкости и физико-механических характеристик материалов. — Москва, 1968.

12. Блажевич В.А., Умрихина Б.Н. Новые методы ограничения притока воды в нефтяные скважины. М., Недра, 1974.

13. Бретшнайдер С. Свойства газов и жидкостей. Инженерные методы расчета М.: Химия, 1966, - 535 с.

14. Брилл Дж.П., Мукерджи X. Многофазный поток в скважинах. — Москва-Ижевск: Институт компьютерных исследований, 2006.

15. Вайншток С.М., Молчанов А.Г., Некрасов В .И., Чернобровкин В.И. Подземный ремонт и бурение скважин с применением гибких труб. — М.: Изд. Академии горных наук, 1999.

16. Васильев В.К., Быков Т.И., Маркин A.A. Устойчивость пены под давлением. Журнал "Нефтепромысловое дело", стр. 27, № 5, 1976.

17. Глухов В.И., Кукес А.И., Петров A.A. Движение керна в восходящем потоке промывочной жидкости. //Совершенствование и внедрение технологии промывки и тампонирования скважин в условиях Восточной Сибири и Крайнего Севера. Л.: ВИТР, 1987.

18. Горшков Л. К., Будюков Ю. Е. Опыт бурения специальными алмазными коронками АЩП с продувкой воздухом. Алмазы и сверхтвердые материалы,: 1975, № 4, с. 16-18.

19. Горшков Л.К., Кирсанов А.И. Особенности технологии алмазного бурения с пеной. В кн.: Разработка и применение новых технических средств при геологоразведочном бурении. - М., ВПО "Союзгеотехника", 1984.

20. Горшков JI.K., Мендебаев Т.Н. Разведочное бурение с гидроизвлечением керноприемника. СПб.: Недра, 1994.

21. Грей Дж.Р., Дарли Г.С.Г. Состав и свойства буровых агентов (промывочных жидкостей). М.: Недра, 1985.

22. Зотов Г.А., Динков A.B., Черных В.А. Эксплуатация скважин в неустойчивых коллекторах. М.: Недра, 1987. С. 172.

23. Ивачев Л.М. Промывочные жидкости в разведочном бурении. М., Недра, 1975.

24. Кириллин В.А., Сычев В.В., Шейндлин А.Е. Техническая термодинамика. -М.: Энергоатомиздат, 1983.

25. Козлов A.B., Альфреду Ж. Оценка возможности бурения скважин с пенотранспортом керна по одинарной бурильной колонне. Докл. 3-го Международного симпозиума по бурению скважин в осложненных условиях. СПб.: Изд. СПГГИ, 1997.

26. Козловский А.Е., Козлов A.B. Бурение скважин с промывкой пены. М.: ЗАО "Геоинформмарк", 1999. - 114 с.

27. Козловский А.Е. Оптимизация технологии бурения с очисткой забоя пеной. Канд. дисс. Л.: ЛГИ им. Г.В. Плеханова, 1986.

28. Козловский А.Е., Сердюков С.Г. Новые направления исследований по оптимизации процесса бурения. Докл. 3-го Международного симпозиума по бурению скважин в осложненных условиях. СПб.: Изд. СПГГИ, 1997.

29. Коротаев Ю.П. Избранные труды. Том 1. М.: Недра, 1996.

30. Круглов В.Д., Кулаков М.В. Ротационных вискозиметры. М.: Машиностроение, 1984.

31. Кругляков П.М., Ексерова Д.Р. Пена и пенные пленки. М.: Химия, 1990.

32. Кудряшов Б.Б., Бобин Н.Е., Абызов С.С. Анализ и результаты применения метода теплового бурения для отбора проб при микробиологических исследованиях ледников. Изв. АН СССР. Сер. биол. 1980, № 3, с. 380-396.

33. Кудряшов Б .Б., Васильев И.М. Гидравлические сопротивления перемещению бурового снаряда на кабеле при выполнении спускоподъемных операций. Зап. СПГГИ. Т. 136. СПб., 1993.

34. Кудряшов Б.Б., Кирсанов А.И. Бурение разведочных скважин с применением воздуха. М.: Недра, 1990.

35. Кудряшов Б.Б., Климов В.Я. Анализ и основы расчета движения пены в скважине. В кн.: Методика и техника разведки. Л., ВИТР, вып.133, 1980, с. 56-61.

36. Кудряшов Б.Б., Козловский А.Е. Теория и расчет давления пены в циркуляционной системе скважины. В кн.: Разработка и применение новых технологических средств при геологоразведочном бурении. - М., ВПО "Союзгеотехника", 1984.

37. Кудряшов Б.Б., Мураев Ю.Д. К методике расчета давления пены в скважине. В кн.: Методика и техника разведки. Л., ВИТР, вып. 129, 1979, с. 23-31.

38. Кудряшов Б.Б., Чистяков В.К. Совершенствование технологии бурения и отбора проб в мерзлых породах и льдах. В кн.: Общее мерзлотоведение. Новосибирск, Наука, 1978, с. 111-123.

39. Кудряшов Б.Б., Чистяков В.К., Бобин Н.Е. Бурение скважин тепловым способом в ледниковом покрове Антарктиды. В кн.: Техн. и технол. геологоразвед. работ; орг. производства. М., ВИЭМС, 1977.

40. Кудряшов Б.Б., Чистяков В.К., Саламатин А.Н. Анализ тепломассообмена при колонковом бурении скважин плавлением. Антарктика. В кн.: Докл. межвед. комиссии АН СССР, вып. 11, М., Наука, 1979.

41. Кудряшов Б.Б., Яковлев A.M. Новая технология бурения скважин в мерзлых породах. Л., Недра, 1973.

42. Леонов Е.Г. Гидравлический расчет промывки скважин пеной. — "Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море", № 7, 2004, с. 22-25.

43. Леонов Е.Г. Исследование некоторых осложнений при бурении скважин и разработка методов борьбы с ними: Докт. Дисс. М.: МИНХиГП, 1975.

44. Леонов Е.Г., Исаев В.И. Гидроаэромеханика в бурении. М.: Недра, 1987.

45. Леонов Е.Г., Финатьев Ю.П., Филатов Б.С. Влияние поверхностно-активного вещества на гидравлические сопротивления и структуру течения газожидкостной дисперсии в вертикальном кольцевом канале // Инженерно-физический журнал. — 1967. № 5.

46. Лиманов Е.Л., Медведев М.Ф. Методика расчета давления аэрированной жидкости в скважине. В кн.: Нефтегазоностность недр Казахстана, бурение и разработка месторождений. Алма-Ата, 1983.

47. Лопатин Ю.С., Мурадян И.М., Васюк В.М. Бурение многолетнемерзлых пород с применением поверхностно-активных веществ. Экспресс-информация, 1976, № 13, с. 15-17.

48. Лукьянов И.П. Оценка и совершенствование процессов дегазации промывочных жидкостей в устройствах циркуляционной системы при бурении скважин: Канд. Дисс. М.: МИНХиГП, 1985.

49. Малахов В.Ф., Амиян A.B., Сиротюк O.A., Фоменко З.Ф., Кочмар О.С. Новые пенообразователи для приготовления двухфазных пен. Журнал "Нефтепромысловое дело", стр. 13, № 5, 1980.

50. Марамзин A.B., Рязанов A.A. Бурение разведочных скважин в районах распространения многолетнемерзлых пород. М., Недра, 1971.

51. Махмутов Н.Р., Вельбой А.Н. Совершенствоание способа приготовления пенообразующих растворов. Журнал "Нефтяное хозяйство", стр. 55, № 3, 1977.

52. Межлумов А.О. Использование аэрированных жидкостей при проводке скважин. М., Недра, 1976.

53. Мурадян И.М. Выбор рационального типа аэратора. Новости нефтяной и газовой техники. Сер. Нефтепромысловое дело, 1976, № 6, с. 14-16.

54. Назаров С.Н., Качалов О.Б. Приток газа к скважине с песчаной пробкой на забое. Изв. вузов, серия "Нефть и газ", 1966. №2.

55. Нифантов В.И. Разработка методов вскрытия продуктивных пластов при строительстве и ремонте газовых скважин в осложнённых горногеологических условиях. Докт. Дисс. Ставрополь, 2001. - 400 с.

56. Одишария Г.Э., Точигин A.A. Прикладная гидродинамика газожидкостных смесей. Москва, 1998.

57. Парийский Ю.М., Пискачева Т.Ю. Термогидравлические процессы при бурении скважин и охрана окружающей среды. — JL: ВИТР, 1988.

58. Слюсарев Н.И. Выносные свойства пены. — В кн.: Вопросы промывки и крепления скважин и охрана окружающей среды. JL: ВИТР, 1988.

59. Слюсарев Н.И., Козловский А.Е. Исследование устойчивости пенных промывочных систем. — В кн.: Совершенствование технологических средств ССК и повышение эффективности их внедрения JL: ВИТР, 1987.

60. Слюсарев Н.И., Козловский А.Е. Технология и техника бурения геологоразведочных скважин с промывкой пеной. СПб.: Недра, 1996.

61. Тихомиров В.К. Пены. Теория и практика их получения и разрушения. 2-е изд., перераб. — М.: Химия, 1983. 246 с.

62. Требин Ф.А., Макогон Ю.Ф., Басниев К.С. Добыча природного газа. М.: Недра, 1981. 248 С.

63. Уилкинсон У.Л. Неньютоновские жидкости. Гидромеханика, перемешивание и теплообмен. М.: Мир, 1964.

64. Шахназаров A.A. Определение допустимой депрессии на пробкообразующие пласты. Нефтяное хозяйство, 1969, № 5, с. 35.

65. Юсупходжаев М.А., Галкин М.В. Математическая модель промывки песчаной пробки на газовых и газоконденсатных скважинах пенными системами с применением колонны гибких труб. Журнал "Время колтюбинга", стр. 46, № 2, 2005.

66. Юсупходжаев М.А., Семигласов Д.Ю., Галкин М.В. Расчет и оценка основных технологических параметров при промывке песчаных пробок на газовых скважинах с применением колтюбинговой технологии. — Журнал "Время колтюбинга", стр. 46, № 4, 2005.

67. Яковлев A.M., Коваленко В.И. Бурение скважин с пеной на твердые полезные ископаемые. Д.: Недра, 1987.

68. Яковлев A.M., Саламатин А.Н. Методика расчета параметров циркуляции газожидкостных систем при бурении скважин. — В кн.: Совершенствование техники и технологии бурения скважин на твердые полезные ископаемые. — Свердловск, 1981.

69. Blauer, R.E., Mitchell, B.J. and Kohlaas, C.A. (1974) Determination of Laminar, Turbulent and Transitional Foam Flow Losses in Pipes. SPE no. 4885, 44th Annual California Regional Meeting of SPE, San Francisco.

70. Borwankar, P.R. and Case, S.E. (1997) Rheology of Emulsions, Foams and Gels. Curr. Opin. Colloid Interf. Sci., 2, 584-589.

71. Burley, R. and Shakarin, M. (1992) An Experimental Study of Foam Rheology in Straight Capillary Tubes. Int. Journal of Eng. Fluid Mech., 5, 2, 115-141.

72. Calvert, J.R. and Nezhati, K. (1986) A Rheological Model for a Liquid-Gas Foam. Int. J. Heat and Fluid Flow, 7, 3, 164-168.

73. Calvert, J.R. and Nezhati, K. (1987) Bubble Size Effects in Foams. Int. J. Heat and Fluid Flow, 8, 2, 102-106.

74. David, A. and Marsden, Jr S.S. (1969) The Rheology of Foam. SPE no. 2544, 44th Annual Fall Meeting, Denver.

75. Enzendorfer, C., Harris, R.A., Valko, P., Economides, M.J., Fokker, P.A. and Davies, D.D. (1995) Pipe Viscometry of Foams. Journal of Rheology, 39, 2, 345-358.

76. Hanselmann, W. and Windhab, E. (1996) Foam Flow in Pipes. Applied Rheology, 253-260.

77. Harris, P.C. (1985) Effects of Texture on Rheology of Foam Fracturing Fluids. SPE no. 14257, 60th Annual Technical Conference and Exhibition of SPE, Las Vegas.

78. Harris, P.C. and Reidenbach, V.G. (1987) High-Temperature Rheological Study of Foam Fracturing Fluids. Journal of Petroleum Technology, 613-619.

79. Harris, P.C. and Heath, S,J. (1996) High Quality Foam Fracturing Fluids. SPE no. 35600, SPE Gas Technology Symposium,Calgary.

80. Heller J.P., Kuntatukkula M.S. Critical Review of the Foam Rheology Literature. Industrials Engineering Research, 1987, vol. 26,-2, pp. 318-325.

81. Krug J. A. Foam pressure loss vertical tubing, Colorado School of Mines. Oil and Gas J., 1975, vol. 73, - 40, pp. 74 -78.

82. Laurier L. Schramm. Foams: Fundamentals and Applications in the Petroleum Industry. Washington, Dc, American Chemical Society, 1994.

83. Lord, D.L. (1981) Analysis of Dynamic and Static Foam Behavior. Journal of Petroleum Technology, 39, 45.

84. Mitchell B.J. Test dates fill theory dope an using foam as drilling fluid. Oil and Gas J., 1971, vol. 69, - 36, pp. 96 - 101.

85. Murray J.W, 1968 Parasite Tubing String Solves lost Circulation Problems. Oil and Gas Journal, May 27.

86. Okpobiri G. A., Ikoku C.U. Volumetric requirements bore foam and mist drilling operations. SPE Drilling Engineers, 1986, 1, 1, pp. 71 - 88.

87. Patton, J.T., Holbrook, S.T. and Hsu, W. (1983) Rheology of Mobility-Control Foams, SPEJ, 456.

88. Sanghani, V. and Ikoku, C.U. (1983) Rheology of Foam and its Implications in Drilling and Cleanout Operations. Journal of Energy Resources Technology, 105,362-371.